保持彈簧和用於其的基板的製作方法

2023-05-30 11:45:16

保持彈簧和用於其的基板的製作方法
【專利摘要】本發明涉及彈簧構件（1），其用於保持電插頭和用於電插頭容座（201）的基板（100）。為了為電插頭特別是具有圓形橫截面的3.5mmAV插頭提供保持力穩定且足夠高的容座，設計根據本發明的彈簧構件（1）使得其包括至少兩個相對彼此可彈性偏轉的彈簧段（12a、12b），並且兩者之間限定了用於在彈簧構件（1）的插入方向（I）上接收電插頭的至少部分的容積（3），其中彈簧段（12a、12b）中的至少一個提供了：相對於插入方向（I）傾斜、用於引導插頭進入該插頭在容積（3）中的末端位置（F）的引導表面（3a、3b）；以及適於與處在末端位置（F）的插頭相互作用的閉鎖機構（31），以防止插頭逆著插入方向從末端位置（F）被抽出。
【專利說明】保持彈簧和用於其的基板
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於保持電插頭，特別是3.5mmAV插頭的彈簧構件。
[0002]進一步，本發明涉及用於電插頭容座的基板。
【背景技術】
[0003]前面提到的彈簧構件和基板是現有技術已知的。特別的，對於提到的3.5mmAV插頭，也被稱為TRS插頭或TRRS插頭或在德語中的「Kl inkenstecker 」，提供了插頭由容座中的可為AV插孔的電觸頭之一施加在插頭上的彈簧力支持(hold)在容座中。該觸頭通常與插頭的頸部相嚙合。換句話說，該容座設置有在其末端的圓形凹槽。容座內的電觸頭之一卡入這個凹槽，以防止插頭從容座中被拉出。
[0004]上文描述的在圓形橫截面中保持電插頭的已知方式出現的缺點是保持力隨著保持插頭的彈簧觸頭的狀況而大幅變化。彈簧觸頭在其壽命中可能磨損、變鬆弛或可能簡單地彎折使得不能保證足夠的保持力。進一步，在製造和組裝彈簧觸頭時的公差可能導致在同一生產線上製造的不同容座的保持力的不期望的偏差。

【發明內容】

[0005]考慮到這些缺點，本發明的一個目的是為提到的例如具有圓形橫截面的3.5mmAV插頭之類的電插頭提供容座，該容座提供穩定且足夠高的保持力。
[0006]對於初始提及的彈簧構件，該目的根據本發明以以下方式實現:其包括至少兩個相對彼此可彈性偏轉的彈簧段，並且兩者之間限定了用於在彈簧構件的插入方向上接收電插頭的至少部分的容積，其中彈簧段中的至少一個提供了在相對於插入方向傾斜、用於引導插頭進入所述容積中的末端位置的引導表面以及適於與處在末端位置的插頭相互作用的閉鎖機構以防止插頭逆著插入方向從末端位置被抽出。
[0007]根據本發明的彈簧構件不必要一定具有電功能，而可被設計為僅僅施加優選較高的保持力至插頭。由於閉鎖機構可與插頭嚙合，例如由於閉鎖機構卡入頸部，也就是圓形凹槽，彈簧構件可與插頭相互作用。通過引導插頭進入末端位置，彈簧構件可保證插頭在容座內的精確放置。因而，由於防止了插頭在容座內的不可控的移動，所以容座內的彈簧觸頭可以得到保護。進一步的，彈簧觸頭可被設計為僅僅滿足電特性，並且因此由於保持插頭的機械要求轉移至彈簧構件而可被優化。
[0008]對於在說明書開始處的基板，本發明的目的通過以下方式實現:基板包括用於通過積極配合(positive fit)和/或摩擦配合固定根據本發明的彈簧構件的至少一個對立固定元件。因而，由於彈簧構件被壓在基板上使得彈簧構件與至少一個對立固定元件嚙合，所以容座可以很容易地組裝，因此不需要額外的手段，例如粘接劑或類似銷或螺釘的固定元件。
[0009]上文提到的根據本發明的解決方案可分別以任意方式與根據本發明的以下的有利的實施例的任意一個相組合併且從而進一步地改進。[0010]根據第一個改進方案，彈簧構件可以基本垂直於插入方向周向地圍繞該容積至少180°。因而，彈簧構件可圍繞插頭，例如具有圓形橫截面的AV插頭的頸部。這幫助改進了插頭和彈簧構件之間的相互作用，因此可提升保持力和插頭保持的精確度。換句話說，由於彈簧構件以優選的超過180°的角度圍繞插頭，所以彈簧構件可牢固的抓住插頭。
