РАЗЪЕМ USB И USB-УСТРОЙСТВО
USB CONNECTOR AND USB DEVICE

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящее изобретение испрашивает приоритет заявки № 200810006325.5 на выдачу патента Китая, поданную 26 февраля 2008 года и озаглавленную «USB CONNECTOR AND USB DEVICE» («РАЗЪЕМ USB И USB-УСТРОЙСТВО»), которая включена в материалы заявки посредством ссылки во всей своей полноте.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к области связи, в частности к разъему USB (универсальной последовательной шины) и USB-устройству.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С быстрым развитием технологии связи USB-изделия играют все более и более важную роль в жизни и работе людей. Традиционные USB-изделия обычно используют специальные разъемы USB. Специальный разъем USB предусмотрен на переднем торце USB-изделий, и USB-изделия соединяются с USB-портом через разъем USB.
Во время реализации настоящего изобретения изобретатель обнаружил, что в отношении USB-изделий, широко доступных на рынке, их USB-порт соединяется с основной частью USB в продольном направлении. Поэтому длина USB-порта прибавляется к длине основной части USB, что делает USB-изделия длиннее. Как результат, такие USB-изделия не легки для переноски и не стоят на уровне человеческих стандартов касательно изящества и компактности.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вариант осуществления настоящего изобретения предлагает разъем USB и USB-устройство. Разъем USB имеет уменьшенную толщину, тем самым уменьшая толщину USB-устройства.
Вариант осуществления настоящего изобретения предлагает разъем USB для соединения с охватывающим элементом USB, содержащий металлические лапки, соединительную линию, подложку и сборку поворотного вала. Один конец металлических лапок соединен с одним концом соединительной линии. Металлические лапки сформированы на поверхности подложки. Соединительная линия и сборка поворотного вала прикреплены к поверхности подложки.
Вариант осуществления настоящего изобретения также предлагает USB-устройство, содержащее разъем USB, корпус и PCB (печатную плату), при этом:
разъем USB содержит металлические лапки, соединительную линию, подложку и сборку поворотного вала, один конец металлических лапок соединяется с одним концом соединительной линии, металлические лапки сформированы на поверхности подложки, соединительная линия прикреплена к поверхности подложки, сборка поворотного вала прикреплена к поверхности подложки; и разъем USB устанавливается на торце корпуса посредством сборки поворотного вала;
PCB расположена внутри полости корпуса, и конец PCB соединяется с другим концом соединительной линии; и
розетка для размещения разъема USB предусмотрена на поверхности корпуса.
Согласно разъему USB и USB-устройству металлические лапки сформированы на поверхности подложки, с тем чтобы обеспечивать прочность соединения металлических лапок. Поскольку размер разъема USB, главным образом, зависит от подложки и до тех пор, пока толщина удовлетворяет требованиям вставки разъема USB в охватывающий элемент USB, толщина разъема USB и, кроме того, толщина USB-устройства уменьшаются без компрометации функции разъема USB. По сравнению с традиционными USB-изделиями толщина USB-устройства согласно варианту осуществления настоящего изобретения значительно уменьшена, так что USB-устройство становится меньшим и легким для переноски. Оно не только удовлетворяет требованиям людей к изящным и компактным электронным изделиям, но также улучшает практичность и эстетику USB-устройства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - покомпонентный схематический чертеж разъема USB согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2a - первый структурный схематический чертеж разъема USB согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2b - вторая структурная схема разъема USB согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 3 - покомпонентная схема сборки поворотного вала, показанной на фиг. 1;
фиг. 4 - структурная схема сборки поворотного вала, показанной на фиг. 3;
фиг. 5a - первый частично покомпонентный схематический чертеж USB-устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5b - второй частично покомпонентный схематический чертеж USB-устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6 - первый структурный схематический чертеж USB-устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 7 - второй структурный схематический чертеж USB-устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 8 - схематический чертеж разъема USB при использовании в USB-устройстве согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Настоящее изобретение детализировано, как приведено ниже.
