专利名称：惯性增强的锁定系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及锁定系统。更具体地，它涉及电池，其采用双钩锁定系统以便牢固地将电池固定到电子设备的壳体。
背景技术：
诸如双向无线电装置和电话的便携式电子设备通常需要便携式的电源，诸如电池。电池可被方便地附着到电子设备的壳体并且使得通过常规连接器进行电接触。为了便于电池的替换，已经设计了机构来使得用户能够容易地断开耗尽的电池并且用刚充电的电池替换它。通常，可拆卸的电池通过某种类型的锁定机构被牢固地附接于电子设备。通常， 锁定机构被集成到电池壳体内。尽管它们的主要功能是将电池牢固地紧固到电子设备，但是通常需要电池壳体闩锁来执行多个任务。例如，闩锁被用于确保电池和电子设备之间的滑配合(snug fit)。此外，电池常常承担为整个设备配件提供掉落保护的责任。与闩锁设计优化相关联的困难由于经常对抗设计要求而变得严重。例如，尽管闩锁应当被设计成提供电池配件和设备壳体之间的滑配合(即防止产品掉落时的脱离)，但是用户必须能够用最小的努力来接合和脱离电池壳体。常常在成本和制造约束下，便携式电子设备的制造商不断地尝试改进闩锁设计， 以满足这些前述的需求。将会期望有一种闩锁机构，该机构在产品掉落时防止脱离并且提供了电池配件和设备壳体之间的滑配合。
可参考以下附图和描述来更好地理解本发明。图形中的组件不一定是按比例的， 而是重点在于说明本发明的原理。图1描绘了根据本发明的一个实施例的电子设备和由电子设备接纳的电池的前立体图。图2描绘了根据本发明的一个实施例的图1的电子设备和电池的后立体图。图3A描绘了根据本发明的一个实施例的由图2的电子设备形成的主腔的放大后立体图。图:3B描绘了根据本发明的一个实施例的与图2的电池连接的第一闩锁的放大图。图4描绘了根据本发明的一个实施例的与图1的电池连接的电子设备的横截面图。图5描绘了根据本发明的一个实施例的与图4的电池连接的电子设备的放大横截面图。图6描绘了根据本发明的一个实施例的在掉落事件期间在图1的电池的闩锁上的力的受力图。图7描绘了根据本发明的一个实施例的在掉落事件期间在图1的电池的闩锁上的力。图8描绘了根据本发明的一个实施例的在掉落事件期间在图1的电池的闩锁上的力。
具体实施例方式通过使用具有电池壳体和从电池壳体延伸来的第一闩锁的电池，其中第一闩锁具有臂和钩，钩形成尖端和底座(形成向内部凸出的凹槽)，并且通过将尖端配置成延伸到闩锁腔内和将凹槽配置为与突出部接合，可提供在电子设备掉落时电池从电子设备的脱离并且可提供电池和电子设备之间的滑配合。现在参考图1和2，示出了在电子设备130的主腔134内接纳电池100的电子设备 130。优选地，电子设备130包括电池100。电池100包括由电池壳体110围绕的电力保持部102以及从电池壳体110延伸的第一和第二闩锁160、190。电力保持部102存储能量并且包括诸如以下的这些东西燃料电池、化学蓄电池单元、电容器、以及可存储能量或电荷的任何设备。电池100还包括与电力保持部102连接的第一和第二接触件118、120。电力保持部102向第一和第二接触件118、120提供电流。第一和第二接触件118、120允许电流从电池100的电力保持部102流经壳体110，并且流向电子设备130。接触件118、120可通过电池壳体110接近，并且优选地从电池壳体110延伸或者凹进在电池壳体110内，并且更优选地通过电池壳体110被暴露。接触件118、120优选地用传导材料形成，诸如金属，包括铜、 黄铜、钢和铝。在一个实施例中，第一接触件118形成正电池端子并且第二电接触件120形成负电池端子。电池壳体110围绕电力保持部102并且为接触件118、120提供开口以便通过开口可接近接触件118、120。