CN105938967A - 可旋转的电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电子设备的连接系统。所述连接系统可以包括连接器端口，所述连接器端口包括对齐特征和与对接接口的触点对应的两个或更多个导电线路；所述连接器端口相对于所述对接接口可旋转，至少两个导电线路设置为当电子设备相对于对接接口旋转时，使所述触点沿着接触路径保持与所述导电线路的接触关系；所述连接器端口还可以包括一个或多个不导电分隔间隙，所述不导电分隔间隙沿着所述接触路径分隔至少两个导电线路。所述连接系统可包括旋转止挡件，所述旋转止挡件设置为防止所述触点与除和所述触点对应并和所述触点对齐的导电线路之外的导电线路产生接触关系。

Description

可旋转的电连接器

技术领域

本发明大致涉及一种电子设备，尤其涉及用于电子设备，例如智能手机的连接系统。

背景技术

近年来，越来越多的便携式电子设备被研制出来。便携式电子设备包括智能手机、平板电脑、媒体播放器、导航系统以及各种各样的其他便携式电子设备。便携式电子设备通常包括一个或多个连接端口，用于通过外部电缆将电子设备与数据和电源连接。为了使其尺寸，重量及成本最小化，所述便携式电子设备通常包括电池容量有限的较小电池。由于便携式电子设备的电池容量有限，迫使用户利用外部电缆对电池再充电。电子设备和外部电缆之间的物理连接要求用户仔细注意，将外部电缆与电子设备上的连接器端口对齐。此外，用户必须仔细地定向连接器，从而与电子设备上的连接器端口成功接合。

很多用户在各种不同环境中频繁操作他们的便携式电子设备。例如，许多用户在家里，办公室，以及在汽车中旅行或乘坐公共交通工具时使用自己的智能手机。不管是在家里，在工作时，或是在交通工具上，在用户进行其他活动时在清晰可见的位置上支撑电子设备通常是有利的。此外，以安全的方式支撑电子设备是有利的。可惜的是，在市面上可以购得的众多支架(mounts)中，安全支撑电子设备的支架需要双手操作以将电子设备插到支架上的位置中。对于允许对电池充电的支架而言，和电子设备的连接通常借助连接端口实现，该连接端口需要双手操作以小心地将连接端口与外部电缆对齐。外部电缆和庞大的支架还增加了使用电子设备的区域的视觉的和物理的杂乱。

许多设备生产商已经对连接端口进行标准化—如果不是整个产业都这样做的话—至少每个生产商的系列智能设备具有相似的端口。连接端口的标准化给消费者带来方便，因为标准化允许用户使用单个电缆配置实现不同设备的连接和充电。遗憾的是，当用户需要安装他们的电子设备以对电池充电或进行免手持操作时，这种便利性就不复存在，因为大多数的充电支架要么特定于某个设备，要么需要对支架进行双手调整以使支架能够接受设备。

由于智能设备在很多人的生活中扮演了重要角色，当智能设备由于缺电而不能运行时，事情就变得令人厌烦。就这一点而言，人们越来越渴望设备和附件生产商提供可行方案来解决便携式电子设备电池电量有限的问题。解决该问题的一个尝试包括无线充电技术。作为一个特例，以及作为内置选项，无线技术现在可以作为许多智能设备的附件被获得。虽然某些无线充电装置提供了对电子设备充电的手段，但是这些无线充电装置也存在许多固有缺陷。一个缺陷是电池的无线充电产生热量，缩短电池的寿命。此外，当前的无线充电技术比传统的充电方法慢。此外，无线充电技术缺乏在充电操作期间向电子设备发送数据的功能。另外，当前的无线充电技术不存在允许电子设备在保持电力和数据传输性能的同时从纵向模式(例如，垂直定向)旋转为横向模式(例如，水平定向)。

消费电子行业现在趋向于在设备上设置较少的连接端口，这是通过将之前需要多个连接器的功能组合成一个而实现的。这导致连接器具有不断增多的导体阵列，从而携带不同的高速数据线，例如USB3和HDMI，以及电源线。虽然更简单的连接器，例如耳机接口允许在连接时旋转，但是还没有紧凑连接器能够结合易连接性和以精巧但是导体密集的设计实现在保持连接时进行旋转的能力。

