TWI748585B - 具有用於電源之無線充電的電子裝置之錶背蓋 - Google Patents

Abstract

本發明相關於一種電子或機電錶殼之可卸式背蓋(3)。該背蓋包含內部電子裝置，該內部電子裝置具有允許電源之無線充電或再充電的功能。該背蓋包含與電子裝置分離之兩個多功能次總成。第一多功能次總成(1)包含蜂鳴器、與在印刷電路板上或整合於其內之感應線圈，該感應線圈被錶殼內側上磁性遮蔽件覆蓋。在該第一多功能次總成(1)上的第二多功能次總成包含用於容納諸如電池或蓄電器等電源之封閉體結構。

Description

具有用於電源之無線充電的電子裝置之錶背蓋

本發明相關於一種具有電子裝置之可卸式錶背蓋，該電子設備具有允許電子或機電連接型手錶的電源之無線充電或再充電的功能。

本發明亦相關於一種電子或機電錶，其包含具有用於錶中電源之無線充電的電子裝置之可卸式背蓋。

本發明亦相關於一種將具有用於電源之無線充電的電子裝置之可卸式背蓋組裝之方法。

諸如智慧型手錶(smart watch)等連接型手錶(connected watch)中的電池壽命在今天仍然是此種商品之一主要弱點。其需要取決於戴錶者使用模式對錶電池進行充電或再充電。通常對於電池充電操作而言，連接到電壓源之外部電纜連接器可以被連接到錶殼上對應的連接器。可透過錶之太陽能電池達到再充電，或透過使用自充電裝置之電性 感應(electrical induction)來再充電。

電性感應再充電技術對諸如手錶等產品提供許多優勢。一方面，從美觀度而言，由於無實體與防水連接需要被整合到錶外部以連接到充電電纜。另方面，相較於太陽能充電，由電性感應所達成之充電時間是恆定，因為太陽能充電極度取決於環境光。

無線充電可基於電性感應之原理，其中流動通過線圈之電流會在附近線圈中產生電流。對於錶而言，線圈之一(接收器線圈)是安裝在錶背蓋中，而另一線圈(充電器線圈)在附近並由電流供電，該另一線圈將產生磁場，其會產生在(接收器)線圈中感應誘發之電流，以對電池供電。

應註明，金屬元素(例如錶的某些外部組件)的接近會降低電池再充電的效率。此外，兩線圈間的電磁場將在附近金屬部件中誘發電流。此誘發之電流有造成此等金屬部件發熱的風險。在此情況下，設想提供一用於錶線圈之遮蔽件，以避免磁場洩漏。此遮蔽件可以是鐵磁體(ferrite)。

美國專利公告案號No.10250064 B2揭露一種電子裝置，其包含殼，其內配置有導電線圈；可動元件，其可操作以連接到該殼之至少一部分且包含一或多磁鐵，該磁鐵產生通過該導電線圈之磁場；第一充電電路，其電性連接到該導電線圈，用於透過使用該導電線圈來無線接收來自外部裝置電力並將該接收到電力供應到該電子裝置之電池；以及第二充電電路，其電性連接到該導電線圈以將基於該可動元件之運動而在該導電線圈中感應誘發之電力供 應到該電子裝置之電池。該裝置可包含配置在該殼蓋中的導電元件，諸如用於無線充電之線圈以支援無線再充電。

WO專利公告案號2018/105773 A1揭露一種行動終端，其包含無線充電線圈，其位於內部空間中，其中該遮蔽件片在其中該無線充電線圈與安裝在該主機板上的組件彼此重疊處具有空的空間。該電池單元被配置在該主機板之前部。該無線再充電線圈是位於該主機板之後部且與該後部接合，且該後蓋覆蓋該無線再充電線圈與主機板。

在前述先前技術之，該充電線圈並沒有以方便方式配置在該錶殼內並與要被充電之電池協作。浪費了空間且兩部件之間的連接並無法保證在無損失電流下適當再充電。

因此，本發明之一主要目標在於克服先前技術之缺點，克服方法包括提出一種具有電子裝置之可卸式錶背蓋，該電子設備具有允許電源(諸如電池或單元)可以無線充電或再充電的功能。

