DE19719492A1

DE19719492A1 - Vibratorvorrichtung

Info

Publication number: DE19719492A1
Application number: DE19719492A
Authority: DE
Inventors: Brian C Michalak; Richard J Dombrowski
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1997-05-07
Publication date: 1997-12-18
Anticipated expiration: 2017-05-08
Also published as: FR2749095B1; CN1169064A; KR100244009B1; GB9707936D0; GB2313427A; JPH1071364A; DE19719492C2; GB2313427B; FR2749095A1; CN1071468C; US5835006A; KR970076664A; JP3314352B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Vibra torvorrichtungen und insbesondere auf eine an der Oberfläche montierbare Vibratorvorrichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Vibratoren werden in einer Vielzahl von Vorrichtungen verwen det. Beispielsweise verwenden Funkrufempfänger und Funktele fone Vibratoren, um einen stillen Funkruf oder ein Alarmsig nal eines ankommenden Gespräches zu bewirken. Wenn die Vor richtung am Körper des Benutzer positioniert ist, beispiels weise durch Plazierung in einer Hemdtasche oder von einem Gürtel herabhängend, so alarmiert die Vibration den Benutzer, ohne daß andere die Vorrichtung hören. Dieser ruhige Alarm ist insbesondere bei Treffen oder in Büros vorteilhaft, wo viele Leute einen gemeinsamen Platz teilen.

Die Vorrichtungen, die einen Vibrator verwenden, verwenden auch Schaltungskomponenten, die auf einer Leiterplatte mon tiert sind. Diese Schaltungskomponenten sind vorzugsweise elektrisch mit der Leiterplatte durch ein automatisches Schwallöten verbunden. Vibratoren, die mit einem Gleichspan nungspotential arbeiten, das ihnen geliefert wird, müssen elektrisch mit der Leiterplatte verbunden werden. Vibratoren können jedoch mit der Leiterplatte nicht durch ein automati sches Schwallöten verbunden werden. Vibratoren sind gegenüber Hitze empfindlich und leicht zu beschädigen. Wenn sie einmal beschädigt sind, so kann man sie nur schwer wieder reparie ren. Somit müssen Vibratoren über Drähte, einen flexiblen Streifen oder einen Zweistiftstecker, der Drähte verwendet, die strukturell mit der Leiterplatte über ein Löten von Hand während eines getrennten Herstellungsschrittes verbunden wer den, elektrisch mit den Leiterplatten verbunden werden.

Ein Vibrator muß sicher auf der Leiterplatte montiert sein. Vibratoren umfassen einen Motor, eine Welle, die durch den Motor angetrieben wird, und ein Gewicht, das von der Welle getragen wird. Beim Betrieb dreht der Motor die mit dem Ge wicht versehene Welle, was bewirkt, daß der Vibrator merklich vibriert. Die vorher erwähnte elektrische Kopplung genügt nicht, um den Ort des Vibrators in der Vorrichtung sicher zu halten. Um somit eine Beschädigung des Vibrators selbst als auch von in seiner Nähe plazierten elektrischen Bauteilen zu vermeiden, wird der Vibrator auf der Leitplatte mittels einer vorgeformten Klammer montiert. Die Klammer wird typischerweise an der Leiterplatte während eines getrennten Herstellungs schrittes durch ein Handlöten oder durch ein automatischen Schwallöten angelötet. Der Vibrator wird dann in die Klammer mit dem Motor eingesetzt, um eine sichere Befestigung zu ge währleisten.

Es wird somit eine Vibratorvorrichtung benötigt, die die au tomatische Montage erleichtert, um die Herstellungsschritte zu minimieren, eine leichte Reparatur zu gestatten und die Verwendung von Drähten zu vermeiden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer tragbaren elektronischen Vorrichtung, die eine Vibratorvorrichtung ver wendet, die am Substrat befestigt ist.

Fig. 2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der Vibratorvorrichtung und des Substrats der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine alternative Vibratorvorrichtung.

Fig. 4 zeigt eine vergrößerte, teilweise weggeschnittene An sicht der alternativen Vibratorvorrichtung der Fig. 3.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine Vibratorvorrichtung umfaßt einen Vibrator und ein Paar Klammern. Das Paar Klammern ist so ausgebildet, daß es auf einem Substrat montiert werden kann, das eine steuerbare Lei stungsquelle hat. Das Paar Klammern ist elektrisch mit der steuerbaren Leistungsquelle verbunden. Das Paar Klammern ist auch so ausgebildet, daß es den Vibrator entfernbar umfaßt. Der Vibrator wird durch das Paar Klammern gehalten und mit Leistung versorgt; um somit die Notwendigkeit für eine ge trennte Montageklammer und ein Paar Drähte zu vermeiden.