鉴于上述限制，现有技术中多次尝试克服关于电子设备连接和安装的缺陷，尤其是智能设备(例如智能手机和平板电脑)的连接。例如，授予Ryan的专利号为7582828的美国专利公开了一种用于将电子设备安装到墙上的系统和方法。电子设备具有支架和底座。底座与表面上的插座(electrical outlet)连接，并具有第一电连接器以及磁性面板。电子设备具有磁铁和第二电连接器，所述磁铁和第二电连接器定位为使得磁铁和磁性面板配合，并且第二电连接器与第一电连接器配合。

授予Downing的专利号为6565363的美国专利公开了一种模块化插座系统，该系统利用磁引力将插头吸引到插座中，并将插头保持在插座中。模块化插座系统利用具有至少一对配合的磁铁的插头和插座，所述磁铁被极化为使得插头上的磁铁被吸到插座上的磁铁上，从而将插头拉入合适的连接位置中，并将插头保持在该位置上。已证明该系统适于其他应用，例如同轴电缆连接，从而取代螺纹式和插入式(slip-on type)连接。

授予Mathauser的专利号为3786391的美国专利公开了一种磁性自对齐电连接器，其包括一对连接器或半联轴器，所述连接器或半联轴器各自具有电接触装置，所述半联轴器中的一个设置有磁性装置，另一个中设置有相对的装置，用于与所述磁性装置配合，以用电接触装置将所述两半联轴器保持在一起，所述电接触装置彼此具有导电接触关系，一个所述半联轴器中的所述电接触装置安装为相对于半联轴器移动，以确保电接触装置之间的对准，即使在半联轴器未对齐的情况下也是如此。

授予Mathauser的专利号为3808577的美国专利公开了一种快速分离的磁性自对齐电话插孔或其他通信设备连接，其包括公半连接器(maleconnector half)和母半连接器(female connector half)，公半连接器和母半连接器中各自具有自对齐磁性装置以将公半连接器和母半连接器保持在一起，并与公半连接器和母半连接器中的电接触装置配合，以在电话或其他通信设备和电源之间建立电连接。

授予Thiers的专利号为9019698的美国专利公开了一种电子设备安装系统，该安装系统包括对接(dock)接口组件和外壳组件。对接接口组件可以包括具有一个或多个触点(contacts)的对接(dock)壳体。外壳组件可以包括对齐特征和外壳印刷电路板，该外壳印刷电路板具有与所述触点对应的一个或多个导电线路。所述对接接口组件和/或所述外壳组件可以具有金属元件，该金属元件配置为和剩下的对接接口组件与外壳组件中的一个上设置的一个和多个磁铁互补，用于将外壳组件磁连接至对接接口组件。对接壳体可以配置为由对齐特征接收，由此至少一个触点与对应的导电线路电连接。

虽然上述参考专利中的一些公开了连接电子设备的方法，但是它们都没有公开一种能够克服上面提到的与电子设备的电源和数据连接相关的缺陷的布置。更具体地，上述专利都没有公开一种能够在旋转过程中保持连接的导体密集的连接。

由此可见，在本领域中需要一种电子设备连接系统，该连接系统允许在旋转过程中保持连接的导体密集的连接。此外，在本领域中需要一种电子设备连接系统，该连接系统能够适应各种不同类型的电子设备。此外，在本领域中需要一种电子设备连接系统，该连接系统消除了与松散电缆相关的杂乱。而且，在本领域中需要一种电子设备连接系统，该连接系统提供了与传统电缆所能达到的相同的充电和数据传输速度。最后，在本领域中需要一种电子设备连接系统，该连接系统允许通过简单的单手运动牢固地安装和连接电子设备。

附图说明

通过下面的描述和附图，将更好地理解在此公开的不同实施方式的这些以及其他特征和优点，在下面的描述和附图中，类似的附图标号指代类似的部件，其中：

图1是连接系统的分解图，该连接系统用于两个电子设备(例如智能手机)并包括用于与所述电子设备磁耦合的对接接口组件；

图2是连接系统的俯视图，突显了电子设备上的连接器端口导电线路和对接触点之间的相互关系；

图3是电子设备连接器端口的不同实施方式的俯视图，显示了不同数量的线路和不导电线路分隔间隙；

图4是旋转至其可旋转极限的连接系统的俯视图，突显了旋转止挡特征；

图5是旋转至其可旋转极限的连接系统的俯视图，突显了触点相对于线路的移动；

图6是外壳组件的分解图和对接组件的分解图；

图7是与对接接口组件磁耦合的外壳组件的截面图，该对接接口组件旋转超过旋转止挡件，从而突显其超出旋转限制时的位置；

图8是连接系统的分解图，该连接系统用于两个电子设备(例如闪电(Lightning)兼容设备和微型USB兼容设备)用于与电子设备磁耦合的对接接口组件和用于传输数据和电力的两根电缆；