為此，本發明相關於一種具有電子裝置之可卸式錶背蓋，該電子設備具有允許電源之無線充電或再充電的功能，其包括獨立項1之特徵。

可卸式背蓋之特定實施例是界定於附屬項2至11中。

可卸式背蓋之一優勢在於能夠提供一種整合電源之事實，該電源諸如在錶中降低空間裡的大容量可再充電電池或蓄電器。在封閉體(enclosure)結構內電源之配置確保抵 抗機械衝擊。此外，電池封閉體結構是射出成型、預組裝且分離自剩餘的機芯。可卸式背蓋具有小厚度且具有由陶瓷或塑膠製成之基座支撐件。

較佳的是，感應線圈被製成或整合於第一多功能次總成中的印刷電路板中。印刷電路板可包含諸如感測器等組件或連接器。該連接器之一被配置在印刷電路板之撓性舌片上，用於連接到手錶之錶模組中的主印刷電路板。

較佳的是，固定到封閉錶殼中間部分的可卸式背蓋在至少10巴的壓力下是防水。背蓋被設計以能夠輕易與感應充電裝置相容。

為此，本發明也相關於一種電子或機電錶，適用於內部電源之無線充電或再充電之操作，其包括獨立項12之特徵。

該錶之至少一特定實施例被界定在附屬項13中。

為此，本發明也相關於一種總成，其包含電子或機電錶以及用於錶的電源之充電或再充電之裝置。

為此，本發明也相關於一種用於將可卸式背蓋組裝之方法，其包括獨立項15之特徵。

該方法之至少一特定步驟被界定在附屬項16中。

1:第一次總成

2:第二次總成

3:背蓋

4:錶殼

10:O型環狀類型

11:壓力感測器

12:圓柱插座

13:蜂鳴器

14:印刷電路板

14’:感應線圈

15:撓性調整片

16:磁性遮蔽件

17:基座支撐件

18:殼體

19:絕緣發泡層

21:振動器

22:電池封閉體結構

23:接觸條

24:電源

26:接觸條

31:柱

31’:孔

31”:孔

32:高度定位邊緣

33:邊界

35:連接器

41:螺釘

41’:開口

42:密封墊片

43:殼中間部分

44:晶體

一種具有允許錶中電源之無線充電或再充電的功能之電子裝置的可卸式錶背蓋之目標、優勢與特徵將透過參照所附圖式與以下非限定性說明而趨向清晰，該等圖式中： [圖1]表示具有根據本發明錶之電子無線充電裝置的錶背蓋之第一多功能次總成之實施例的頂視圖與三維分解立體圖。

[圖2]表示具有根據本發明錶之電子無線充電裝置的錶背蓋之第二多功能次總成之實施例的底視圖與三維分解立體圖。

[圖3]表示根據本發明的兩個多功能次總成的最終總成之頂視圖，該兩個多功能次總成各別表示於圖1與2中。

[圖4]表示根據本發明的錶殼之三維分解立體圖。

在以下說明中，諸如電子或機電錶等錶之所有此等組件(在本技術領域中熟習該技藝者所熟捻)僅以簡略方式被描述。具有用於該智慧型手錶類型電源之無線充電的電子裝置之錶(諸如手錶)能夠包含用於對通訊裝置無線連接或用以充電裝置之組件。一種太陽能電池也可被設置成電子或機電錶之額外電源。

根據本發明，電子或機電錶殼的可卸式背蓋被設置具有明確而言用以允許錶組件之電性電源之無線充電或再充電的功能。可卸式背蓋包含至少兩個多功能次總成，該兩總成例如被安裝成一者在另一者上方。