Fig. 1 zeigt ein Funkkommunikationssystem 100, das eine elek tronische Vorrichtung 102 umfaßt. Die elektronische Vorrich tung 102, die als tragbares Funktelefon gezeigt ist, umfaßt ein Gehäuse 104 und ein Substrat 106, das innerhalb des Ge häuses 104 angeordnet ist (aber durch ein weggeschnittenes Gebiet 108 des Gehäuses 104 zu sehen ist). Das Gehäuse 104 umfaßt eine Lautsprecherabdeckung und Öffnungen 110, hinter denen ein (nicht gezeigter) Lautsprecher positioniert ist, eine Anzeige 112, ein Tastenfeld 114 und eine Mikrofonöffnung 116, die ein dahinter angeordnetes (nicht gezeigtes) Mikrofon aufweist. Eine Antenne 118 wird vom Gehäuse 104 getragen. Die Antenne 118 ist elektrisch mit der Transceiverschaltung, wie auch einer steuerbaren Leistungsquelle 120 verbunden. Die steuerbare Leistungsquelle 120 ist auf einem Paar Anschluß flächen 122 und 123 des Substrats 106 montiert und elektrisch mit ihnen verbunden. Die steuerbare Leistungsquelle wird durch (nicht gezeigte) Verbindungen von einer Batterie 124 mit Leistung versorgt, die auf der hinteren Seite des Gehäu ses 104 angeordnet ist. Eine Vibratorvorrichtung 126 ist auf einem zweiten Paar Anschlußflächen 128 und 129 des Substrats 106 montiert und elektrisch mit diesen verbunden. Das zweite Paar von Anschlußflächen 128 und 129 ist elektrisch mit dem ersten Paar von Anschlußflächen 122 und 123 und der steuerba ren Leistungsquelle 120 über ein Paar entsprechende Leiter bahnen 130 und 131 verbunden.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform in einem Funktelefon dargestellt ist, wird erkenntlich, daß die Vibratorvorrichtung vorteilhafterweise in anderen Vorrichtungen, wie Funkrufemp fänger, persönlichen digitalen Assistenten oder dergleichen verwendet werden kann. Somit bezieht sich der Ausdruck "Vorrichtung", wie er hierin verwendet wird, auf alle solche Ausrüstungen und ihre Äquivalente.

Wendet man sich nun Fig. 2 zu, so ist die Vibratorvorrichtung in Explosionsdarstellung getrennt vom Substrat 106 darge stellt. Die Vibratorvorrichtung 126 umfaßt einen Vibrator 200 und ein Paar Klammern 202 und 204. Der Vibrator 200 umfaßt einen Motor 206, eine Welle 208 und ein Gewicht 210. Der Mo tor 206 ist zylindrisch und verwendet ein Gehäuse 207. Der Motor 206 wird durch ein Gleichspannungspotential, das an das Gehäuse 207 gelegt wird, mit Leistung versorgt. Das Gehäuse 207 umfaßt einen ersten leitenden Teil 212 und einen zweiten leitenden Teil 214. Der erste leitende Teil 212 und der zwei te leitenden Teil 214 sind aus rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten leitenden Material. Der erste leitende Teil 212 funktioniert als Motoranschluß 206 mit negativer Po larität. Der zweite leitenden Teil 214 funktioniert als An schluß des Motors 206 mit positiver Polarität. Der erste lei tende Teil 212 ist elektrisch vom zweiten leitenden Teil 214 durch ein isolierendes Teil 216 des Gehäuses 207, das dazwi schen angeordnet ist, isoliert. Der isolierende Teil 216 be steht aus einem Polyimidfilm oder einem anderen geeigneten nichtleitenden Material. Der erste leitende Teil 212, der isolierende Teil 216 und der zweite leitende Teil 214 sind entlang einer Längsachse 220 des Vibrators 200 ausgerichtet. Die Welle 208 erstreckt sich von einem Ende des Motors 206 entlang der Längsachse 220. Der Motor 206 dreht, wenn er mit Leistung versorgt wird, die Welle 208. Das Gewicht 210 ist nicht konzentrisch am entfernten Ende der Welle 208 plaziert, so daß es rotiert, wenn die Welle 208 rotiert. Die nichtkon zentrische Anordnung des Gewichts 10, als auch die Größendif ferenz zwischen der Welle 208 und dem Gewicht 210 bewirken, daß die Welle 208 und das Gewicht 210 während der Rotation vibrieren.