图9A是本发明的一种替代实施方式的分解图，其中电子设备与对接接口机械耦合；

图9B是本发明的一种替代实施方式的分解图，其中电子设备与对接接口通过非圆形接口磁耦合；

图10是在汽车仪表板中设置的对接接口组件上使用的状况下的电子设备的分解图；

图11是在会议室桌子中设置的对接接口组件上使用的状况下的电子设备(例如，智能手机)和大型电子设备(例如，笔记本电脑)的分解图。

具体实施方式

在下面的描述中，为了进行解释，陈述了大量特定细节以透彻地理解本发明。但是，很明显，本发明在不需要这些特定细节的情况下也可实施。在其它实例中，为了避免不必要地阻碍对本发明的理解，已知的结构和设备在框图中显示出来。

通过在此公开的并可能包括对接接口组件的连接系统，与传统电子设备连接系统有关的不足和缺陷可以特别得到解决和减轻。对接接口组件可以包括具有一个或多个触点的对接壳体。电子设备组件可以包括对齐特征和连接器端口，该连接器端口具有与所述触点对应的一个或多个导电线路。对接接口组件和/或电子设备组件可以具有机械耦合器或磁耦合器，所述机械耦合器设置为在正确对齐时锁定，所述磁耦合器设置为在正确对齐时使对接接口和电子设备磁耦合。对接壳体可以配置为由对齐特征接收，由此至少两个触点与对应的至少一条导电线路电连接。此外，电子设备可以设置为停止超过旋转程度阈值的旋转，由此防止两个或更多个导电线路的接触关系从一个触点变为不同的触点。

虽然本发明的连接系统可以配置为在需要可移动电连接的任何电子设备上使用，但是在此描述的连接系统的情况是对接接口组件配备有圆形的磁铁固定器，该磁铁固定器围绕一组承载有弹簧的电触点。承载有弹簧的电触点可以径向排列组装，并可以包括可与中心导电线路电连接的触点，连续的触点与电子设备原始外壳组件的外壳印刷电路板或者包围电子设备的单独保护壳上的匹配导电线路对齐。对接接口组件可以构建到产品(例如桌子和汽车仪表板)中，或者可以和安装在桌子上、夹在自行车车把上的可调节支架协同使用，或者各种其他实施方式中的任意一种。

在一种实施方式中，连接系统可以包括对接接口组件，该对接接口组件包括对接壳体，该对接壳体包括一个或多个磁铁以及突出于对接壳体的一个或多个触点。连接系统可以包括外壳组件，该外壳组件包括对齐特征、金属环以及外壳印刷电路板，该外壳印刷电路板具有与所述触点对应的一个或多个导电线路。所述金属环可以配置为与所述磁铁的布置互补，用于将所述金属环磁耦合至所述对接接口组件。所述对接壳体可以具有外周边，该外周边配置为由所述对齐特征接收，由此每个所述触点与对应的导电线路接合。所述触点可以配置为与所述外壳印刷电路板的导电线路电连接。所述外壳组件可以设置为停止超过旋转程度阈值的旋转，由此防止两个或更多个导电线路的接触关系从一个触点变为不同的触点。

