可堆疊磁性保持連接器接口的制作方法
【專利說明】可堆疊磁性保持連接器接口
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本專利申請要求于2013年9月30日提交的美國臨時專利申請N0.61/884，730和于2014年9月29日提交的美國非臨時專利申請N0.14/500,556的權(quán)益，這兩個專利申請據(jù)此以引用方式并入以用于所有目的。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明整體涉及輸入/輸出電連接器，并且具體地涉及手持式電子設備的連接器。
[0004]很多電子設備包括用于接收和提供電力和數(shù)據(jù)的電連接器。這些電連接器通常是插座連接器，并且被設計為接收從纜線延伸的單個凸插頭連接器，由此形成用于信號的一個或多個導電路徑。纜線還可附接到電源適配器、附件、設備或另一個連接器(例如插頭連接器或插座連接器)，由此允許經(jīng)由纜線和連接器來交換信號。
[0005]隨著電子設備不斷變得更小，設備殼體具有越來越受限制的內(nèi)部空間，而仍然包括大量內(nèi)部部件，其中一些內(nèi)部部件與外部部件相關(guān)。設備殼體內(nèi)的這個受限制的空間帶來了大量挑戰(zhàn)。例如，設備可能僅包括一個或兩個外部連接器和對應的內(nèi)部部件，盡管其可能希望設備經(jīng)由更多外部連接器同時接收輸入和/或提供輸出。
[0006]至電子設備的無線信號傳送可解決以上挑戰(zhàn)中的一些挑戰(zhàn)。但是，在某些情形中，為了交換信號，可能仍然需要有線連接或者有線連接可能仍然是優(yōu)選的。例如，有線充電和/或數(shù)據(jù)交換可能比無線充電和/或數(shù)據(jù)交換更快，因此對于快速充電或交換大量數(shù)據(jù)是優(yōu)選的。
[0007]不管是便攜式的還是其他形式的，當前的電子設備可能面臨這些缺陷中的一些或全部缺陷或者面臨類似的缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的各種實施例涉及對上文所述缺陷中的一些或全部缺陷加以改善的可堆疊連接器。例如，一種用于電子設備和附件的具有磁性保持件的可堆疊連接器接口可允許電力和數(shù)據(jù)在一個或多個堆疊連接器與電子設備之間傳送。更具體地，這種配置可允許基本設備、外圍設備、其他基本設備和/或主機電力纜線經(jīng)由這個可堆疊連接器接口互連。主機設備可包括插座連接器、外圍設備和/或其他基本設備，并且電力纜線可包括插頭連接器和/或插座連接器，并且主機電力纜線可包括插頭連接器。
[0009]每個互連可堆疊連接器可包括連接器主體的一個或多個側(cè)面上的一個或多個磁性元件，該一個或多個磁性元件可具有被布置成管理其他連接器的磁性元件并且便于與其他連接器的磁性元件配合的磁極。例如，磁性元件可使用磁性排斥來指示連接器不應當被配合以及使用磁性吸引來指示連接器可被連接。此外，磁性元件可便于盲配，因為可能僅需要將各個連接器彼此接近，以供磁力使對應的連接器對準、取向以及接觸。磁性元件還可提供將配合連接器維持或保持為彼此接觸的磁性保持力。
[0010]連接器還可包括連接檢測電路，該連接檢測電路用于確定連接器是否與其他連接器配合，由此允許連接器防止帶電觸點在未配合的連接器處暴露。因此，連接檢測電路可防止可能引起對用戶、設備和/或連接器的傷害的觸點短接。除了連接檢測電路之外，還可包括用于確定在互連可堆疊連接器之間應當如何傳送信號的路由電路。
[0011]因此，本發(fā)明的實施例可允許設備的一個外部連接器同時與外圍設備、主設備、電源適配器等多個連接器連接。這可在不犧牲功能的情況下通過僅需要一個外部連接器或通過更好地利用一個外部連接器來幫助節(jié)省便攜式設備、以及甚至非便攜式設備的受限制的內(nèi)部設備空間以及外部表面。