Jede Klammer des Paares von Klammern 202 und 204 ist im we sentlichen identisch. Um die Beschreibung kurz zu halten, wird nur ein Paar der Klammern 202 und 204 im Detail be schrieben. Die Klammer 202 umfaßt eine im allgemeinen recht winklige Platte 222. Erste und zweite Finger 224 und 226 er strecken sich von entgegengesetzten Kanten der Platte 222 nach oben. Wie man am besten in Fig. 2 sieht, sind die ersten und zweiten Finger 224 und 226 nach innen aufeinander zu ge krümmt. Das Ende 228 jedes der Finger 224 und 226 erstreckt sich von deren Ende nach außen. Die Finger 224 und 226 werden verwendet, um die Bewegung des Motors 206 in der vertikalen und horizontalen Querebene zu beschränken. Die Klammer 202 umfaßt ferner einen Flansch 230, der sich nach außen und rechtwinklig nach oben von einer Kante der Platte 222 er streckt. Der Flansch 230 ist zwischen den ersten und zweiten Fingern 224 und 226 positioniert. Der Flansch 230 (sichtbar auf der Klammer 204 durch einen weggeschnittenen Bereich) wird verwendet, um die Längsposition des Motors 206 des Vi brators 200 zu sichern. Die Klammer 202 kann unter Verwendung jeder geeigneten Technologie konstruiert werden, wie bei spielsweise durch Ausstanzen eines Stückes aus einem Metall material, wie beispielsweise Berylliumkupfer oder einem ge eigneten Material und durch Biegen in die im wesentlichen "U"-förmige Konfiguration, die in Fig. 2 gezeigt ist, unter Verwendung einer fortschreitenden Prägeform. Das Material ist genügend nachgiebig, so daß sich die Finger 224 und 226 aus einanderspreizen, wenn der Motor 206 nach unten auf die Plat te 222 während der Montage gepreßt wird, und dann in ihre ur sprüngliche Position zurückkehren, um den Motor 206 sicher in seiner Position zu halten.

Die Vibratorvorrichtung 126 wird auf dem Substrat 106 (von dem ein Teil in Fig. 2 gezeigt ist) auf die folgende Art be festigt. Die Klammern 202 und 204 werden vorzugsweise über ein automatisches Verfahren am Substrat 106 befestigt. Zu Be ginn wird das Substrat einem Screeningverfahren unterworfen, das Lötpaste auf den Anschlußflächen 128 und 129 ablagert. Die Lötpaste besteht aus einer Zinn-Blei-Silber-Legierung oder einem anderen geeigneten elektrisch leitenden Lot. Als nächstes werden die Klammern 202 und 204 nebeneinander mit den Anschlußflächen 128 beziehungsweise 129 angeordnet, wie das durch die Linien 231 dargestellt ist. Eine automatische Plazierung der Klammern 202 und 204 wird unter Verwendung ir gendeiner handelsüblichen Kleinteileplazierungsmaschine durchgeführt. Wenn sie plaziert ist, so befindet sich die Platte 222 jeder der Klammern 202 und 204 mit den Anschluß flächen 128 beziehungsweise 129 des Substrats 106 in einer Linie und kontaktiert die Lötpaste.

Nach der Plazierung wird das Substrat einer Erhitzungstempe ratur ausgesetzt, die genügend hoch ist, um die Lötpaste zu schmelzen, und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Eine ent fernbare Aluminiumschablone kann verwendet werden, um eine Ausrichtung der Klammern 202 und 204 mit den Anschlußflächen während des Schwallötens aufrecht zu halten. Das Schwallöten braucht ungefähr 660 Sekunden. Während dieser Zeitdauer wird die Temperatur des Substrats 106 und der Klammern 202 und 204 auf ungefähr 218°C erhöht. Das geschmolzene Lot bildet eine metallische Verbindung zwischen den Klammern 202 und 204 und den Anschlußflächen 128 beziehungsweise 129. Wenn sie abge kühlt sind, so sind die Klammern 202 und 204 der Vibratorvor richtung 126 physisch und elektrisch mit den Anschlußflächen 128 beziehungsweise 129 des Substrats 106 verbunden.