在另一种实施方式中，公开了一种智能手机连接系统。该连接系统可以包括对接接口组件，该对接接口组件包括对接壳体，该对接壳体包括圆形阵列布置的一个或多个磁铁，所述对接壳体包括突出于所述对接壳体的一个或多个触点。外壳组件可以具有盖子，该盖子可以包括配置为圆形开口的对齐特征、设置在圆形开口内的金属环以及外壳印刷电路板，该外壳印刷电路板由金属环外接(circumscribed)并包括与触点对应的一个或多个环形导电线路。金属环可以配置为和磁铁的布置互补，用于将所述金属环磁耦合至所述对接接口组件。所述对接壳体可以具有圆形外周边，该外周边配置为由所述对齐特征接收，由此每个触点与对应的一个导电线路接合。触点可以配置为与所述外壳印刷电路板的导电线路电连接。外壳印刷电路板可以包括连接器，该连接器配置为与电子设备的连接器端口接合。触点可以与电缆连接，当电子设备与对接接口组件磁耦合时，并且在其旋转过程中，该电缆向触点传输电力和数据中的至少一者，将其传输进入所述导电线路中，通过所述连接器，并传输进入所述电子设备中。所述连接器端口可以配置有允许有限旋转范围的特征，由此防止两个或更多个导电线路的接触关系从一个触点变为不同的触点。对接接口可以具有匹配的旋转止挡特征，该旋转止挡特征设计为适合在外壳组件的旋转范围特征内。旋转止挡特征的形状可以设置为向用户提供旋转极限指示，并且可以设计为允许用户旋转电子设备超过该限制，但是设计为防止两个或更多个导电线路的连接关系从一个触点变为不同的触点。

在一种实施方式中，连接系统包括连接器端口，该连接器端口可以相对于对接接口旋转，同时至少两个导电线路设置为当电子设备相对于对接接口旋转时，使触点沿着接触路径保持与导电线路的接触关系。连接器端口还可以包括一个或多个不导电分隔间隙，该不导电分隔间隙沿着接触路径将至少两个导电线路分开。

在一种实施方式中，连接系统包括旋转止挡件，该旋转止挡件设置为防止触点与除和触点对应并和触点对齐的导电线路之外的导电线路产生接触关系。旋转止挡件可以防止连接器端口(以及电子设备)的旋转超过限制范围，由此防止两个或更多个导电线路的接触关系从一个触点变为不同的触点。

上面讨论的特征，功能和优点可以在本发明的不同实施方式中独立获取，或者可以在其他实施方式中合并，这些实施方式的更多细节可以参考下面的描述和附图。

现在参考附图，其中所示内容是为了说明本发明的不同实施方式。图1是连接系统12的分解图，连接系统12用于第一电子设备14a和第二电子设备14b，并包括与电子设备14磁耦合的对接接口组件40。在所示实施方式中，电子设备14a和14b配置为智能手机15a和15b。但是，这里公开的连接系统12可以在电子设备14的多种不同配置中任意一个上实施，并不限于在智能手机15上实施。连接系统12可以包括对接接口组件40，电子设备14和/或外壳组件20可与对接接口组件40磁耦合。对接接口组件40可以包括磁铁固定器46和/或一个或多个磁铁48。外壳组件20可以包括金属元件26，例如金属环。有利地，磁铁48和金属元件之间的磁引力允许在多种不同环境中使用对接接口组件40，包括存在重大振动的环境。

在一种实施方式中，对接接口组件40可以在背面有双面泡沫胶带(foamtape)63的基座116上使用，双面泡沫胶带63用于安装到各种表面，例如墙壁上。在另一种实施方式中，对接接口组件40可以直接安装到表面，例如汽车仪表板120上，用于(例如)车辆使用。对接接口组件40还可以在桌子122(例如会议室桌子)的表面内使用，用于对电子设备14进行充电和/或为了屏幕共享目的而连接电子设备14。但是，对接接口组件40可以在各种不同环境和应用中的任意一种中合并使用，不限于上面描述的针对墙壁使用、汽车使用或会议室使用的实施方式。在存在磁性吸引被断开和电子设备14被从对接接口组件40上撞下这种高风险的情况下，可以通过腕带孔29在外壳组件20上使用腕带(未显示)，腕带孔29包括在电子设备14的外壳组件20中。在安装电子设备14之前，可以围绕基座116设置腕带(未显示)。如果电子设备14从对接接口组件40上被撞下来，电子设备14将通过腕带(未显示)保持。