[0011]由於在沿插入方向的投影中，彈簧構件基本成形為圓環部分，其中兩個自由端在彼此之間限定了允許彈簧構件延伸的間隙，所以可實現對插頭的圍繞。因而，由彈簧構件限定的容積在沿著插入方向的投影中可為圓形的，使得其提供了插頭在彈簧段之間的緊貼配合。彈簧段可僅為圓環的區段，也就是說，彈簧段的橫截面可為圓形的區段。從而自由端之間的間隙會是必要的以便提供彈簧構件的彈性和柔性。
[0012]由於彈簧構件可至少部分地具有截頭圓錐形的形狀，所以上文提到的實施例可容易地實現。因此，在沿基本垂直於插入方向伸展的徑向的投影中，彈簧構件可具有梯形的形狀。由於截頭圓錐形的形狀，兩個彈簧段可具有傾斜的表面使得由彈簧構件限定的容積可沿插入方向漸縮。由於截頭圓錐形的形狀設有側面的切口，所以兩個自由端之間的間隙可容易地實現。
[0013]根據根據本發明的彈簧構件的另一個有利的實施例，該至少一個的閉鎖機構可位於彈簧構件的後端處，該後端可指向插入方向。這可因為例如具有截頭圓錐形的形狀的彈簧構件可被設計為使得位於漸縮側上的邊緣可形成為閉鎖機構而實現。因此，例如具有圓形橫截面的AV插頭的頭部可沿著插入方向被推動穿過彈簧構件，直到彈簧構件的後端卡入該頸部。因此，頭部可首先在截頭圓錐形的容積中被引導並居中，為了然後在後部區域的最窄的部分處擴張該彈簧構件，該彈簧構件然後將會在插頭達到末端位置時通過嚙合該頸部而與該頸部相互作用。換句話說，末端位置可在後端例如通過卡入頸部中而與插頭相互作用時由後端來限定。
[0014]根據本發明的另一個有利的實施例，可設置成:閉鎖機構包括在插入方向上基本布置在同一水平處並且沿彈簧構件的周線彼此相距一段距離的至少兩個閉鎖元件。因而，可保證彈簧構件在插入方向上於一個精確限定的位置處與插頭相互作用。閉鎖元件的相等距離分布使得保持力能夠均衡地施加於插頭上。例如，該至少兩個閉鎖元件可形成為在插入方向上從彈簧構件突出的齒。這些齒可具有梯形的形狀以及平的外部邊緣。因而，這些齒可被設計為具有期望的彈性。可防止該齒切入插頭並且損壞插頭或插頭的覆蓋層從而削弱插頭的電特性。
[0015]根據本發明的一個進一步的實施例，可設置成:用於固定彈簧構件到基板的至少一個固定元件形成於彈簧構件上。固定元件可形成為沿插入方向和/或橫向於插入方向從彈簧構件突出的突部。該突部可容易地插入進入形成於基板處的對立固定元件上。通過從彈簧構件上突出，可防止該突部與用於容納插頭的空間相干涉。該突部可按期望成形以使得彈簧構件附接於基板處。
[0016]進一步的，至少兩個固定元件可在彈簧構件的相反側面從彈簧構件突出。因而，在插頭的插入或拔出的過程中作用於彈簧構件上的任何力可在固定元件之間均勻地分配以提供這些力在基座上的均衡承受。這個效果可由於至少兩個固定元件可布置於一個共同的平面內而得到進一步的改進。這個平面可在彈簧構件的高度和橫向方向上延伸。
[0017]彈簧構件的製造和壽命可由於第一和第二彈簧段是由彈簧構件的主體段一體地形成的而得以改善。該主體段可具有上文提到的截頭圓錐形的形狀。因而，該彈簧構件可形成為一件，例如，由金屬板材形成。
[0018]對於在說明書開始提到的基板，根據本發明的解決方案可由於至少一個對立安裝元件可被布置於容座的後段而得到進一步改善。當使用該基板用於組裝在其端部具有通過頸部與其軸部分開的所述頭部的、用於具有圓形橫截面的AV插頭的容座時，這是特別有用的。然後該頭部可與位於容座的後段的彈簧構件相互作用，並且可由至少一個對立固定元件支持。
[0019]根據根據本發明的基板的另一個實施例，至少兩個對立固定元件可被布置於基座的容座區域的相反側，位於基本垂直於插入方向伸展的共同平面中。因而，由彈簧構件施加於基板的力可被均勻分布在容座區域的兩側。這使得能夠實現力的均衡承受以及彈簧構件的精確放置。