圖1示出可卸式背蓋之第一多功能總成1的頂視圖與三維分解立體圖。此第一多功能次總成1基本上包含諸如壓電蜂鳴器之蜂鳴器13、與在印刷電路板14上或整合於其內 之感應線圈14’。可以將螺旋形式的該感應線圈14’製成在印刷電路板14的下表面或上表面上。感應線圈14’被錶內部或錶殼內部的側邊上磁性遮蔽件16覆蓋。

第一多功能次總成1可包含作為基座之基座支撐件17，該支撐件可透過穿過在基座支撐件17週邊的孔41’之螺釘而固定在錶殼之中間部分，如下文參照圖4所述。基座支撐件(背蓋支撐件)17通常是具有降低的厚度且可透過射出成型或對不同材料加工而產生，該等材料諸如纖維增強的聚合物，或陶瓷或鐵磁物質。在此等材料中可整合有顏色。

殼體(Housing)18被設置在基座支撐件17上，以容納壓電蜂鳴器13。壓電蜂鳴器13被定位且黏附接合或保持於殼體18中。連接器也可被設置在該殼體中，用於電性連接壓電蜂鳴器13。由於壓電蜂鳴器13是直接連接且黏附接合於基座支撐件17之殼體18中，該基座支撐件旨在直接接觸戴錶者手腕，這可以增強戴錶者感受到由蜂鳴器13所產生的振動感。一般而言，當蜂鳴器13被定位且黏附接合於其殼體18中時，也可設置蜂鳴器13之接點彈簧。該接點彈簧(未示出)穿過鐵磁體磁性遮蔽件16旁。

基座支撐件17亦包括兩個柱或銷釘31，其從基座支撐件17底部機器加工並垂直定向朝著錶殼內側之頂部。此等柱31為圓柱狀且具有倒角端。印刷電路板14與磁性遮蔽件16在柱31上為一者置於另一者上方，該柱31個別通過兩個孔31’與兩個其他孔31”。包含感應線圈14’之印刷電路板14 可被黏附接合到基座支撐件17之內部上，該基座支撐件17包含蜂鳴器13。鐵磁體磁性遮蔽件16也可被黏附接合到印刷電路板14上。

一旦第二多功能次總成被安裝在第一多功能次總成1上，柱31具有確保該蜂鳴器或任何振動器與電壓源的端子接觸之附加功能。邊界33也可被設置在螺釘附加凸緣與基座支撐件17內部之間，其界定內空腔或內部分。一旦安裝在第一多功能次總成1上之後，此邊界33也可用以固持該第二多功能次總成。

為圓柱樁形式之壓力感測器11包含環狀週邊凹槽，用於承接O型環狀類型10之環狀密封墊片，用以容納於與基座支撐件17具互補形狀之圓柱插座12中。至少一孔，或甚至兩孔(未示出)被製造在插座底部中，以提供對錶殼之外部之連通，用於壓力感測器11進行壓力測量。壓力感測器11被安裝在印刷電路板14上。再者，磁性遮蔽件16也被配置成部分被絕緣發泡層19所覆蓋，該絕緣發泡層19黏附接合到磁性遮蔽件16。此絕緣發泡19例如呈現成圓形，使得當背蓋被安裝到錶殼之中間部分後該發泡19能夠壓縮諸如電池等電源，並確保其抵抗衝擊。

也應註明，印刷電路板14可以是至少部分撓性。該印刷電路板包含撓性調整片15形式之一部分，以移動到第二多功能次總成上方，如下述。此調整片15端部為具有些許插針之連接器35，用於連接到錶模組的主印刷電路板之互補連接器。經由此連接器35，錶模組之組件可電性供電。 此外，可由諸如微控制器等控制單元將任何指令或控制從錶模組供應到兩個多功能次總成之電子組件。印刷電路板14可承載或電性連接些許組件，諸如壓力感測器、羅盤、各種硬體組件、蜂鳴器連接器、鐘錶機芯(watch movement)的主連接器35、以及連接到線圈以將感應電壓整流之整流電路。電子組件被連接到印刷電路板14之導電路徑。

