CN100420103C - 半刚性插头及具有该半刚性插头的连接器 - Google Patents

Abstract

一种用于插入插座(17)的插头(12)，包括：分开的第一杆(13)和第二杆(15)，每根杆均具有刚性的第一段(14)和成形为可释放地连接到所述插座的柔性的第二段(16)。该插头允许在通常使用中安全的机械连接和机械连接的解除，并且当沿着错误方向施加过大的、可能会损坏杆的机械力时，允许连接断开。还限制了插头的高度，从而可将它用于非常薄的便携电子设备，诸如翻盖式便携电话。

Description

半刚性插头及具有该半刚性插头的连接器

技术领域

本发明涉及用于插入插座中的插头的领域，尤其涉及用在连接器中的插头，该连接器待连接到便携电子设备的系统连接器。

背景技术

现今，诸如便携式电话的便携电子设备变得越来越小。有鉴于此，经常必须使得尤其是为该设备的电池充电的系统连接器具有较小的高度，这就必须使用用于将插头装配在这些系统连接器中以保证安全接触的新设计。这种需求在所谓的翻盖式电话中尤为重要，该翻盖式电话具有两个可相互折叠的本体，且仅有一个本体包括系统连接器。然而还有一个问题，就是要保证当插头在插入插座过程中被弯曲时不会发生损坏。

用于基于3V和4V平台的系统连接器的爱立信插头使用这样一种插头，其具有通过在尖端处的安全钩而连接在一起的两根柔性杆，这两根杆均具有断开连接和过载保护(overload safe)。所述杆在离开连接器本体的点处也是柔性的。然而该结构的问题是难以将其尺寸做到在薄型电话中使用。当将该插头插入插座中时，其被笔直插入插座中，而为了从插座拆下插头需要将插头弯曲。

另一种类型的插头是Molex-SD91180/91181型或用在诺基亚5110型电话中的插头。该插头具有一个在尖端设有一凸起的刚性杆以与配套插座的一凹陷接合。该插头还设有一弹簧和一按钮，该弹簧作用以将所述杆压靠在包括所述凹陷的壁上，从而将凸起压入该凹陷中。该按钮将杆和弹簧下压以将插头从插座中释放出来。当压下按钮时，凸起与插座的凹陷脱离。然而这种类型的插头没有断开连接或过载保护，因此会被折断，即，在插头受到沿着基本平行于插座开口区域方向的很大力的情况下不会安全地解除接触。

另一种类型的插头是诺基亚连接器

其也包括带有弹簧的单个刚性杆。该杆具有凸起，该凸起被弹簧压入插座内金属壁的切口中。该凸起成形为当施加的拉出力达到一定程度时其可以自行释放。该杆较短且插座具有使连接器在不发生损坏的情况下断开连接的较大空腔。由于该插头较低的弹簧力和插头较短的长度，因此插座内的配合不太令人满意，这可能导致不希望的插头断开。

因此需要一种用在系统连接器中的新型插头，该系统连接器具有能够插入薄型设备中的较小高度尺寸，同时避免了在由于意外地沿着错误方向施加力而导致插头从其插入的插座中错误地断开连接的情况下插头的折断。

发明内容

因此，本发明涉及解决如下问题，即，提供一种能够以容易的方式插入插座和从插座中拔出的插头，并在插头被插入时受到破坏力的情况下提供连接的无损坏断开。

根据本发明的第一方面，该问题是通过一种用于插入插座中的插头来解决的，该插头包括：分开的第一和第二杆，每根杆均具有刚性的第一段和成形为可释放地连接到所述插座的柔性的第二段；以及具有前端壁的插头框架，其中，两根杆固定地安装在插头框架的前端壁上并从该前端壁伸出，其特征在于，所述插头的高度与从插头框架伸出的所述杆的长度之间的比例在1/3和2.4/6.5之间的范围内。

本发明的第二方面涉及包括第一方面特征的插头，其中该第一段还具有比第二段大的高度。

本发明的第三方面涉及包括第二方面特征的插头，其中各杆的第一段还设有具有变化高度的靠近第二段的部分。

本发明的第四方面涉及包括第三方面特征的插头，其中该高度变化是线性的。

本发明的第五方面涉及包括第一方面特征的插头，其中该第二段包括与插座的相应凸起接合的凹陷。

本发明的第六方面涉及包括第一方面特征的插头，其中该第二段包括用于与插座的凹陷接合的凸起。

本发明的第七方面涉及包括第一方面特征的插头，其中两根杆的第二段通过起到弹簧作用的第三段在距离第一段最远的端部处连接。

本发明的第八方面涉及包括第一方面特征的插头，其中所述杆通过第一段而安装到所述前端壁上。

本发明还涉及这样一种解决所述问题的连接器，该连接器能够以简单的方式插入配套连接器和从配套连接器中拔出，同时在该连接器被插入时受到破坏力的情况下提供连接的无损坏断开。