对接接口组件40可以包括一个或多个触点50。触点可以突出于对接壳体41。在一种实施方式中，触点50可以是弹簧承载的，但是触点50也可以提供为非弹簧承载的形式(未显示)。外壳组件20可以包括对齐特征25，金属元件26，以及外壳印刷电路板(PCB)30，它们一起形成连接器端口10。如上所述，外壳PCB30的一端可以具有一个或多个导电线路32，导电线路32可以设置为和触点50相对应。外壳PCB30的另一端可以包括连接器组件36，连接器组件36可以通过内部电线(未显示)与导电线路32连接。连接器组件36可以配置为和电子设备14的连接器端口16接合。如上所述，导电线路32可以为环形，并可以暴露至电子设备14的外部，例如如图1所示的外壳组件20的外壳壳体24的外部。虽然导电线路32在图1中显示为环形，但是它们可以具有其他形状和尺寸，不限于环形。

在图1中，连接器端口10包括对对齐特征25和与对接接口组件40的触点50对应的两个或更多个导电线路32。导电线路32显示为由不导电分隔间隙58分开，当电子设备14围绕对接接口组件40旋转时，不导电分隔间隙58沿着触点50的接触路径7将导电路径32分开。对接接口组件40可以包括旋转止挡件61，旋转止挡件61设计为在外壳组件20中设置的旋转范围60内移动。旋转止挡件61可以设置为防止触点50与另外的导电线路32产生接触关系，该另外的导电线路32为除和触点50对应并和触点对齐的导电线路32之外的导电线路32。

在图1中，触点50可以突出于对接壳体41，并可以设置为使得一个触点50与外壳组件20的印刷电路板30的导电线路32对齐。如下面所详细描述的那样，连接系统12可以包括对齐特征25，对齐特征25用于在电子设备14与对接接口组件40磁耦合时使触点50和导电线路32对齐。在一种实施方式中，对接壳体41或磁铁固定器46可以具有对应的对齐特征，例如外周边，该外周边配置为由外壳组件20的对齐特征25接收，由此每个触点50可以与PCB30的对应导电线路32接合。

在图1中，连接器端口10的对齐特征25可以包括可以在外壳组件20的后盖24中形成的圆形开口23或圆形凹陷。但是，对齐特征25可以具有其他结构。对接壳体41或磁铁固定器46的形状可以配置为和对齐特征接合。例如，磁铁固定器或对接壳体可以具有圆形的外部形状，该外部形状的大小可以配置为嵌入到后盖24的圆形开口23内。一个或多个导电线路32可以具有圆形结构、环形结构或者环状结构，但是导电线路32可以具有其他形状，例如少于360度的弧形(未显示)。导电线路32可以设置为，在电子设备14相对于对接接口组件40旋转时，触点50沿着接触路径7移动的同时保持和导电线路32的接触关系。通过这种方式，触点50可以基本上持续与导电线路32电连接，从而在电子设备14围绕对接接口组件40在旋转范围60内旋转时，允许电子设备接收连续的电力和/或数据。在图1所示的实施方式中，旋转范围60设计为允许90度的旋转，例如，将电子设备14从纵向旋转为横向，但是旋转范围60也可以设置为不同的旋转范围。触点50可以是弹簧承载的，由此在电子设备14相对于对接接口组件40旋转的过程中，触点50保持和导电线路32的连续接触关系。

本发明的连接器端口10相对于现有技术中用于电子设备14的连接系统12而言是一个巨大改进。更具体地，在本发明中，触点50可以设置为允许电子设备14相对于对接接口组件40旋转，同时保持触点50和导电线路32的连续接触。如上所述，对接接口组件40可以包括对接壳体41和/或磁铁固定器46，对接壳体41和/或磁铁固定器46的形状通常为圆形或环形，以与对应的圆形特征接合。如上所述，所述圆形特征也正可以包括在外壳组件20的后盖24中形成的圆形开口23或圆形凹陷。就此而言，磁铁固定器46可以有利地充当定位器，以有助于每个触点50和与其对应的导电线路32对齐。虽然图1显示了径向线性布置的触点50，但是触点50可以设置为包括非线性布置的任何形式。

虽然本发明的连接系统12可以实施为和任意类型电子设备14的任意类型外壳一起使用，但是在一种实施方式中可以将连接器端口10安装在外壳组件20内，外壳组件20自身安装到电子设备14a上。在一种替代实施方式中，第二电子设备14b可以将其连接器端口10直接用于其外壳的外表面上，作为它的数据、音乐和/或电力或充电连接的主要方法，并由此消除了对外部外壳组件的需要。印刷电路板30上的导电线路32可以直接构建在第二电子设备14b的外壳壳体24中，和覆盖第一电子设备14a的单独外壳组件20截然相反。如上所述，定位表面25也可以构建在第二电子设备14b中，以允许导电线路32和对接接口组件40的触点50正确对齐。