电池壳体110和这里描述的任何壳体具有优选地由半刚性材料、甚至柔性材料或材料的组合所制造的部分，所述材料诸如像铝、钢、黄铜这样的金属；和塑料。 电池壳体110优选地包括与底侧112相对的顶侧111，与后侧116相对的前侧115，以及与第二侧壁相对113的第一侧壁114，其中前侧和后侧115、116以及第一和第二侧壁114、113 在顶侧和底侧111、112之间。电池壳体的底侧111的部分122面向设备壳体132的底侧 146。在一个实施例中，如图2中所示，电池壳体110包括突起的电力耦合件124，通过该电力耦合件124可接近接触件118、120。参考图;3B和4，第一闩锁160从电池壳体110延伸，并且优选地从电池壳体110的第一侧113延伸。优选地，第一闩锁160围绕枢轴点163与电池壳体110枢转地连接。第一闩锁160包括臂162和在臂162的自由端168处连接的钩164。臂162在连接端166处与电池壳体110连接，并且在与连接端166相对的自由端168处与钩164连接。枢轴点163 和自由端168之间的闩锁160的主体161隆起(ridged)，以提供增强的触感。钩164形成与自由端168连接的底座172相对的尖端170。底座172形成向内凸出的凹槽174，以用于与由设备132形成的对应突出部149相配合。参考图1和2，电子设备130包括形成主腔134的设备壳体132或电池盒，用于接纳电池100。电子设备130是使用来自电池100的电流的任何设备。电子设备130包括便携式电子设备，诸如像电话、对讲机和无线电装置这样的通信设备；诸如便携式音乐播放器、便携式计算机和便携式电影播放器这样的娱乐设备；遥控器；便携式GPS设备；无绳电力工具；和使用电池供电的任何设备。电子设备130被配置成在主腔134内接纳电池100并且与其连接。电子设备130包括分别用于接合电池100的第一和第二接触件118、120的第一和第二接触件136、138，使得通过从第一接触件118和向第一接触件136发送电力，可以将电力从电池100的电力保持部102转移到电子设备130。优选地，壳体132在主腔134上方形成凹进的电力耦合件135，通过该电力耦合件135可接近第一和第二接触件136、138。凹进的电力耦合件135被配置成与突起的电力耦合件IM耦合或连接，以便在电池100(并且具体地是电力保持部10 和电子设备130之间提供牢固的电连接。设备壳体132围绕电子设备130内的电子组件。设备壳体132优选地包括与底侧 146相对的顶侧144，与后侧150相对的前侧148，和与第二侧壁142相对的第一侧壁140， 其中前侧和后侧148、150以及第一和第二侧壁140、142位于顶侧和底侧144、146之间。在第一侧壁140的内表面155上，电子设备130还包括用于与第一闩锁160接合和配合的第一锁定机构158。锁定机构158包括用于接纳凹槽174的突出部149，并且形成用于接纳第一闩锁160的第一闩锁腔151。突出部149在第一侧壁140的内表面155上形成并且包括接合表面157，该接合表面157从内表面155向外凸出并且被配置成接纳和接触在底座172上形成的对应第一表面176。在接合表面157和内表面155之间形成角度φ。 突出部149可与侧壁140整体地形成，或者可由与侧壁140相同或不同的材料分离地形成。 在一个实施例中，突出部149与侧壁140分离地形成并且包括金属，而侧壁140包括塑料。第一闩锁腔151由两个相对的侧壁表面152、153、与第一侧壁140相对的内表面 155、与内表面155相对的阻挡件(catch)表面154、以及与到第一闩锁腔151的入口通道相对的顶部表面(ceiling surface) 156来限定。顶部表面156与尖端170或尖端170的上表面相对。在接合位置中，电池100由主腔134接纳，并且第一闩锁160与第一锁定机构158 配合并且接合，其中凹槽174与突出部149接合。