В первом варианте осуществления, как показано на фиг. 1, разъем 51 USB для соединения с охватывающим элементом USB включает в себя металлические лапки 11, соединительную линию 12 и подложку 13. Один конец металлических лапок 11 соединен с одним концом соединительной линии 12. Другой конец соединительной линии 12 используется для соединения с PCB. Металлические лапки 11 сформированы на поверхности подложки 13. Соединительная линия 12 прикреплена к поверхности подложки 13. Толщина разъема USB, главным образом, зависит от толщины подложки 13. До тех пор пока толщина подложки 13 удовлетворяет требованиям вставки разъема USB в охватывающий элемент USB, толщина разъема USB и, кроме того, толщина USB-устройства уменьшаются без компрометации функции разъема USB. По сравнению с традиционными USB-изделиями толщина USB-устройства согласно настоящему изобретению значительно уменьшается, делая USB-устройство меньшим и легким для переноски, что не только удовлетворяет требованию людей к изящным и компактным электронным изделиям, но также улучшает практичность и эстетику USB-устройства.
Более того, когда толщина подложки 13 является большей, чем 2,45 мм, может быть трудным вставлять разъем USB в охватывающий элемент USB. Когда толщина подложки 13 является меньшей, чем 2,2 мм, зазор между разъемом USB и охватывающим элементом USB может быть слишком большим после вставки разъема USB в охватывающий элемент USB. Как результат, устойчивость соединения между разъемом USB и охватывающим элементом USB снижается. Поэтому толщина подложки 13 предпочтительно находится в диапазоне от 2,2 мм до 2,45 мм.
Металлические лапки 11 могут быть прикреплены к поверхности подложки 13 посредством формования с внутрилитьевым декорированием или горячей вставки. Более того, для того чтобы улучшить прочность соединения металлических лапок 11, пазы могут быть заданы на поверхности подложки 13, и металлические лапки 11 встроены в поверхность подложки 13, с тем чтобы составлять одно целое с подложкой 13. В качестве альтернативы, металлические лапки 11 могут быть сформированы на поверхности подложки 13 способами химического растворения. Например, металлические лапки 11 сформированы подверганием воздействию меди на поверхности подложки 13.
Кроме того, для того чтобы обеспечить качество функционирования электрического соединения между металлическими лапками и охватывающим элементом USB, поверхность металлических лапок 11 не находится под поверхностью подложки 13. Однако когда металлические лапки 11 выходят за пределы поверхности подложки на высоту более чем 0,2 мм, может быть затруднительным вставлять разъем USB в охватывающий элемент USB. Поэтому металлические лапки выходят за пределы поверхности подложки 13 на высоту между 0 и 0,2 мм.
Кроме того, для того чтобы продлить срок службы разъема USB, поверхность металлических лапок 11 покрыта тонким слоем золота или серебра для предохранения металлических лапок 11 от окисления загрязняющими примесями в воздухе и предохранения металлических лапок 11 от эрозии, когда пользователь касается их.
Кроме того, для того чтобы улучшить защиту от электростатического разряда (ESD) для разъема USB, соединительная линия 12 также включает в себя клемму 121 заземления для соединения с проводом заземления PCB. Металлический слой 14 предусмотрен на другой поверхности подложки 13, противоположной металлическим лапкам 11. Металлический слой 14 соединяется с клеммой 121 заземления через металлический лист 15 для осуществления защиты от ESD. Кроме того, металлический слой 14 может быть слоем нержавеющей стали, с тем чтобы улучшать его коррозионную стойкость, тем самым продлевая срок службы разъема USB. Кроме того, металлический лист 15 тянется через подложку 13, так что один конец металлического листа 15 соединяется с клеммой 121 заземления соединительной линии 12, а другой конец соединяется с металлическим слоем 14. Таким образом, металлический лист 15 невидим снаружи собранного разъема USB, тем самым улучшая эстетику разъема USB. Металлический слой 14 может быть прикреплен к подложке 13 посредством ультразвуковой сварки, приклеивания или других способов, так что обеспечивается хороший контакт между металлическим слоем 14 и металлическим листом 15.