根据本发明的第九方面，该问题是通过这样一种的连接器来解决的，该连接器包括至少一个用于插入相应连接器的插座中的插头，其中该插头包括：

分开的第一和第二杆，每根杆均具有刚性的第一段和成形为可释放地连接到所述插座的柔性的第二段；以及具有前端壁的插头框架，其中，两根杆固定地安装在插头框架的前端壁上并从该前端壁伸出，其特征在于，所述插头的高度与从插头框架伸出的所述杆的长度之间的比例在1/3和2.4/6.5之间的范围内。

本发明具有如下优点。其小巧紧凑并允许较小高度的插头用于系统连接器。其使得附件可稳定安装到系统连接器上。其还使得插头可在被弯曲的情况下从系统连接器的插座无损坏地断开连接。而且插头的正常插入和拔出是直接且易于理解的，因为在从插座中拔出插头时不需要弯曲插头。

需要强调的是，本说明书中的术语“包括”用来表示所陈述的特征、整数、步骤或元件的存在，而不是排除一个或多个其它的特征、整数、步骤、元件或它们的组的存在或增加。

附图说明

以下将参照附图更详细地描述本发明，其中：

图1显示了包括根据本发明的两个插头的附件连接器的立体图；

图2显示了包括用于接收该附件连接器中插头的两个插座的系统连接器的立体图；

图3显示了根据本发明的插头的侧视图；

图4显示了根据本发明第一实施例的插入插座中的插头的、沿着图1和图2的线A-A剖取的剖视图；

图5显示了根据本发明第二实施例的插入插座中的插头的、沿着图1和图2的线A-A剖取的剖视图；

图6显示了根据本发明另一个实施例的插入插座中的插头的、沿着图1和图2的线A-A剖取的剖视图；以及

图7a-7d显示了插入到相应插座中的插头和当断开力施加到该插头上时该插头与插座断开连接的剖视图。

具体实施方式

图1显示了用于插入到便携电子设备的系统连接器中的附件连接器10的立体图。该设备优选是便携式电话，但也可以是一些其它类型的设备。该设备例如也可以是PDA(个人数字助理)、掌上电脑、膝上电脑、便携式游戏机以及智能电话(smartphone)。该附件连接器通常用于将例如免提装置的附件连接到电话上。当然有很多其它类型的附件可以连接到电话上，例如附加键盘、充电器、MP3播放器或照相机。为了实现这一点，附件连接器10包括设在根据本发明的两个插头12之间的多个电气接口11。插头12确保了连接器与系统连接器的安全机械连接，从而确保了在连接器的电气接口11与系统连接器中的相应电气接口之间的电接触。附图中包括了表示插头沿着不同方向延伸的坐标系。因此，插头在宽度方向x、长度方向y和高度方向z上均具有一定尺寸。从图中可清楚看出，高度远小于宽度。另外，插头的杆相对于高度来说相当宽且相当长。

图2显示了设有连接器的插头可插入其中的两个插座17的相应系统连接器11的立体图。该系统连接器还包括用于图1中的连接器的电气接口的配套电气接口9。在图1和图2中，还显示了沿着纵向笔直穿过插座和插头的剖面，该剖面标明为A-A。这里也包括相应的x-y-z坐标系。因此该剖面在沿着y和z方向延伸的平面内剖取。

图3显示了根据本发明第一实施例的插头12的侧视图。在这里坐标系的z和y轴线显示为表示插头12的尺寸。优选地全部由塑料材料制成的插头12包括沿着y方向延伸并具有三段的、第一和第二基本平行的长杆13和15。第一段14具有第一部分19和第二部分18，第一部分19在z方向上的高度基本一致并具有矩形截面，第二部分18具有矩形截面且在z方向上的高度基本上线性减少。第一段14连接到在z方向上的高度一致的第二段16，第二段16的高度比第一段14的第一部分19的高度小并具有基本矩形的截面。第一段14的第二部分18将第一段14的第一部分19与第二段16互连起来，从而第一段14的第二部分18在其连接第一段14的第一部分19的位置处具有相同的高度，并在连接到该第二段16的位置处具有与第二段16相同的高度。此外，每根杆13和15的第一段14在距离第二段16最远的端部处在第一部分19上具有凸起，这些凸起分别面向上和向下远离相邻杆，该凸起用于将插头固定在附件连接器中。杆的不同段和部分之间的界面用短划线表示。在本实施例中，一根杆面向另一根杆的第一段14的第二部分18的一侧也是在z方向上的高度发生变化的一侧，同时背离相邻杆的一侧相对较直。但是应该理解，该另一侧的高度也可以发生变化。另外，两根杆的第二段16通过弯曲的第三段20连接，从而该插头成为一体的单个件，其更容易插入到插座中。该第二段16设有用于形成凹陷22的弯曲部，下面将介绍其用途。