圖2示出可卸式背蓋之第二多功能次總成2的底視圖與三維分解立體圖。此第二多功能次總成2之目的在於被安裝、連接與定位在第一多功能次總成上。

此第二多功能次總成2包含用於容納該電源之封閉體結構22，該電源諸如電池24或蓄電器。較佳的，在以下說明中，電池24將主要被描述成是電源，但其相對於其他電源並非限制性的。此封閉體結構22是特定塑膠射出成型的組件。在封閉體結構22中設有穿過開口，其具有與電池互補形狀以容納電池。

在組裝後，第二多功能次總成2包含該電池24、至少接觸條23、26、以及振動器21。凸緣連接器被設置在振動器21之輸出處，用於連接到第一多功能次總成的印刷電路板之互補凸緣連接器。一或兩個第一接觸條23用以連接電池24之負極端子，而至少一第二接觸條26設置以連接電池24之正極端子。

在錶殼之組裝期間，透過使用第一多功能次總成之基座支撐件的兩個柱，將電池24之組裝的封閉體結構22置中 與對準，如下文參照圖3與4所述者。這因此確保條23、26之接觸、蜂鳴器之接觸、以及振動器21之接觸，該振動器是經由連接器而連接。具有感應線圈之印刷電路板包含通過於封閉體結構22上方並設有連接器之撓性調整片，該連接器具有些許插針用於連接錶模組。電池24之已組裝的封閉體結構22在高度Z之自由度被週邊環(collar)所限制，該環被夾在錶殼之可卸式後蓋與中間部分之間。

應註明，接觸條23、26與連接到印刷電路板上導電路徑之導電襯墊接觸，用於電性供應各種組件。

圖3表示用以形成可卸式背蓋3之兩個多功能次總成的最終總成之頂視圖。圖3示出具有與上述參照圖1與2所述相同參考編號之相同元件。對此等元件之說明將因此不再贅述。

圖4表示根據本發明的電子或機電錶殼4之三維分解立體圖。可卸式背蓋包含第一多功能次總成1與第二多功能次總成2，其中為了簡潔僅示出封閉體結構22。透過密封墊片42，可卸式背蓋被安裝到錶殼4之中間部分43之下部分，該密封墊片採取O型環狀類型環狀接頭之形式。為此目的，透過穿過基座支撐件17週邊邊緣的開口41’之螺釘41，可卸式背蓋被固定到殼中間部分43之下部分。錶殼4在殼中間部分43之上部分透過至少一晶體44或由表框(bezel)環繞之晶體所封閉。錶模組(未示出)被設置在錶殼4內部在可卸式背蓋上方，且通常在顯示螢幕或晶體44下的錶盤下方。

將參照圖4在下文中說明電子或機電錶殼之可卸式背蓋之組裝方法。組裝方法包括安裝第一多功能次總成1之步驟。步驟如下：將蜂鳴器13插入並例如透過黏附接合固持於在基座支撐件17之內部分裡的殼體18中，將包含感應線圈14’之印刷電路板14例如透過黏附接合固持於該基座支撐件17之內部分上，該基座支撐件包括蜂鳴器13，將鐵磁體磁性遮蔽件16例如透過黏附接合固持於印刷電路板14上，例如透過黏附接合固持絕緣發泡層19在鐵磁體磁性遮蔽件16上。

該組裝方法更包括安裝第二多功能次總成2之步驟，如下：將振動器21例如透過黏附接合固持於電池封閉體結構22上的專用殼體中，在電池封閉體22之專用孔口中，將接點彈簧接觸蜂鳴器13與接觸天線連接器，將接觸條23、26安裝在電池封閉體結構22上，將電池24定位在電池封閉體22中。

該方法亦包含以下步驟：將第二次總成2置於中心與基座支撐件17之對準柱31上，確保對蜂鳴器13之連接，以及將印刷電路板14之具有連接器35之撓性調整片15彎曲以確保對錶模組或對該錶模組用之主印刷電路板之連接，以 及透過高度定位邊緣32將已組裝到錶殼中間部分之多功能次總成1、2放置接觸。