[0020]以下將通過參考示出了有利實施例的附圖通過示例的方式更詳細地描述本發明。所描述的實施例僅僅為可能的構造，然而，其中如上文描述的單獨的特徵可獨立於彼此而實現或被省略。圖示於附圖中的相應的元件具有相同的參考標記。涉及不同附圖中中的相同兀件的描述部分被省略。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]在附圖中:
[0022]圖1是包括根據本發明實施例的基板和彈簧構件的布置的示意性透視圖；
[0023]圖2是根據本發明的實施例的彈簧構件的示意性透視圖；
[0024]圖3是示於圖2的彈簧構件的示意性側視圖；
[0025]圖4是示於圖2和3的彈簧構件的另一個示意性側視圖；
[0026]圖5是一個圖表的例子，該圖表示出了作用於插頭上的、沿其平行於插入方向的位移的插入和拔出的力，該力是由包括根據本發明的一個實施例的彈簧構件的容座施加於插頭上的。
【具體實施方式】
[0027]在下文中，參照附圖所示的各個實施例說明用於電插頭(未示出)，特別是用於具有圓形橫截面的AV插頭的容座201的布置200，該布置200包括彈簧構件I和基板100。
[0028]圖1是組裝為布置200的局部的基板100和彈簧構件I的示意性透視圖。基板100可為印刷電路板(PCB)或任何類型的作為布置200的基座的機械穩定的安裝平板。
[0029]容座區域101可成形於基板100上。容座區域101可具有凹槽的形式，其形狀適應於插頭的外周的形狀。在本實施例中，容座區域101形成為具有用於緊密地容納圓形橫截面的AV插頭的圓形形狀的凹槽。容座區域的形式至少部分地限定了容座201的形狀以及由此限定了容座201的縱軸L。
[0030]縱軸L平行於布置200的長度方向X伸展。長度方向X垂直於布置200的橫向方向Y伸展。長度方向X和橫向方向Y兩者均垂直於布置200的高度方向Z伸展。為了易於參考，上文提到的長度、橫向方向和高度方向X、Y、Z，分別共同用於布置200、基板100和彈簧構件I。[0031]縱軸L平行於插入方向I伸展，其中插頭沿插入方向插入容座201，並且縱軸L平行於拔出方向E伸展,其中插頭沿拔出方向從容座201中拔出。插入方向I和拔出方向E以相反方向伸展。為了易於參考，插入方向和拔出方向各自應用於布置200、以及應用於基板100和彈簧構件I上。
[0032]容座201進一步地由若干個電彈簧觸頭202a、202b、202c、202d限定，它們沿容座201布置並且在長度方向X上與彼此相距一段距離。彈簧觸頭202a到202d在於高度Z上與容座區域101相對的容座201的側面上界定容座201。彈簧觸頭202a到202d可如這裡所示地由基板包模(over-mould)形成。彈簧觸頭202a可作為接地連接。彈簧觸頭202b可用於傳輸視頻信號。彈簧觸頭202c和202d可用於分別傳輸立體音頻信號的左和右音頻信號。
[0033]彈簧構件I布置於容座201的末段203，其在同時代表了容座區域101的末段103。彈簧構件I的主體部分2緊貼地坐落於容座區域101中。主體部分2的外周和容座區域101的圓周與彼此相嚙合並且對齊。彈簧構件I的固定元件4a、4b從主體部分2的長度方向X和橫向方向Y突出。固定兀件4a、4b分別坐落於形成於基板100的對立固定兀件104a、104b 上。
[0034]對立固定元件104a、104b在沿高度方向的投影中具有馬蹄鐵狀形狀。馬蹄鐵形狀的自由端構成了夾緊臂105，夾緊臂105限定了位於其間的夾緊區106。呈在橫向方向Y上伸展且布置在長度方向X上的同一水平處，即共同的橫截平面中的固定元件4a、4b的部段的形式的固定區6坐落於相應的夾緊區106中。因而，彈簧構件I保持於基板100上，並且通過夾緊段6在夾緊區106內的摩擦配合而被緊固以免在高度方向Z上移動。相對於高度方向Z，彈簧構件I由容座區域101支持。平行於長度方向X，也就是在插入方向I或拔出方向E上，彈簧構件I支撐於相應的夾緊臂105處。
[0035]進一步的，彈簧觸頭102d進入容座201位於形成於彈簧構件I的彈簧段12a、12b各自的自由端10a、IOb間的間隙8的附近。因而，由於彈簧觸頭202d朝向插頭穿過間隙8，可以在末段203以導電的方式接觸到插頭，即使其由彈簧構件I圍繞。