[0012]根據(jù)一個實施例，提供了一種可堆疊連接器。可堆疊連接器可包括主體，該主體具有第一磁體、第一連接器和被定位在第一連接器上的觸點，該第一磁體具有被布置成將第一連接器與對應的第二連接器對準和配合的磁極。纜線可從主體延伸并且包括一條或多條電線。可堆疊連接器還可包括被配置為確定第一連接器是否與第二連接器配合的連接檢測電路和耦接到該連接檢測電路和一條或多條電線的路由電路。該路由電路可被配置為當連接檢測電路檢測到第一連接器與第二連接器配合時在一條或多條電線與觸點之間路由信號。
[0013]根據(jù)另一實施例，提供了一種可堆疊連接器。該可堆疊連接器可包括主體，該主體具有第一磁體、第二磁體、第一連接器和第二連接器、被定位在第一連接器上的第一觸點和被定位在第二連接器上的第二觸點，第一磁體具有被布置成將第一連接器與對應的第三連接器對準和配合的磁極，第二磁體具有被布置成將第二連接器與對應的第四連接器對準和配合的磁極。可堆疊連接器還可包括從主體延伸的纜線。纜線可包括一條或多條電線?？啥询B連接器還可包括被配置為確定第一連接器和第二連接器是否分別與第三連接器和第四連接器配合的連接檢測電路和耦接到該連接檢測電路和纜線的一條或多條電線的路由電路。該路由電路可被配置為:(I)當連接檢測電路檢測到第一連接器與第三連接器配合時，在一條或多條電線與第一觸點之間路由第一信號；(2)當連接檢測電路檢測到第二連接器與第四連接器配合時，在一條或多條電線與第二觸點之間路由第二信號；以及(3)當連接檢測電路檢測到第一連接器和第二連接器分別與第三連接器和第四連接器配合時，在第一觸點和第二觸點之間路由第二 ?目號。
[0014]根據(jù)另外一個實施例，本發(fā)明涉及一種用于在可堆疊連接器之間形成電連接的方法。第一纜線組件的第一插頭連接器可與第二纜線組件的第一插座連接器配合。第一插頭連接器可耦接到第一纜線組件的第一纜線。第一插座連接器可耦接到第二纜線組件的第二纜線。第一纜線可經(jīng)由第一插頭連接器來將第一信號提供至第二纜線組件的路由電路。第二纜線可將第二信號提供至第二纜線組件的路由電路。第三信號可使用路由電路被路由到第二纜線組件的第二插頭連接器。第三信號可包括第一信號和第二信號中的一個或多個信號。第二插頭連接器可與電子設備的第二插座配合。第三信號可經(jīng)由第二插頭連接器在第二插座處被接收。第三信號可由電子設備來處理。
[0015]為更好地理解本發(fā)明的實質(zhì)和優(yōu)點，應參考以下描述及附圖。然而，應當理解，每個附圖僅為了說明的目的而被提供而并非旨在作為對本發(fā)明的范圍的限制的定義。另外，作為一般性規(guī)則并且除非明顯與描述相反，在不同圖中的元件使用相同的參考標號的情況下，元件在功能或用途方面通常是相同的或者至少是相似的。
【附圖說明】
[0016]圖1A示出了對一種特定電子設備的示例性呈現(xiàn)；
[0017]圖1B是可與圖1A的設備的對應主插座連接器配合的插頭連接器的簡化透視圖；
[0018]圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括可與對應的插座連接器配合的可堆疊連接器的連接器主體的簡化透視圖；
[0019]圖3A和3B根據(jù)本發(fā)明一個實施例分別示出了基本設備、第一外圍設備、第二外圍設備和第三外圍設備的未配合和配合的可堆疊連接器；
[0020]圖4A和4B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括可與對應的連接器配合的第一可堆疊連接器和第二可堆疊連接器的連接器主體的兩個取向的簡化透視圖；
[0021]圖5A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括可與對應的連接器配合的可堆疊插座連接器的設備的簡化透視圖；
[0022]圖5B和5C根據(jù)本發(fā)明一個實施例不出了設備和在兩個不同取向中與該設備的插座連接器配合的部分透明的對應插頭連接器的后視圖；
[0023]圖6A-6C是根據(jù)本發(fā)明實施例示出了在設備與兩個或更多個外圍設備之間或者在兩個外圍設備之間如何路由信號的概念性示意圖；