图4显示了沿着图1和图2的线A-A剖取插头12的剖视图，其中该插头插入到插座17中以在附件连接器10和系统连接器13之间提供安全接触。在图中示也出了z轴线和y轴线。在这里，第一和第二杆的第一段的第一部分沿着与y方向相反的方向基本上完全插入到附件连接器的空腔中。这些部分因此由附件连接器的插头框架30包围，该插头框架具有设在沿着z方向延伸的平面中的前端壁32，该空腔的开口设在该前端壁中。在这里，第一段上的凸起用于夹住空腔的内壁，且杆压靠着该空腔的内壁。设在靠近空腔出口位置处的杆13和15之间的距离元件26确保了杆至少在第一段的第一部分中是刚性的。由于该元件26，杆固定地安装到插头框架30的前端壁32上。因此，这两根杆沿着水平方向y从插头框架30的端壁32平行伸出。这确保了它们靠近该端壁的部分是刚性的。而后这两根杆的柔性随着沿纵向y远离该壁而增加。这样，第一段的第二部分确保了刚性逐渐降低直到插头在第二段具有相当的柔性，其在将插头插入插座中时使用。因此，插头笔直插入具有用于沿着水平方向y接收插头的空腔的插座17中。杆13和15的顶端待插入到系统连接器的插座17的相应空腔中。这意味着两根杆的第三和第二段以及第一段的第二部分插入到插座17的空腔中，插座17的形状对应于插头的外形。在这里，插座空腔的壁具有对应于两根杆13和15的第二段的凹陷22的两个凸起28。在这里，第一段在插入到空腔中时较硬，而第二段是柔性的以使得插头可靠地固定在插座17中。当从插座中拔出插头时，应该没有弯曲地沿着与y方向相反的水平方向将其从空腔笔直地向后拔出。这样的优点是，使用者沿着与插入插头相反的方向使插头运动，这与以往公知的一些插头相比更合理且因此对于使用者更方便。

在插头被弯曲的某些时候，重要的是在插头被损坏前将连接断开。在这里，互连的第三段20起到类似于弹簧的作用，使得两根杆13和15分开弯曲，同时确保两根杆容易地插入到插座17中。

杆的刚度随着远离插头框架30的端部而自然降低。由于第一段的第一部分从端壁的空腔伸出且相当长，因此第三段的高度可以变化，从而第一段的第二部分非常短。在本发明的第二实施例中，如图5所示，该图与图4所示基本相同，第一段的第二部分18设置为使得在第一段的第一部分和第二段之间的高度呈台阶变化。在这里可以看出，第一段的第一部分伸出插头框架的端壁很远。这意味着可以获得比在图3和图4所示实施例更加刚性的第二段。

图6以与图5相同的视图显示了插头的另一种变形，其中第一段的第二部分非常短且快速急剧过渡到第二段，并且基本上在设置凹陷22的地方连接第二段。

现在参照图7a-7d来描述在插头受到沿垂直方向过大的力时与插座连接的断开，其显示了插头另一种变形沿与图3至图6相同剖面剖取的剖视图。在这里，杆在第一段第二部分中背离相邻杆的上侧和下侧上的高度减小。这里为了说明目的，将第三段显示为弹簧。在图7a中，插头完全插入到插座中且没有外力沿着垂直方向z施加到插头上。在图7b中，一个力沿着与z方向相反的方向，即沿着垂直于杆13和15的方向施加到插座17上。应注意，同样也可以在连接器本体上沿着z方向施加力，以达到相同的效果。由于此，插头开始绕着插入到插座中的插入点转动从而两根杆向下弯曲，其中第一杆13承受了大部分的压力。因此，第一杆13的凹陷开始断开与插座壁相应凸起的连接。随着压力的增加，两根杆进一步向下弯曲，导致了顶部杆的凹陷脱离与相应插座壁的连接，如图7c所示。随着施加更大的压力，顶部杆与插座空腔的连接基本断开，且两根杆中的能量将插头和插座推开，如图7d所示。在上述过程中，类似弹簧的第三段20使得两根杆彼此分开地承受压力，其中顶部杆被压得更加靠近第二杆。这导致了在杆不折断的情况下插头与插座断开连接。还应该理解，插头和插座也可以承受沿着与所述方向相反的方向的类似压力。