图2是连接系统12的放大图，连接系统12包括对接接口组件40，对接接口组件40具有与对应数量的导电线路32接合的触点50，导电线路32在印刷电路板上形成，该印刷电路板集成到智能手机14上使用的外壳组件20中。虽然显示了十(10)个触点50和十一(11)个导电线路32，但是可以设置任意数量的触点50和导电线路32。如上所述，触点50和导电线路32可以配合以有助于电力和/或数据从外部电缆90传输到电子设备14中。就此而言，当电子设备14(例如，智能手机15)与对接接口组件40磁耦合时，电力和/或数据可以传输通过通用串行总线(USB)连接线90，通过触点50，进入导电线路32中，并通过连接器36进入智能手机14中。图2进一步突显了从每个各自的触点50到每个对应线路32的电信号可能通过的电路径72。如图中所突显的那样，可以设计多个线路与单个触点50接触，以(例如)组合多个接地线路(ground traces)或者为实现其他任何目的。

图3显示了线路32和不导电分隔间隙58的多种实施方式。但是，线路32和不导电分隔间隙58可以在多种不同环境和应用中的任意一种中合并使用，不限于上述实施方式。如上所示，虽然线路32的形状可以大体上为圆形或环形，以与触点50的对应布置互补，但是线路32也可以设置为包括非圆形的任意布置。如图3所示，不导电分隔间隙58可以将环形线路32划分为多个较小线路，以(例如)使得更多的电路径72适合于有限空间内。不导电分隔间隙58可以包括气隙和/或可以是不导电的间隔材料，例如塑料和其他绝缘体。

参考图3，连接器1包括相对较底数量的线路。连接器1包括四个线路：一个在中心，具有圆圈形式的表面，以及围绕所述圆圈以及旋转轴形成环的三个线路。在形成所述环的不同线路之间设置有三个不导电分隔间隙。连接器2和连接器3显示了具有较多数量的线路的不同布置。每个连接器具有围绕中心轴的多个同心环，每个环由多个导电线路和导电线路之间不导电分隔间隙形成。连接器4、连接器5和连接器6显示了线路和裂口(splits)的不同设置，其中每种设置包括不同数量的线路和不导电分隔间隙。在连接器4中，每个环包括两个导电线路，这两个导电线路由相应的不导电分隔间隙分离。在连接器5中，每个环分为三段，在连接器6中，每个环分为五段。因此，导电线路和不导电分隔间隙的设置可以根据实施方式而变化。

图4显示了连接系统12的一种实施方式，其中外壳组件20在对接接口组件40上围绕旋转轴70从纵向旋转为横向。如图所示，随着外壳组件20旋转，触点50沿着线路32上的接触路径7移动。虽然只显示了一个接触路径(接触路径7)，但是从概念上讲，触点50可以有三个单独的接触路径：一个接触路径沿着线路32的内环，一个接触路径沿着中间环，还有一个接触路径沿着外环。对接接口组件40可以包括旋转止挡件61，旋转止挡件61设计为在外壳组件20中构建的旋转范围60内移动。旋转止挡件60可以防止触点50沿着接触路径穿过不导电分隔间隙，并与另一个导电线路产生接触关系，该另一个导电线路为除和所述触点对齐并和所述触点对应的导电线路之外的导电线路。因此，在旋转过程中，每个触点可以和单个导电线路保持持续的接触关系。

如图5所示，导电线路32被不导电分隔间隙58分开，当电子设备14围绕对接接口组件40旋转时，不导电分隔间隙58沿着触点50的接触路径7将线路32分开。旋转止挡件60可以设置为防止触点50与另外的导电线路32产生接触关系，该另外的导电线路为和所述触点对应并和所述触点对齐的导电线路32之外的导电线路。线路32形成基本上围绕旋转轴7的表面，其中该表面由至少两个导电线路之间的不导电分隔间隙分开。当线路32围绕轴心旋转时，相应触点可以沿着相应线路改变接触位置，使得所述触点在当电子设备位于第一旋转位置(例如，横向模式)时的第一位置以及当电子设备位于第二旋转位置时(例如，纵向模式)的第二位置上保持接触关系。