[0024]圖7和8示出包括用于在設備、第一外圍設備和第二外圍設備之間路由信號的路由電路的電子系統(tǒng)；
[0025]圖9示出了用于在可堆疊連接器之間形成電連接的方法的步驟；
[0026]圖1OA和1B根據(jù)本發(fā)明一個實施例分別示出了基本設備、第一外圍設備、第二外圍設備和第三外圍設備的未配合和配合的可堆疊連接器；
[0027]圖1lA和IlB是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括可與對應的連接器配合的可堆疊連接器的連接器主體的簡化透視圖；
[0028]圖12A和12B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括可與對應的連接器配合的第一可堆疊連接器和第二可堆疊連接器的主體的簡化透視圖；
[0029]圖13A是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括可與對應的連接器配合的可堆疊插座連接器1302的設備的簡化透視圖；
[0030]圖13B和13C根據(jù)本發(fā)明實施例示出了設備和包括在多個不同取向中與該設備的插座連接器配合的對應插頭連接器的部分透明主體的后視圖；
[0031]圖14A-14D根據(jù)本發(fā)明實施例示出了使用各種尺寸的可堆疊連接器配合的設備和/或一個或多個外圍設備的各種組合。
【具體實施方式】
[0032]現(xiàn)在將參照如附圖所示的本發(fā)明的某些實施例來詳細描述本發(fā)明。以下描述中示出了許多具體細節(jié)，以便于提供對本發(fā)明的徹底理解。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，本發(fā)明可在不具有這些具體細節(jié)中的一些或全部具體細節(jié)的情況下被實施。在其他情況下，為了避免不必要地模糊本發(fā)明，沒有詳細描述熟知的細節(jié)。
[0033]本發(fā)明的實施例提供了一種用于使多個主設備、外圍設備、電源和其他設備互連并在它們之間傳送信號(例如電力和數(shù)據(jù))的可堆疊磁性保持連接器接口?？砂ù朋w以確保連接器與適當?shù)倪B接器正確地配合并保持與適當?shù)倪B接器的連接。接口還可包括用于管理堆疊連接器之間的信號傳送的電路。因此，設備上的一個可堆疊連接器可與多個連接器通信，并代替設備上的多個傳統(tǒng)連接器的功能和對設備上的多個傳統(tǒng)連接器的需求。
[0034]詳細描述包括兩個部分:(I)傳統(tǒng)的有線連接器接口和(II)根據(jù)本發(fā)明的可堆疊磁性保持連接器接口。第一部分提供對本發(fā)明可對其進行改進的傳統(tǒng)有線連接器接口的描述。第二部分提供對(A)雙觸點可堆疊磁性保持連接器接口和(B)三觸點可堆疊磁性保持連接器接口的描述。
[0035]1.傳統(tǒng)有線連接器接口
[0036]圖1A不出了對一種特定電子設備10的不例性呈現(xiàn)。設備10包括被谷納在設備外殼30內(nèi)的作為輸入部件和輸出部件兩者的觸摸屏顯示器20。設備10還包括設備外殼30內(nèi)的主插座連接器35和音頻插頭插座40。插座連接器35和40中的每個插座連接器可位于外殼30內(nèi)，使得插座連接器的于其中插入對應插頭連接器的腔體可位于設備外殼的外表面處。腔體可向設備10的外部側(cè)表面開口。為簡單起見，在圖1A中未示出各種內(nèi)部部件，諸如控制電路、圖形電路、總線、存儲器、存儲設備及其他部件。
[0037]圖1B是可與(圖1A所示)設備10的對應主插座連接器35配合的插頭連接器100的簡化透視圖。如圖1B所示，插頭連接器100包括主體42和在與連接器的長度平行的方向上縱向延伸遠離主體42的插片或插入端44。纜線43在與插入端44相反的端部處附接到主體42。