Nachdem die Klammern 202 und 204 am Substrat 106 befestigt sind, wird der Vibrator 200 an den Klammern 202 und 204 befe stigt. Um den Vibrator 200 zusammenzubauen, wird der Motor 206 in Abwärtsrichtung bewegt, wie das durch die Linien 232 gezeigt ist. Der Motor 206 kontaktiert die Enden 228 der Finger 224 und 226 der Klammern 202 und 204. Die Finger 224 und 226 werden durch den Motor 206 nach außen gepreßt, wenn er weiter nach unten auf die Platte 222 der Klammern 202 und 204 zu bewegt wird. Der Flansch 230 der Klammern 202 und 204 um faßt die Endoberflächen des Motors 206. Die Welle 208 des Vi brators ist lange genug, um einen passenden Raum für den Flansch 230 der Klammer 202 zwischen dem Gewicht 210 und dem Motor 206 zu gewährleisten. Wenn der Zusammenbau beendet ist, so kontaktiert der erste leitende Teil 212 nur die Klammer 202 und der zweite leitenden Teil 214 nur die Klammer 204. Die voll zusammengefügte Position ist in Fig. 1 dargestellt. Ein automatisches Plazieren des Vibrators 200 kann durch Ver wendung eines handelsüblichen Roboterarms erreicht werden.

Wenn er zusammengebaut ist, so ist der Vibrator 200 betriebs bereit, um einen Benutzer beim Empfangen eines Rufes zu alar mieren. Bezieht man sich auf Fig. 1, so empfängt die elektro nische Vorrichtung 102 einen Ruf im Funkkommunikationssystem 100 über ein Funkfrequenzsignal (RF) 132, wie beispielsweise ein Funkrufsignal, das von einer Basisstation 134 übertragen wird. Die Antenne 118 detektiert das RF-Signal 132 und gibt es an die Transceiverschaltung. In Erwiderung auf die Detek tion erzeugt die steuerbare Leistungsquelle 120 ein Gleich spannungspotential (DC) über dem ersten Paar von Anschlußflä chen 122 und 123. In der bevorzugten Ausführungsform erzeugt eine steuerbare Leistungsquelle 120 eine positive Polarität auf der Anschlußfläche 122 und eine negative Polarität auf der Anschlußfläche 123. Das Paar Leiterbahnen 130 und 131 und das zweite Paar von Anschlußflächen 128 und 129, verbinden das Gleichspannungspotential mit dem Paar Klammern 202 bezie hungsweise 204 der Fig. 2. Das Paar Klammern 202 und 204 gibt das Gleichspannungspotential an den ersten leitenden Teil 212 und den zweiten leitenden Teil 214 des Gehäuses 207 des Mo tors 206. Der Motor 206 beginnt in Erwiderung auf das Gleich spannungspotential die Welle 208 und das Gewicht 210 zu dre hen und erzeugt dadurch ein stilles Alarmsignal eines ankom menden Rufes, das für den Benutzer der elektronischen Vor richtung 102 wahrnehmbar ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen einen alternativen Vibrator 300 für die Verwendung mit der Vibratorvorrichtung 126 und der elektronischen Vorrichtung 102 der Fig. 1. Der alternative Vibrator 300 verwendet einen konventionellen Vibrator, der umgerüstet wurde. Die konventionellen Komponenten des alter nativen Vibrators 300 umfassen einen Motor 302, eine Welle 304, die durch den Motor 302 angetrieben wird, und ein Ge wicht 306, das auf der Welle 304 positioniert ist. Der Motor 302 umfaßt auch ein Gehäuse 308, das zylindrisch ist und aus einem leitenden Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten Material, besteht. Der Motor 302 des konventionellen Vibrators verwendet im allgemeinen auch Anschlüsse, wie beispielsweise einen positiven Anschluß 400 und einen negativen Anschluß 402, die durch einen wegge schnittenen Bereich 403 in Fig. 4 gezeigt sind, die am Ende des Motors 302 gegenüber der Welle 304 angeordnet sind. Der Motor 302 wird über ein Gleichspannungspotential, das über (nicht gezeigte) Leitungen an die Anschlüsse geliefert wird, mit Gleichspannung versorgt.

Im Gegensatz zu einem konventionellen Vibrator umfaßt der al ternative Vibrator 300 jedoch eine Kappe 310 und einen Isola tor 312, der am Ende des Motors 302 gegenüber der Welle 304 angeordnet ist, wie das durch die gestrichelten Linien in

Fig. 4 gezeigt ist. Die Kappe 310 ist zylindrisch und umfaßt ein leitendes Material, wie beispielsweise rostfreien Stahl oder ein anderes geeignetes Metall. Der Isolator 312, der zwischen dem Gehäuse 308 und der Kappe 310 angeordnet ist, besteht vorzugsweise aus einem Polyimidfilm oder einem ande ren geeigneten, nichtleitenden Material. Darüberhinaus ist die Kappe 310 elektrisch mit dem positiven Anschluß 400 über einen ersten Draht 404 verbunden. Das Gehäuse 308 ist elek trisch mit dem negativen Anschluß 402 über einen zweiten Draht 406 verbunden. Der Isolator 312 isoliert elektrisch das Gehäuse 308 von der Kappe 310. Die Kappe 310, der Isolator 312 und das Gehäuse 308 sind konzentrisch bezüglich einer Längsachse 314 des alternativen Vibrators 300 angeordnet.