优选地，在接合位置中，至少钩164的尖端170延伸到第一闩锁腔151中。优选地，在接合位置中，在尖端170和第一闩锁腔151的顶部表面156之间存在距离D1。参考图7，在压缩位置中，力？。施加到电池壳体110，优选地施加到电池壳体110的底侧112，迫使电池100更进入主腔134中。力Fc从电池壳体被转移到第一闩锁160并且迫使第一闩锁160(并且具体地是尖端170)延伸到或者进一步延伸到第一闩锁腔151中， 使得尖端170和第一闩锁腔151的顶部表面156之间的距离D1减小。优选地，当在压缩位置中时，尖端170不接触顶部表面156。在一个实施例中，尖端170抵靠第一闩锁腔151的顶部表面156。通过让第一闩锁160延伸到或进一步延伸到第一闩锁腔151中，第一闩锁腔 151(并且具体地是表面152、153、巧4和155)能够围绕第一闩锁160的至少一部分，例如尖端170，并且倚靠着第一侧壁140的内表面155来耦合第一闩锁160。通过倚靠着内表面巧5耦合第一闩锁160，然后第一闩锁160可以简单地使内表面155向下滑动并且一旦压缩力Fc结束则重新接合第一突出部149，因此防止了第一闩锁160从第一突出部149完全脱
参考图1和2和;3B，电池100在第一方向Cl1上插入主腔134中。第二方向(12与第一方向Cl1垂直。向内凸出的凹槽174由底座172上的第一表面176和臂162上的第二表面178来限定。第一表面176定义了从与第二表面178相邻的第一表面176的第一侧177 到第一表面176的相对侧179的第三方向d3。在第二方向d2和第三方向d3之间形成角度 θ。角度θ优选地小于50度，并且更优选地小于30度，并且最优选地小于15度，并且甚至更优选地小于10度。第三方向(13处于由第一表面176定义的平面内。参考图4、5、6和8，角度θ也可通过下述方式来计算确定施加到电池壳体110的力Fa的切向分量和法向分量Ft、Fn的切向方向和法向方向，以及在切向和法向方向上从枢轴点163到负荷转移点175的距离。负荷转移点175是力Fa从第一突出部149向第一闩锁 160(并且具体地是向第一闩锁160的底座17 转移的点。负荷转移点175位于底座172 的底座表面第一表面176接触第一突出部149的接合表面157的位置。当电子设备130和电池100掉落时，力Fa被施加到电子设备130和电池100，这可使得在第一闩锁160和锁定机构158之间出现扭转负荷，如图8中所示。力Fa被施加到设备壳体132和电池壳体110， 并且然后在接合点175从设备壳体132转移到电池壳体110。力Fa处于第一方向Cl1中。力 Fa包括处于与第三方向(13垂直的第四方向d4中的法向力分量&以及在第三方向d3中的切向力分量FT。枢轴点163和负荷转移点175之间的距离Da可被分解为法向距离分量Dn和切向距离分量DT。法向距离分量Dn处于与法向力分量!^n相同的方向中，其为第四方向d4。 切向距离分量Dt处于与切向力分量Ft相同的方向中，其为第三方向d3。然后，角度θ被计算为至少是距离Dn除以距离Dt的反正切。通过将枢轴点163 和负荷转移点175之间的距离Da分解为法向距离分量Dn和切向距离分量DT，并且通过将角度θ计算为至少是距离Dn除以距离Dt的反正切，防止在施加力Fa时电池100从电子设备 130脱离。优选地，角度θ没有比距离Dn除以距离Dt的反正切大太多，以便需要用户用较少的力来使第一闩锁160和锁定机构158接合。优选地，然后将角度θ计算为不大于距离 Dn除以距离Dt的反正切的两倍。在一个实施例中，角度θ被计算为不大于距离Dn除以距离Dt的反正切的百分之三十。在一个实施例中，角度θ被计算为不大于距离Dn除以距离 Dt的反正切的百分之十。