通过提供两根平行的杆13和15，可以提供尺寸足够小的插头，其高度可以被保持得非常小，在优选实施例中大约为2.4mm。确保了安全的机械接触，同时在过大的机械力沿着错误的方向，即沿着基本上垂直方向施加在连接器上的情况下确保了连接断开，从而杆不会损坏。这是通过提供两根基本平行的杆而不是一根杆来实现的。在优选实施例中，杆伸出插头框架的部分的长度是6.5mm，而插头的高度是2.4mm。它们之间的比率至少为1/3。另外，杆在离开插头框架30的位置处，即在第一段的第一部分中的高度优选在0.7到1mm之间，且第二段的高度优选为0.4到0.5mm。

另一种可能的变形是使得第二段比在图4或图5中更靠近端壁，和使得第二段离端壁更远。也可以使得第一段第二部分的长度变化，以使得第一段第二部分高度的下降程度变化。因此，杆的这些部分可以有多种变化方式，以提供适当的刚度，同时在顶部具有柔性以使得插头接合。通常，虽然由第一段的尺寸来决定杆允许承受多大的弯曲，但第二段的尺寸在插头插入插座中的难易程度方面更具有决定性。还应该理解，两根杆在插入插头框架的空腔中的端部不必分开，而是可以在那里连接起来。连接器本体的前端壁也不必需要具有两根杆延伸进入其中的空腔。该前端壁也可以是杆从其延伸出去的实心壁。因此，杆也可以是牢固地固定到插头框架的前端壁上的梁。但是重要的是，它们在离开插头框架时是分开的，以使得杆至少在离开插头框架的位置处是刚性的。根据本发明的插头还可以不设置第三段。

本发明具有许多优点。其小巧紧凑并使得用于系统连接器的插头的高度较小。其使得附件可稳定地安装到系统连接器上。其还使得插头在被弯曲的情况下从系统连接器的插座无损坏地断开连接。而且插头的正常插入和拔出是直接且易于理解的，因为插头在从插座拔出时不需要弯曲。

Claims (9)

1. 一种用于插入插座(17)的插头(12)，包括：

分开的第一杆(13)和第二杆(15)，每根杆均具有刚性的第一段(14)和成形为可释放地连接到所述插座的柔性的第二段(16)；以及

具有前端壁(32)的插头框架(30)，

其中，两根杆固定地安装在插头框架(30)的前端壁(32)上并从该前端壁伸出，

其特征在于，所述插头的高度与从插头框架伸出的所述杆的长度之间的比例在1/3和2.4/6.5之间的范围内。

2. 如权利要求1所述的插头，其特征在于，该第一段具有比第二段大的高度。

3. 如权利要求2所述的插头，其特征在于，各所述杆的所述第一段还设有具有变化高度的靠近所述第二段的部分(18)。

4. 如权利要求3所述的插头，其特征在于，该高度变化是线性的。

5. 如权利要求1所述的插头，其特征在于，该第二段(16)包括与插座(17)的相应凸起(28)接合的凹陷(22)。

6. 如权利要求1所述的插头，其特征在于，该第二段包括用于与插座的凹陷接合的凸起。

7. 如权利要求1所述的插头，其特征在于，所述两根杆(13，15)的第二段(16)通过起到弹簧作用的第三段(20)在距离第一段最远的端部处连接。

8. 如权利要求1所述的插头，其特征在于，所述杆通过第一段安装到所述前端壁上。

9. 一种连接器(10)，该连接器包括至少一个用于插入相应连接器(11)的插座(17)中的插头(12)，其中该插头包括：

分开的第一杆(13)和第二杆(15)，每根杆均具有刚性的第一段(14)和成形为可释放地连接到所述插座的柔性的第二段(16)；以及

具有前端壁(32)的插头框架(30)，

其中，两根杆固定地安装在插头框架(30)的前端壁(32)上并从该前端壁伸出，

其特征在于，所述插头的高度与从插头框架伸出的所述杆的长度之间的比例在1/3和2.4/6.5之间的范围内。

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