Кроме того, для того чтобы повышать устойчивость разъема USB, предусмотрен фиксатор 16 для соединительной линии, чтобы покрывать соединительную линию 12. Фиксатор 16 для соединительной линии прикрепляет соединительную линию 12 к подложке 13. Фиксатор 16 для соединительной линии может быть изготовлен из пластмассы или термореактивного эластомера посредством литьевого формования. Нагретая пластмасса или термореактивный эластомер заливается в зазор между соединительной линией 12 и подложкой 13 и образует фиксатор 16 для соединительной линии после охлаждения.
Кроме того, для того чтобы улучшать практичность разъема USB, защищенная от неправильного использования конструкция 17 предусмотрена на поверхности подложки 13 для предохранения разъема USB от вставки перевернутым образом. Когда пользователь вставляет разъем 51 USB в охватывающий элемент USB, поверхность с защищенной от неправильного использования конструкцией 17 устанавливается вверх, с тем чтобы образовывать хороший контакт между металлическими лапками 11 и охватывающим элементом 1 USB, тем самым предохраняя разъем USB от вставки перевернутым образом в охватывающий элемент USB и от вызова короткого замыкания или нефункционирования посредством защищенной от неправильного использования конструкции 17. Поскольку зазор формируется между поверхностью подложки 13 и внутренней перегородкой охватывающего элемента USB, когда подложка 13 входит в контакт с охватывающим элементом USB, защищенная от неправильного использования конструкция 17 может размещаться в зазор. Таким образом, универсальный охватывающий элемент USB может входить в контакт с разъемом 51 USB согласно этому варианту осуществления. В дополнение, защищенные от неправильного использования конструкции 17 могут быть расположены симметрично или асимметрично на поверхности подложки 13. Предпочтительно защищенные от неправильного использования конструкции 17 располагаются симметрично на поверхности подложки 13 для улучшения эстетики разъема USB и облегчения изготовления. В качестве альтернативы, защищенные от неправильного использования конструкции 17 могут быть выступами, расположенными на одной стороне поверхности подложки 13 или симметрично на обеих сторонах поверхности подложки 13.
Кроме того, для того чтобы обеспечивать гибкость, когда разъем USB находится в употреблении, как показано на фиг. 2a, сборка 18 поворотного вала прикреплена к поверхности подложки 13. Сборка 18 поворотного вала может крепиться к поверхности подложки 13 посредством ультразвуковой сварки, приклеивания, и так далее. Смотрите фиг. 5a и 5b, когда разъем 51 USB устанавливается в другие компоненты сборкой 18 поворотного вала для формирования USB-устройства, такого как U-диск или адаптер беспроводной сети, разъем 51 USB может поворачиваться относительно других компонентов посредством сборки 18 поворотного вала. Кроме того, смотрите фиг. 3 и 4, сборка 18 поворотного вала может включать в себя поворотный вал 181 и втулку 182 поворотного вала. Втулка 182 поворотного вала закреплена на поверхности подложки 13, и поворотный вал 181 может поворачиваться во втулке 182 поворотного вала. Поворотный вал 181 имеет первую конструкцию 1811 позиционирования на нем, а втулка 182 поворотного вала имеет вторую конструкцию 1821 позиционирования в ней. Первая конструкция 1811 позиционирования работает со второй конструкцией 1821 позиционирования для осуществления функции позиционирования. Сборка 18 поворотного вала с первой конструкцией 1811 позиционирования и второй конструкцией 1821 позиционирования могла бы осуществлять позиционирование, когда разъем 51 USB поворачивается. Например, разъем 51 USB может останавливаться при повороте на каждые 45° или каждые 90°. Первая конструкция 1811 позиционирования и вторая конструкция 1821 позиционирования могут перенимать традиционную конструкцию позиционирования. Например, первая конструкция 1811 позиционирования является упругими выступами, а вторая конструкция 1821 позиционирования является отверстиями позиционирования или пазами позиционирования, равномерно распределенными в пределах втулки 182 поворотного вала согласно требованиям позиционирования, когда разъем 51 USB поворачивается. Когда поворотный вал 181 поворачивается относительно втулки 182 поворотного вала, и первая конструкция 1811 позиционирования встречается со второй конструкцией 1821 позиционирования, упругие выступы встают в отверстия позиционирования или пазы позиционирования, тем самым останавливая и позиционируя разъем 51 USB. Когда сила для непрерывного поворачивания разъема 51 USB оказывает действие на разъем 51 USB, упругие выступы деформируются под вытеснением внутренней стенки отверстий позиционирования или пазов позиционирования и отцепляются от отверстий позиционирования, так что разъем USB может продолжать поворачиваться в исходном направлении или противоположном направлении.