一旦錶殼4安裝具有所有錶模組與所有可卸式背蓋1、2之組件，電子或機電錶可設置在用於將錶電源24無線充電或再充電的裝置上。

應註明，透過使用此種根據本發明用於諸如電池等電源之充電或再充電之可卸式背蓋，相較於先前電子電池充電裝置可觀察到些許優勢。如前述，錶中任何透過蜂鳴器所產生之振動或聲響並無法被適當的感測到。本發明之可卸式背蓋使得能夠輕易整合市面上販售之標準微型蜂鳴器，例如假設基座支撐件也是由塑膠材料製成之情形下可直接將蜂鳴器整合於基座支撐件上。透過將此種蜂鳴器置於基座支撐件上，能夠改善由戴錶者所感受到的感覺。

將感應線圈整合於可卸式背蓋中的印刷電路板上將有利地使用與硬體組件用之主印刷電路板之表面互補之表面，並節省高度上之空間。因此，特定硬體組件可移位到超出關鍵高度以外之區域中。

對錶殼中(95%可回收)所有組件(特別是可卸式背蓋)之獲得是極度簡單的，使得在生產線發生問題之情況下易於替代該等組件。膠或黏附劑之使用也可以被降到最低。可卸式背蓋之結構(由兩個次總成形成)確保中間檢查、中間庫存與對錶背蓋美觀改變之高度彈性。

在電池是電源之情況下，可能可以提供一種具有專用形狀或標準圓柱形狀電池之可卸式背蓋，以利組裝抵抗衝 擊。一般而言，使用之電池、或可再充電蓄電器是鋰離子技術，且可以透過恆定的能量供應(例如來自太陽能電池的能量)進行組合。將電池安全固定於第二次總成之電池封閉體中是必要的，以確保優良的高衝擊抵抗，其與錶機芯上電池有些許不同。

最後，根據本發明之可卸式背蓋之結構與當前技藝不同處在於極度降低厚度之總成，其由塑膠材或陶瓷所組成並且一旦在錶頭方面組裝好可防水到10巴的壓力。透過使用其卡對卡連接器可以獨立於錶進行預測試，並且可以輕鬆進行機械連接，而無需使用黏附劑或螺釘。

根據剛剛給出的描述，本領域的技藝者可以設計出帶有用於對錶殼的電池進行無線充電或充電的電子設備之可卸式背蓋的幾種變體，而不會背離本發明由申請專利範圍所定義之範圍。可透過簡易黏附接合以外之機械式手段，將次總成之部件組裝並固持。

3:背蓋

14:印刷電路板

15:撓性調整片

17:基座支撐件

21:振動器

22:電池封閉體結構

23:接觸條

24:電池

26:接觸條

31:柱

32:高度定位邊緣

35:連接器

Claims (16)