[0036]此外，插頭區域101成形為使得其提供用於容座201的底部107。基板100可進一步適應於支持例如開關和側邊觸頭之類的輔助附件109。
[0037]圖2是彈簧構件I的示意性透視圖。用於插頭的容積3限定於兩個彈簧段12a、12b之間，兩個彈簧段在此視圖中由縱軸L實際上互相分離。每個彈簧段12a、12b分別提供了引導表面3a、3b，界定了容積3。插頭可在插入或拔出過程中在引導表面3a、3b之間被引導並居中。自由端10a、10b之間的間隙8延伸於主體部分2的外周的約90°到120°上。
[0038]進一步的，閉鎖機構31形成於後端30。閉鎖機構31包括若干個閉鎖元件32a、32b和32c，這些閉鎖元件形成為在插入方向I上從主體部分2突出的齒。
[0039]圖3是彈簧構件I的示意性透視側面圖。這裡顯然，主體部分具有截頭圓錐形的形狀，使得其沿橫向方向Y和/或高度方向Z的投影為梯形的。
[0040]閉鎖元件32a和固定元件4a之間、固定元件4a和閉鎖元件32b之間以及閉鎖元件32b和閉鎖元件32c之間具有各自的切口 33a、33b和33c。該切口 33a、33b和33c有助於閉鎖元件32a到32c的彈性。在長度方向測量，切口 33a比切口 33b深，切口 33b再次比切口 33c深。因此由32a到32c作用於插頭的夾緊力被均勻化。[0041]圖4是彈簧構件I的另一個示意性透視側面圖。在此，閉鎖元件32d是可見的。在閉鎖元件32c和閉鎖元件32d之間設有切口 33d。在閉鎖元件32d和固定元件4b之間設有進一步的切口 33e。固定元件4a、4b的夾緊段6通過根部段7連接至主體部分2。根部段7基本彎曲90°並且因而為主體部分2上的夾緊段6提供了彈性的但是穩定的支撐。
[0042]圖5以代表位移和力之間關係的無量綱值，圖示了在平行於縱軸L測量的位移上的、將要分別施加於插入彈簧構件I或從其中拔出的插腳或插頭上的插入或拔出力。從位移約為1.6開始，略微在前端20之後，插入力線性增長，恰好在位移約為3.8處插頭頂部的主直徑穿過後端30之前略微下降。在其峰值處，插入力約為2.9。在插頭頂部穿過後端30後，插入力在3.8和位移約為4之間迅速下降，直到插入力在位移4時到達約0.7。然後，插入力線性下降直到插頭插入的終點，在此處後端30在位移6處處於插頭的較小的直徑處，其插入力約為0.4。
[0043]因此，插入力在前端20的略微後面的起始點和插頭的主直徑穿過後端30的、插入力達到峰值的點之間相對快速增長，從而給予了用戶對於插入進程的狀態的明確的響應和感受。通過在插頭的主直徑穿過末端30的點和後端30位於插頭的較小直徑處的插腳插入終點之間減小力，插腳容易地被帶入終點或末端位置F，在此處插腳由閉鎖機構31鎖止，閉鎖機構可卡入插頭或插腳的凹槽或頸部中。
[0044]對於拔出，插腳或插頭必須從其末端位置F處被拉出，這由負的拔出力圖示。拔出力的絕對值在終點F和插頭的主直徑穿過後端30的點之間以遞減的規模增長，其中拔出力的絕對值在位移4處具有約為2.3的峰值。在插頭的主直徑穿過後端30的點和恰好位於前端20後面的點之間，拔出力減小使得其變為正值，並在位移2.7處達到約0.8的峰值，直到在位移1.6處的前端20處逐漸縮小。換句話說，用戶必須先在位移6和4之間相當用力地拉動插頭，意味著插頭由彈簧構件I牢固地保持。然後，在位移4和1.6之間，插頭從彈簧構件I中被推出，易於用戶從容座中抽出插頭。
[0045]插入力的最大絕對值超過拔出力的最大絕對值，兩者在約相同的位移處。在那裡，兩個值都達到峰值。因此，提供給了用戶明確限定的壓力點。
[0046]上文描述的實施例的偏差在發明構思的範圍中是可以的。彈簧構件I的主體部分2不必需要在沿縱軸L投影中具有至少部分圓形橫截面。主體部分2的形狀可適應於要由彈簧構件I保持的插腳或插頭的形狀。然而，主體部分2的圓形形狀對於例如AV插頭之類的具有圓形橫截面的插頭是特別有優勢的。固定元件4a、4b和閉鎖元件32a到32d可根據相應的需求而變化。此外，基板100的形狀，特別是對立固定元件104a、104b和容座區域101的形狀可適應於彈簧構件I的形狀和插頭的期望的形狀。