Для того чтобы облегчать установку разъема 51 USB в другие компоненты для формирования USB-устройства, сборка 18 поворотного вала также может включать в себя опору 183 поворотного вала. В отличие от способа, в котором втулка 182 поворотного вала закреплена на поверхности подложки 13, сборка 18 поворотного вала с опорой 183 поворотного вала крепится на поверхности подложки 13 опорой 183 поворотного вала. Как показано на фиг. 2a и 2b, сборка поворотного вала, снабженная опорой поворотного вала, крепится на поверхности подложки следующим образом: опора 183 поворотного вала накладывается на поверхность подложки 13, часть опоры 183 поворотного вала, которая входит в соприкосновение с поверхностью подложки 13, жестко соединяется, первое отверстие 1831 опоры и второе отверстие 1832 опоры предусмотрены на обеих сторонах опоры 183 поворотного вала соответственно, другой конец соединительной линии 12 проходит через первое отверстие 1831 опоры, чтобы соединяться с PCB; втулка 182 поворотного вала проходит через второе отверстие 1832 опоры. Как показано на фиг. 1, пять проводов свиты вместе для формирования соединительной линии 12, один конец пяти проводов соединяется с металлическими лапками 11, а другой конец проходит через первое отверстие 1831 опоры. Как показано на фиг. 6, разъем USB был вставлен в другие компоненты для образования USB-устройства, разъем USB может поворачиваться по часовой стрелке или против часовой стрелки относительно других компонентов посредством сборки 18 поворотного вала. Во время поворачивания соединительная линия 12 скручивается или раскручивается подобно плетенке из жареного теста. Кроме того, втулка 182 поворотного вала включает в себя первую часть 1822 втулки, вторую часть 1823 втулки и упругую часть 1824. Первая часть 1822 втулки имеет сквозное отверстие в ней. Вторая часть 1823 втулки имеет полость 18231 в ней и отверстие 18232, сформированное на внутренней стенке второй части 1823 втулки. Упругая часть 1824 может быть пружиной, и так далее. Поворотный вал 181 включает в себя упругую квадратную головку 1811 и задний конец 1812, который соединяется с упругой квадратной головкой. Задний конец 1812 проходит через первую часть втулки и взаимодействует со второй частью 1823 втулки у втулки 182 поворотного вала, чтобы сжимать упругую часть 1824. После того как задний конец 1812 посажен в полость 18231 второй части втулки, упругая деформация упругой части 1824 возобновляется, так что упругая квадратная головка 1811 выталкивается из отверстия 18232 боковой стенки второй части втулки.
Во втором варианте осуществления, как показано на фиг. 5a, 5b и 6, USB-устройство, такое как U-диск или адаптер беспроводной сети, и так далее, включает в себя разъем 51 USB, как описанный в первом варианте осуществления, корпус 52 и PCB. Такие же части, как в первом варианте осуществления, указаны такими же номерами ссылок, как в первом варианте осуществления. Разъем 51 USB включает в себя металлические лапки 11, соединительную линию 12, подложку 13 и сборку 18 поворотного вала. Один конец металлических лапок 11 соединен с одним концом соединительной линии 12. Металлические лапки 11 сформированы на поверхности подложки 13. Сборка 18 поворотного вала прикреплена к поверхности подложки 13. Разъем USB устанавливается на конце корпуса 52 поворачиванием сборки 18 поворотного вала. PCB расположена внутри полости корпуса, и конец PCB соединяется с другим концом соединительной линии 12. Розетка 521 для размещения разъема USB предусмотрена на поверхности корпуса.