有利地，所提出的对接接口组件40和导电线路32的这种设置提供了当电子设备14相对于对接接口组件40旋转时向电子设备14提供连续电力和/或连续数据的方法。就此而言，当金属元件26与对接接口组件40的磁铁48磁耦合时，电子设备14可以相对于对接接口组件40旋转。例如，用户可以在垂直方向(例如，纵向模式)(例如阅读电子设备14上显示的文件)和水平方向(例如，横向模式)(例如观看电子设备14上显示的视频)之间旋转电子设备14。

图6是对接接口组件40和外壳组件20的一种实施方式的分解图。如上所述，磁铁固定器46可以包括对外壳组件20的金属元件26产生磁吸引的多个磁铁48。当对接接口组件40固定到基座116上以在汽车或家里使用时，磁引力允许通过方便的单手操作将电子设备安装到对接接口组件40上。就此而言，本发明公开的连接系统12提供了通过简单地将外壳组件20定位到对接接口组件40上，进而引起承载有弹簧的触点50在电子设备14和对接接口组件40之间形成数据连接和/或电源连接的能力，与现有技术相比具有巨大优势。

如图6所示，对接接口组件40可以包括磁铁固定器46，该磁铁固定器46配置为容纳或保持多个磁铁48。磁铁48可以压入到一个或多个磁铁固定器46的背面上形成的一个或多个磁铁容纳部(pockets)中。在一种实施方式中，磁铁48可以机械保持或者通过粘贴与磁铁固定器46结合。在另一种实施方式中，磁铁固定器46可以配置为使得磁铁48能够可滑动地从磁铁固定器46移除，由此允许重新配置磁铁48的数量、位置和方向。但是，也可以使用其他方法在外壳组件20和对接接口组件40之间提供耦合，不限于在此公开的通过磁铁固定器46实现的磁耦合，而是可以通过图9A所示的机械手段代替实现。

在图6所示的实施方式中，对接接口组件40包括对接壳体41，对接壳体41可以一体形成有螺纹连接，以允许与基座116容易地连接，或者可选择地用于将对接接口组件40固定至其他外部支架设计，例如三脚架。对接壳体41的底部可以配置有橡胶垫65以帮助防止它在振动情况下松开。触点50可以与对接接口组件40的印刷电路板52连接。在一种实施方式中，触点50可以突出于对接接口组件40的印刷电路板52。印刷电路板52可以与电缆66连接，以向对接连接器PCB64传递电信号，对接连接器PCB64配备有行业标准连接器和/或专有插座连接器，以允许和外部电缆(例如USB线90)连接。对接连接器PCB64可以通过螺丝67固定在对接壳体41内。如图9中所更加详细地显示的那样，可以使用对接连接器PCB64的不同实施方式，例如第一对接连接器64a，这简单地通过具有较少电子器件或不具有电子器件的PCB设计。可选择地，可以使用第二连接器PCB64b设计，以允许电信号的电子转换，这有利于多个电子设备14共享有限数量的触点50.

如图6所示，承载有弹簧的触点50可以突出穿过磁铁固定器46。有利地，磁铁固定器46可以安装为允许磁铁48和夹紧环44之间的直接接触，夹紧环44通过螺丝45连接至对接壳体41。与磁铁48和外壳组件20的金属元件26之间的磁引力相比，该直接接触在夹紧环44和磁铁48之间产生更大的强度的磁吸力。通过这种方式，磁铁固定器46可以在不使用机械紧固件的情况下保持和夹紧环44的连接。由于没有机械紧固件，从而提供了一种方便的利用磁铁48的不同配置来替代或重新配置磁铁固定器46的手段，例如，提供较多或较少的对金属元件26的磁引力。

此外，图6显示了外壳组件20的分解图。在一种实施方式中，线路外壳总成(traces enclosure assembly)42可以具有单个外壳壳体24，该外壳壳体24通过双面胶带34固定至电子设备14。为了保持整体高度最小化，金属元件26和外壳印刷电路板可以通过环氧树脂胶(epoxy glue)(未显示)固定在位置上，所述环氧树脂胶通过标签28保存在外壳壳体24中，标签28构造为具有泡沫层以符合外壳壳体24的内表面。为了获得更耐用的组件，可以通过以下方式生产连接器组件36：在柔性印刷电路板47上模塑柔性橡胶材料27，并用相同的柔性橡胶材料27永久性地封装连接器插头54。连接器插头54可以由金属制成，以允许插入到电子设备连接器端口16中。