通过将枢轴点163和负荷转移点175之间的距离Da分解为法向距离分量Dn和切向距离分量Dt，并且通过将角度θ计算为至少是距离Dn除以距离Dt的反正切，防止在施加力Fa时电池100从电子设备130脱离。在一个实施例中，距离Dn* 1.72mm并且距离18.84mm，导致角度θ为 5.19°，并且优选地角度θ为r，以便考虑制造容差中的任何差异。将角度θ计算为至少是距离Dn除以距离Dt的反正切，根据以下导出I7n = Fa cos( θ )[等式 1]Ft = Fa sin( θ )[等式 2]假设在第三方向d3上没有摩擦力μ和静态闩锁状况，则围绕枢轴点163的力矩的和等于0，使得Fn χ Dn = Ft χ Dt [等式 3]将等式1和等式2代入等式3，产生tan ( θ ) = DN/DT [等式 4]对θ求解产生θ = taiT1 (DN/DT)[等式 5]，
这是如何确定角度θ应当被确定为至少是距离Dn除以距离Dt的反正切的。参考图1和2，在一个实施例中，电池100进一步包括从电池壳体110延伸的第二闩锁190，并且电子设备130进一步包括在设备壳体132的第二侧壁142内表面上在第二侧壁中形成的第二闩锁机构，以用于与第二闩锁190接合和配合。第二闩锁190是第一闩锁160的镜像并且包括第一闩锁160的所有同样的元件，例如臂和钩，其中臂在连接端处与电池壳体110连接，并且在与连接端相对的自由端处与钩连接，并且其中钩形成尖端和与自由端连接的底座，底座形成向内凸出的凹槽。参考图1和2，第一闩锁160位于电池壳体 132的第一侧壁140上，并且第二闩锁190位于与第一侧壁140相对的电池壳体132的第二侧壁上。通过使用第二闩锁190，当在接合位置中时，电池壳体110能够进一步将电池100 固定到电子设备130。提供了公开的摘要以便使得读者能够快速地确定技术公开的本质。要理解，所提交的将不被用于解释或限制权利要求的范围或含意。另外，在前述的具体实施方式
中，可看到在各个实施例中，各个特征被组成在一起，用于使本公开流畅的目的。该公开的方法不应被解释为反映所主张的实施例需要比每一项权利要求中明确记载的更多的特征的意图。 而是，如同以下权利要求所反映的，发明主题在于少于单个公开实施例的全部特征。因此， 以下权利要求由此被合并到具体实施方式
中，并且每一项权利要求独自作为单独主张的主题。尽管已描述了本发明的各个实施例，但是对本领域普通技术人员来说将显而易见的是，在本发明的范围内其它实施例和实现是可能的。因此，本发明不应当被限制，除非是根据所附权利要求及其等同物。
权利要求
1.一种电子设备，包括具有电池壳体的电池；从所述电池壳体延伸的第一闩锁，所述第一闩锁具有臂和钩，所述臂在连接端处与所述电池壳体连接并且在与所述连接端相对的自由端处与所述钩连接，所述钩形成尖端和与所述自由端连接的底座，所述底座形成向内凸出的凹槽；以及设备壳体，所述设备壳体形成用于接纳所述电池的主腔、用于接纳所述凹槽的突出部、 以及用于接纳所述第一闩锁的闩锁腔，其中在接合位置中，所述凹槽与所述突出部接合。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述闩锁腔由两个相对的侧壁表面、与阻挡件表面相对的所述设备壳体的内表面、和上顶部表面来限定，其中所述上顶部表面与所述尖端相对，其中，在压缩力F。施加到所述闩锁的压缩位置中，所述尖端进一步延伸到所述闩锁腔内，并且所述尖端和所述闩锁腔的所述顶部表面之间的距离减少。