[0038]插入端44的尺寸被設定成在配合事件期間插入到對應的插座連接器35中，并且可包括被形成在第一主表面44a和與表面44a相對的第二主表面44b (未不出)上的觸點(未不出)。表面44a, 44b從插入端的遠端延伸到主體42。當插入端44被插入到對應的插座連接器35中時，表面44a，44b鄰接插座連接器35或設備10的外殼。插入端44還包括在第一主表面44a和第二主表面44b之間延伸的相對的第一側(cè)表面44c和第二側(cè)表面44d(未示出)。連接器100的觸點(未示出)可用于攜帶各種信號，包括數(shù)字信號和模擬信號以及電力和接地。
[0039]如上文參考圖1A和IB舉例說明和描述的，傳統(tǒng)有線連接器接口可在插座連接器側(cè)上包括許多復雜特征部以適應有線充電，例如插座連接器腔體、用于暴露的連接器觸點的容納空間、保持特征部、為了保護連接器不意外破損的復雜幾何形狀和材料。設備甚至可包括可能在電子設備例如設備10內(nèi)和在電子設備外部需要大量空間的多個插座連接器諸如插座連接器35和音頻插孔40。然而，可堆疊磁性保持連接器接口可例如利用設備上的單個插座連接器來向設備提供傳統(tǒng)上將需要若干個圖1A和IB所示的插頭接口 /插座接口的信號。因此，除了別的優(yōu)點之外，本發(fā)明與傳統(tǒng)有線接口相比可提供空間節(jié)省和增加的功能。
[0040]11.可堆疊磁性保持連接器接口
[0041 ]如上所述，本部分提供對(A)雙觸點可堆疊磁性保持連接器接口和(B)三觸點可堆疊磁性保持連接器接口的描述。下面的附圖示出了與在本部分中提供的描述對應的實例。
[0042]A.雙觸點可堆疊磁性保持連接器接口
[0043]圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的包括可與對應的插座連接器(例如圖3A所示的連接器316)配合的可堆疊連接器202的連接器主體200的簡化透視圖。如圖2A和2B所示，主體200看起來類似于AppleMagSafe連接器并且包括背表面204、前表面206和在前表面206和背表面204間延伸的側(cè)表面208。纜線210從側(cè)表面208延伸并且可與外圍設備(例如耳機或電源適配器充電器)、設備(例如圖3A所示的設備300)、或另一個連接器主體(例如圖3A所示的可堆疊連接器主體314,318和321)耦接。纜線210可包括多條線，該多條線耦接到主體200的內(nèi)部部件(例如路由電路，如下文進一步所述的)以及纜線210還可耦接到的附件、主設備、連接器和其他設備。
[0044]如圖2B所示，插頭連接器202可從前表面206突出，并包括凹陷的配合表面212，以用于在配合期間接觸可堆疊插座連接器(例如圖3A所示的連接器316和319)的對應配合表面。配合表面212包括第一觸點214a和第二觸點214b，以用于向?qū)呐浜线B接器傳輸信號(例如電力和/或數(shù)據(jù))。如圖2B所示，觸點214a，214b在與配合表面212取向于其中的平面相同或平行的平面中進行取向。插頭連接器202可圍繞與觸點214a，214b和/或配合表面212取向于其中的平面垂直的插入軸線(例如插入軸線324)來與對應的連接器(例如圖3A所示的插座連接器316)配合。
[0045]觸點214a，214b可以是伸縮觸點或其他形式的偏轉(zhuǎn)觸點、平坦端表面或突出端子。圖2B還示出了與配合表面212相鄰的磁體216a-216d。磁體216a-216d可具有被布置成生成用于吸引對應插座連接器并使插頭連接器202與其取向、對準和/或配合的磁場的磁極。例如，磁體216b和216c可以是相同極性的，并且具有與磁體216a和216d的極性相反的極性。為了提供這個極性，磁體216a-216d可以是永磁體、馬蹄形磁體、能夠進行磁吸引的鐵磁材料、稀土磁體、能夠利用磁力基本上將插頭連接器202和對應的插座連接器保持在配合位置中的材料、或者它們的任意組合。磁體216a-216d可不僅有助于配合連接器，而且將連接器保持在配合位置中