1. 一種錶殼之可卸式背蓋(3)，該錶殼為電子或機電錶殼，該背蓋包含內部電子裝置，該內部電子裝置具有允許電源(24)之無線充電或再充電的功能，以及該背蓋包含與該電子裝置分離的兩個多功能次總成(1、2)，其中該背蓋包含：- 第一多功能次總成(1)，其中安裝有蜂鳴器(13)、在印刷電路板(14)上或整合在內之感應線圈(14’)，該感應線圈(14’)被該錶殼內側上的磁性遮蔽件(16)覆蓋；以及- 第二多功能次總成(2)，其在該第一多功能次總成(1)上，包含用於容納該電源之封閉體結構(22)。
2. 如請求項1所述之背蓋(3)，其中該蜂鳴器是壓電蜂鳴器(13)。
3. 如請求項1所述之背蓋(3)，其中該蜂鳴器(13)、該感應線圈(14’)與該第一次總成(1)的該磁性遮蔽件(16)之基座支撐件(17)是由射出成型或機器加工材料所製成之組件，且具有蜂鳴器連接器或用於容納該蜂鳴器(13)之殼體(18)。
4. 如請求項3所述之背蓋(3)，其中該基座支撐件(17)是由陶瓷或纖維增強的聚合物製成。
5. 如請求項1所述之背蓋(3)，其中用於容納該電池或蓄電器(24)之該封閉體結構(22)是由射出成型材料製成。
6. 如請求項1所述之背蓋(3)，其中透過具 有該感應線圈(14’)之該印刷電路板(14)上的導電路徑，將組件與連接器安裝與連接，以及該組件與連接器中包括壓力感測器、羅盤以及至少一凸緣連接器。
7. 如請求項1所述之背蓋(3)，其中該磁性遮蔽件(16)是鐵磁體部件，以當該蜂鳴器定位且黏附接合於該蜂鳴器連接器或殼體(18)中時允許該蜂鳴器(13)之接點彈簧通過。
8. 如請求項1所述之背蓋(3)，其中該磁性遮蔽件(16)是由絕緣發泡層(19)覆蓋，該絕緣發泡層(19)目的在於壓縮該電池(24)並確保其抵抗衝擊。
9. 如請求項1所述之背蓋(3)，其中在組裝後該第二多功能次總成(2)包含該電池(24)、至少接觸條(23、26)、以及振動器(21)。
10. 如請求項9所述之背蓋(3)，其中該背蓋包含兩個柱(31)，該柱被機器加工在該第一多功能次總成(1)之基座支撐件(17)上，以將該第二多功能次總成(2)定位在該第一多功能次總成(1)上並確保該條(23、26)與該振動器(21)接觸。
11. 如請求項9所述之背蓋(3)，其中當該第二多功能次總成(2)被夾在該基座支撐件(17)與錶殼中間部分(43)之間時，該第二多功能次總成(2)包含邊緣(32)以將其位置限制在該錶殼內之高度。
12. 一種錶，適用於無線充電或再充電的內部電源(24)之操作，該錶為電子或機電錶且具有由具備晶 體(44)之前部分、中間部分(43)、以及如請求項1所述之可卸式背蓋(3)所形成之殼，機械式或電子錶模組被設置在該錶殼內在該可卸式背蓋(3)之該第二多功能次總成(2)上方。
13. 如請求項12所述之錶，其中該錶是電子智慧型手錶或機電手錶，以及在該錶中包含太陽能電池作為附加電源。
14. 一種錶總成，其包含如請求項12所述之錶以及用於該錶的該電源(24)之充電或再充電之裝置。
15. 一種如請求項1所述之錶殼之可卸式背蓋(3)的組裝方法，該錶殼具有允許電源(24)之無線充電或再充電的功能，其中該方法包括以下步驟：按以下步驟組裝該第一次總成(1)：將該蜂鳴器(13)插入並黏附接合於在基座支撐件(17)之內部分裡的該殼體(18)中，將包含該感應線圈(14’)之該印刷電路板(14)黏附接合於該基座支撐件(17)之內部分上，該基座支撐件包含該蜂鳴器(13)，將鐵磁體磁性遮蔽件(16)黏附接合於該印刷電路板(14)上，黏附接合該鐵磁體磁性遮蔽件(16)之絕緣發泡層(19)，按以下步驟組裝該第二次總成(2)：將振動器(21)黏附接合於該電池封閉體結構(22)上的 專用殼體中，在該電池封閉體(22)之專用孔口中，將接點彈簧接觸該蜂鳴器(13)與天線連接器，將接觸條(23、26)安裝在該電池封閉體結構(22)上，將該電池(24)定位在該電池封閉體(22)中。
16. 如請求項15所述之方法，更包含以下步驟：將該第二次總成(2)置於中心與對準柱(31)上，確保對該蜂鳴器(13)之該連接，以及將該印刷電路板(14)具有連接器(35)之撓性調整片(15)彎曲以確保對錶模組或對該錶模組用之主印刷電路板之連接，藉由高度定位邊緣(32)，將已組裝的該多功能次總成(1、2)放置接觸錶殼中間部分。

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