3.根据权利要求2所述的电子设备，其中，所述尖端抵靠所述闩锁腔的所述顶部表面。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述电池在第一方向Cl1上插入所述主腔中， 其中第二方向d2与所述第一方向Cl1垂直，其中所述向内凸出的凹槽由所述底座上的第一表面和所述臂上的第二表面来限定，其中，所述第一表面定义了从与所述第二表面相邻的所述第一表面的第一侧到所述第一表面的相对侧的第三方向d3，其中，在所述第二方向d2和所述第三方向d3之间形成角度θ，并且其中，所述角度θ小于10度。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述电池在第一方向在Cl1上插入所述主腔中，其中第二方向d2与所述第一方向屯垂直，其中所述向内凸出的凹槽由所述底座上的第一表面和所述臂上的第二表面来限定，其中所述第一表面定义了从与所述第二表面相邻的所述第一表面的第一侧到所述第一表面的相对侧的第三方向d3，其中在所述第二方向(12和所述第三方向d3之间形成角度θ，其中，力Fa由设备壳体在所述第一方向Cl1上施加到所述闩锁，其中所述力Fa包括处于与所述第三方向d3垂直的第四方向d4中的法向分量&以及在所述第三方向d3中的切向分量Ft，其中所述第一闩锁围绕枢轴点相对于所述电池壳体枢转，其中从所述枢轴点到所述第一表面上的负荷转移点之间的距离Da能够被分解为法向距离分量Dn和切向距离分量 Dt，其中所述法向距离分量Dn处于与所述第四方向d4的所述法向力分量&相同的方向中， 其中所述切向距离分量Dt处于与所述第三方向d3的所述切向力分量Ft相同的方向中，并且其中所述角度θ至少是等于所述距离Dn除以所述距离Dt的反正切。
6.根据权利要求1所述的电子设备，进一步包括从所述电池壳体延伸的第二闩锁，所述第二闩锁具有臂和钩，所述臂在连接端处与所述电池壳体连接，并且在与所述连接端相对的自由端处与所述钩连接，所述钩形成尖端和与所述自由端连接的底座，所述底座形成向内凸出的凹槽。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述第一闩锁位于所述电池壳体的第一侧壁上，并且所述第二闩锁位于与所述第一侧壁相对的所述电池壳体的第二侧壁上。
8.一种用于由电子设备的设备壳体的主腔接纳的电池，所述设备壳体形成突出部和所述突出部上方的闩锁腔，所述电池包括电池壳体；以及从所述电池壳体延伸的第一闩锁，所述第一闩锁具有臂和钩，所述臂在连接端处与所述电池壳体连接并且在与所述连接端相对的自由端处与所述钩连接，所述钩形成尖端和与所述自由端连接的底座，所述底座形成向内凸出的凹槽，其中所述尖端被配置成延伸到所述闩锁腔中，并且所述凹槽被配置成与所述突出部接合。
9.根据权利要求8所述的电池，其中，所述电池被配置成在第一方向Cl1上插入主腔中， 其中第二方向d2与所述第一方向Cl1垂直，其中所述向内凸出的凹槽由所述底座上的第一表面和所述臂上的第二表面来限定，其中所述第一表面定义了从与所述第二表面相邻的所述第一表面的第一侧到所述第一表面的相对侧的第三方向d3，其中在所述第二方向d2和所述第三方向(13之间形成角度θ，并且其中所述角度θ小于10度。
10.根据权利要求8所述的电池，进一步包括从所述电池壳体延伸的第二闩锁，所述第二闩锁具有臂和钩，所述臂在连接端处与所述电池壳体连接，并且在与所述连接端相对的自由端处与所述钩连接，所述钩形成尖端和与所述自由端连接的底座，所述底座形成向内凸出的凹槽。
11.根据权利要求10所述的电池，其中，所述第一闩锁位于所述电池壳体的第一侧壁上，并且所述第二闩锁位于与所述第一侧壁相对的所述电池壳体的第二侧壁上。
12.根据权利要求8所述的电池，其中，所述第一闩锁围绕枢轴点相对于所述电池壳体枢转。