[0047]使兩個彈簧段12a、12b彈性地彼此附著或連接是有優勢的，特別是當彈簧段12a、12b是圓形的使得它們圍繞體積3。可替換的，可提供多於兩個彈簧段3a、3b，例如形成三角的三段，使得其限定了其間的容積3。
[0048]布置200可作為成套的工具提供，其特徵在於它包括根據本發明實施例的至少一個基板100和/或至少一個彈簧構件I。
【權利要求】
1.用於保持電插頭的彈簧構件(I)，所述的彈簧構件(I)包括至少兩個相對彼此可彈性偏轉的彈簧段(12a、12b)，並且兩者之間限定了用於在所述彈簧構件(I)的插入方向(I)上接收所述電插頭的至少一部分的容積(3)，其中所述彈簧段(12a、12b)中的至少一個提供了:相對於所述插入方向(I)傾斜、用於引導所述插頭進入該插頭在所述容積(3)中的末端位置(F)的引導表面(3a、3b);以及適於與處在所述末端位置(F)的插頭相互作用的閉鎖機構(31),以防止插頭逆著所述插入方向從末端位置(F)被抽出。
2.根據權利要求1的彈簧構件(1)，其特徵在於其垂直於所述插入方向(I)以至少180°周向地環繞所述容積(3)。
3.根據權利要求1或2的彈簧構件(1)，其特徵在於在沿所述插入方向(I)的投影中，所述彈簧構件(I)基本成形為帶有兩個自由端(IOaUOb)的圓環部分，所述自由端(10a、IOb )在彼此之間限定了允許彈簧構件(I)擴張的間隙(8 )。
4.根據權利要求1-3之一的彈簧構件(I)，其特徵為至少部分地為截頭圓錐形的形狀。
5.根據權利要求1-4之一的彈簧構件(1)，其特徵在於所述至少一個閉鎖機構(31)位於所述彈簧構件(I)的後端(30)，該後端(30)指向所述插入方向(I)。
6.根據權利要求5的彈簧構件(1)，其特徵在於所述閉鎖機構(31)包括至少兩個閉鎖元件(32a、32b、32c、32d)，它們布置在插入方向(I)上的基本同一水平處並且沿所述彈簧構件(I)的周線彼此相距一段距離。
7.根據權利要求6的彈簧構件，其特徵在於所述至少兩個閉鎖元件(32a、32b、32c、32d)形成為在插入方向(I)上從所述彈簧構件(I)突出的齒。
8.根據權利要求1-7之一的彈簧構件，其特徵為用於將所述彈簧構件(I)固定到基板(100)的至少一個固定元件(4a、4b),該固定元件(4a、4b)形成為在插入方向(I)和/或橫向於插入方向(I)從所述彈簧構件(I)突出的突部。
9.根據權利要求8的彈簧構件(1)，其特徵在於至少兩個固定元件在所述彈簧構件(I)的相反側面從彈簧構件(I)突出。
10.根據權利要求8或9的彈簧構件(1)，其特徵在於至少兩個固定元件(4a、4b)布置在共同平面中。
11.根據權利要求1-10之一的彈簧構件(I)，其特徵在於第一和第二彈簧段(12a、12b)由所述彈簧構件(I)的主體部分(2) —體地形成。
12.用於電插頭的容座(201)的基板(100)，其特徵在於所述基板(100)包括用於通過積極配合和/或摩擦配合固定根據權利要求1-11的彈簧構件(I)的至少一個對立固定元件(104a、104b)。
13.根據權利要求12的基板(100)，其特徵在於所述至少一個對立固定元件(104a、104b)被布置在所述容座(201)的後段(103)處。
14.根據權利要求12或13的基板(100)，其特徵在於至少兩個對立固定元件(104a、104b)被布置在所述基板(100)的容座區域(101)的相反側面上,位於基本垂直於插入方向(I)伸展的共同平面中。
【文檔編號】H01R13/627GK103947052SQ201280049999
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年8月8日 優先權日:2011年8月11日
【發明者】S.茲瓦爾特克盧伊斯, W.詹森, J.N.圖恩 申請人:泰科電子連接荷蘭公司