Die Dicke des Materials, das die Kappe 310 und den Isolator 312 umfaßt, vergrößert den Durchmesser des Motors 302 nur in einer zu vernachlässigenden Weise. Somit kann der alternative Vibrator 300 mit den Klammern 202 und 204 der Fig. 2 in der selben Weise verbunden werden, die vorher beim Vibrator 200 beschrieben wurde. Wenn er zusammengebaut ist, so befindet sich das Gehäuse 308 im Kontakt mit der Klammer 202 und iso liert gegenüber der Klammer 204; und die Kappe 310 befindet sich in Kontakt mit der Klammer 204 und isoliert von der Klammer 202. Der alternative Vibrator 300 wird dann durch die gesteuerte Leistungsquelle 120 in der vorher beschriebenen Art betrieben.

Man kann somit sehen, das eine Vibratorvorrichtung beschrie ben wurde, die nur einen Vibrator und an der Oberfläche mon tierbare Klammern umfaßt, was den automatischen Zusammenbau erleichtert. Die an der Oberfläche montierbaren Klammern ver ankern den Vibrator mit einem Substrat und sie verbinden den Vibrator elektrisch mit einer auf dem Substrat angeordneten Schaltung. Somit wird eine getrennte Montageklammer und ein Paar von Drähten eingespart.

Claims

1. Vibratorvorrichtung mit:
einem Vibrator, der einen Motor, eine durch den Motor angetriebene Welle und ein auf der Welle angeordnetes Gewicht umfaßt; und
einem Paar Klammern, die so ausgebildet sind, daß sie auf einem Substrat montiert werden können, das eine steuer bare Leistungsquelle aufweist, wobei das Paar von Klammern elektrisch mit der steuerbaren Leistungsquelle verbunden ist und so ausgebildet ist, daß es den Motor des Vibrators um greifen kann.

2. Vibratorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Motor des Vibrators weiterhin ein leitendes Gehäuse umfaßt.

3. Vibratorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das leitende Gehäuse weiter einen ersten leitenden Teil umfaßt, der eine Klammer des Paares von Klammern kontaktiert und einen zweiten leitenden Teil, der die andere Klammer des Paares von Klam mern kontaktiert.

4. Vibratorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste lei tenden Teil und der zweite leitende Teil axial ausgerichtet sind.

5. Vibratorvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das leitende Gehäuse einen isolierenden Teil umfaßt, der zwischen dem er sten leitenden Teil und dem zweiten leitenden Teil angeordnet und mit diesen axial ausgerichtet ist.

6. Vibratorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der erste lei tende Teil und der zweite leitende Teil konzentrisch ausge richtet sind.

7. Vibratorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei
das leitende Gehäuse weiterhin einen isolierenden Teil umfaßt, der konzentrisch auf dem ersten leitenden Teil ange ordnet ist und im wesentlichen ein Ende des Vibrators ein schließt, und
der zweite leitende Teil eine leitende Kappe umfaßt, die auf dem Ende des Vibrators über dem isolierenden Teil befe stigt ist.

8. Vibratorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Klammern des Paares von Klammern im wesentlichen "U"-för mig ist.

9. Vibratorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Klammer des Paares von Klammern weiterhin einen Flansch um faßt, der eine Endoberfläche des Motors des Vibrators kontak tiert.

10. Elektronische Vorrichtung mit:
einem Substrat, das mindestens zwei Anschlußflächen und eine steuerbare Leistungsquelle aufweist, die darauf montiert ist, wobei die steuerbare Leistungsquelle elektrisch mit den mindestens zwei Anschlußflächen verbunden ist;
einem Paar Klammern, das auf dem Substrat montiert ist, wobei das Paar Klammern elektrisch mit einem der mindestens zwei Anschlußflächen verbunden ist; und
einem Vibrator, der einen Motor, eine durch den Motor angetriebene Welle und ein Gewicht, das auf der Welle ange ordnet ist, umfaßt, wobei der Motor so ausgebildet ist, daß er vom Klammerpaar aufgenommen werden kann.