13.一种电子设备，包括具有第一闩锁的电池，所述第一闩锁具有臂和钩，所述臂在连接端处与所述电池连接并且在与所述连接端相对的自由端处与所述钩连接，所述钩形成尖端和与所述自由端连接的底座，所述底座形成向内凸出的凹槽；以及形成主腔的设备壳体，所述主腔由第一侧表面和第二侧表面、后表面和底表面来限定， 其中所述第一侧表面包括用于接纳所述凹槽的突出部并且定义了用于接纳所述第一闩锁的闩锁腔，其中在接合位置中，所述尖端延伸到所述闩锁腔中并且所述凹槽与所述突出部接合。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述闩锁腔由两个相对的侧壁表面、与阻挡件表面相对的所述设备壳体的内表面、和上顶部表面来限定，其中所述上顶部表面与所述尖端相对，其中在压缩力F。施加到所述闩锁的压缩位置中，所述尖端进一步延伸到所述闩锁腔中，并且所述尖端和所述闩锁腔的所述顶部表面之间的距离减少。
15.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述闩锁腔由两个相对的侧壁表面、与阻挡件表面相对的所述设备壳体的内表面、和上顶部表面来限定，其中所述上顶部表面与所述尖端相对，其中在压缩力F。施加到所述闩锁的压缩位置中，所述尖端进一步延伸到所述闩锁腔中并且所述尖端的内侧抵靠所述阻挡件表面。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中，所述尖端抵靠所述闩锁腔的所述顶部表
17.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述电池在第一方向在Cl1上插入所述主腔中，其中第二方向d2与所述第一方向屯垂直，其中所述向内凸出的凹槽由所述底座上的第一表面和所述臂上的第二表面来限定，其中所述第一表面定义了从与所述第二表面相邻的所述第一表面的第一侧到所述第一表面的相对侧的第三方向d3，其中在所述第二方向(12和所述第三方向d3之间形成角度θ，其中，力Fa由所述设备壳体在所述第一方向Cl1上施加到所述闩锁，其中所述力Fa包括处于与所述第三方向d3垂直的第四方向d4中的法向分量&以及在所述第三方向d3中的切向分量FT，其中所述第一闩锁围绕枢轴点相对于所述电池壳体枢转，其中从所述枢轴点到所述第一表面上的负荷转移点的距离Da能够被分解为法向距离分量Dn和切向距离分量 Dt，其中所述法向距离分量Dn处于与所述第四方向d4的所述法向力分量&相同的方向中， 其中所述切向距离分量Dt处于与所述第三方向d3的所述切向力分量Ft相同的方向中，并且其中所述角度θ至少是等于所述距离Dn除以所述距离Dt的反正切。
18.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述电池具有第二闩锁，所述第二闩锁具有臂和钩，所述臂在连接端处与所述电池连接，并且在与所述连接端相对的自由端处与所述钩连接，所述钩形成尖端和与所述自由端连接的底座，所述底座形成向内凸出的凹槽。
19.根据权利要求18所述的电子设备，其中，所述第一闩锁位于所述电池壳体的第一侧壁上，并且所述第二闩锁位于与所述第一侧壁相对的所述电池壳体的第二侧壁上。
20.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述电子设备是通信设备。
全文摘要
给出了电子设备和电池。电子设备包括电池，电池具有第一闩锁。第一闩锁具有臂和钩。臂在连接端与电池壳体连接并且在与连接端相对的自由端与钩连接。钩形成尖端和与自由端连接的底座。底座形成向内凸出的凹槽。电子设备还包括设备壳体，设备壳体形成由第一和第二侧表面、后表面和底表面限定的主腔。第一侧表面包括用于接纳凹槽的突出部并且定义用于接纳第一闩锁的闩锁腔。在接合位置中，尖端延伸到闩锁腔中并且凹槽与突出部接合。
文档编号E05B47/02GK102333928SQ201080009612
公开日2012年1月25日 申请日期2010年2月12日 优先权日2009年2月27日
发明者凯文·K·马格特, 查尔斯·W·弗里德利, 马克·C·塔拉布洛斯 申请人:摩托罗拉解决方案公司