Для того чтобы облегчать сборку, корпус обычно включает в себя первый корпус 522 и второй корпус 523. Первый и второй корпусы соединяются вместе, чтобы формировать полость, в которой расположена PCB. Когда собран, каждый из обоих концов разъема USB посажен в одно соответствующее отверстие, которое предусмотрено на обеих сторонах одного конца первого корпуса. Разъем USB, таким образом, устанавливается на одном конце первого корпуса поворачиванием сборки 18 поворотного вала; затем первый корпус накрывается вторым корпусом для формирования USB-устройства. Разъем USB может поворачиваться относительно корпуса и обеспечивает целостность соединительной линии 12. Установка разъема USB на одном конце первого корпуса поворачиванием сборки 18 поворотного вала может быть реализована следующими способами: сборка поворотного вала включает в себя втулку поворотного вала и поворотный вал, поворотный вал может поворачиваться во втулке поворотного вала, втулка поворотного вала прикреплена к поверхности подложки, и каждый из обоих концов поворотного вала посажен в соответствующее отверстие каждой стороны одного конца первого корпуса; в качестве альтернативы, как показано на фиг. 5a и 5b, сборка 18 поворотного вала включает в себя втулку 182 поворотного вала, поворотный вал 181 и опору 183 поворотного вала; опора 183 поворотного вала крепится к поверхности подложки 13; втулка 182 поворотного вала проходит изнутри через второе отверстие 1832 опоры на одной стороне опоры 183 поворотного вала и отверстие 5221, сформированное на одном конце первого корпуса; поворотный вал 181 может поворачиваться во втулке 182 поворотного вала; первая часть опоры, которая является соосной с поворотным валом 181, предусмотрена на опоре 183 поворотного вала, и вторая часть опоры, соответствующая первой части опоры, предусмотрена в первом корпусе; первая часть опоры взаимодействует со второй частью опоры, с тем чтобы с возможностью поворота соединять разъем USB с первым корпусом. Первая часть опоры может быть выступом 1831, выступающим наружу из опоры 183 поворотного вала, а вторая часть опоры может быть отверстием 5222, сформированным на другой стороне одного конца первого корпуса, и выступ вставляется в отверстие. В качестве альтернативы, первая часть опоры может быть пазом, сформированным на опоре 183 поворотного вала, вторая часть опоры может быть выступом, выступающим вовнутрь с другой стороны одного конца первого корпуса, и выступ вставляется в паз.
Розетка 521 на поверхности корпуса размещает разъем USB таким образом, что металлические лапки являются обращенными к розетке. Таким образом, когда USB-устройство является неиспользуемым, разъем USB размещен в розетку, и металлические лапки являются обращенными к розетке. При просмотре снаружи USB-устройства только другая поверхность подложки, противоположная металлическим лапкам, открыта наружу, тем самым предохраняя металлические лапки от загрязнения или повреждения окружением.
Кроме того, как показано на фиг. 7, с ракурса эстетики и психологии, есть плавный переход между наружной поверхностью разъема USB и наружной поверхностью корпуса, когда разъем USB размещен в розетку. Таким образом, когда USB-устройство является неиспользуемым, разъем USB и корпус выглядят имеющими одну и ту же поверхность, так что внешний вид USB-устройства является эстетичным, простым и гладким, тем самым удовлетворяя требования пользователя к изящным изделиям.
Как показано на фиг. 8, на практике, разъем USB может поворачиваться относительно корпуса в некотором направлении или в противоположном направлении, так что он может свободно поворачиваться и легок для хранения. USB-устройство согласно настоящему изобретению устраняет недостаток традиционного USB-устройства, в котором разъем USB скомпонован в линию с корпусом и не может складываться.
Описание, приведенное выше, является только отдельным вариантом осуществления настоящего изобретения. Отмечено что можно, чтобы специалист в данной области техники осуществлял различные модификации и варианты, не отступая от принципов настоящего изобретения, и такие модификации и варианты будут подпадать под объем настоящего изобретения.