图7是经过旋转轴70截取的连接系统12的截面图，其中外壳组件20旋转为使其旋转范围60移动超过对接接口组件40的旋转止挡件61。在所描述的实施方式中，旋转止挡件的形状可以设置为在一个或多个触点50和线路32之间形成间隙80。间隙80可以和有意设置的电线或数据线一起使用，从而形成开放式电路，并避免产生错误连接。

图8是连接系统12的分解图，连接系统12用于两个电子设备14，例如闪电(Lightning)兼容设备96和微型USB兼容设备98。在该实施方式中，可以使用对接接口组件40与电子设备14磁耦合，可以插入到第一对接连接器端口18a中的闪电连接线92以及可以插入到第二对接连接器端口18b中的微型USB连接线91也一样。当插入到连接器端口18中时，可以使用所描述的外部电缆90传输数据和/或电力。在一种实施方式中，对接接口组件40可以装配有第一对接连接器PCB64a，第一对接连接器PCB64a的电气布线允许来自闪电兼容设备和微型USB兼容设备的所有不同电信号线使用单独的触点50和导电线路32。这种配置可能使用较多的触点50，但是仍然会获得具有较少电子器件(例如，电阻、电容或集成电路)或不具有电子器件的第一对接连接器PCB64a。在一种不同的实施方式中，当两种不同线路标准的电子设备14需要共享相同的对接接口组件40时，可以在对接接口组件40中使用第二对接连接器PCB64b，以减少触点50和导电路线路32的数量。在该实施方式中，第二对接连接器PCB可以配置有其他合适类型的电子器件，例如电阻、电容、集成电路(IC)、多路复用器/多路分用器，以对信号线进行电子切换，因此一个或多个电子设备14可以共享经过(across)电子设备14的相同的触点50。在另一种实施方式中，对接接口组件40可以使用物理开关(未显示)，例如拨动开关，以减少触点50的数量，同时仍然能够使用经过(across)不同的电子设备14的对接接口组件40。在另一种实施方式中，触点50的减少可以通过共享闪电连接线92的某些电线，例如USB数据+(D+)、USB数据-(D-)和接地线，使用位于闪电连接线92USB-A插头和充电器或计算机之间的单独的插头(未显示)实现。单独的插头(未显示)可以通过插入到第二对接连接器端口18b中的单独外部连接线为对接接口组件40供电。

图9A是连接系统12的替代实施方式的分解图，其中电子设备14和对接接口组件40可以通过机械连接系统84a固定在一起。在该实施方式中，旋转止挡件61可以构建在机械锁定机构内。导电线路32和触电50可以设置为远离旋转轴70，以允许更简单的机械设计，例如衬圈，该衬圈具有通过单个紧固件固定在位置上的简单圆轴。

图9B是连接系统12的替代实施方式的分解图，其中电子设备14和对接接口组件40可以通过正方形的连接系统84a固定在一起。连接器50可以设计为具有足够的伸缩(telescopic)行程，从而在旋转过程中保持和电子设备14的接触。线路32的形状可以设置为和对齐特征互补，或实现任何其他美观需求。

图10是在汽车仪表板120中设置的对接接口组件40上使用状况下的电子设备14的分解图。

图11是在会议室桌子122中设置的对接接口组件40上使用状况下的电子设备14(例如，智能手机15)和大型电子设备8(例如，笔记本电脑)的分解图。

在前面的说明书中，参考大量特定细节对本发明的实施方式进行了描述，所述细节根据实施方式而不同。因此，说明书和附图应该理解为说明性，而非限制性的。本发明保护范围的唯一和排他性指标，以及申请人想获得的发明保护范围即为本申请的特定形式的权利要求所限定的字面相等范围，包括任何随后的修正。

Claims (20)

1.一种用于电子设备的连接系统，所述连接系统包括：

连接器端口，所述连接器端口包括对齐特征和与对接接口的触点对应的两个或更多个导电线路；

所述连接器端口相对于所述对接接口可旋转，至少两个导电线路设置为当所述电子设备相对于所述对接接口旋转时，使所述触点沿着接触路径保持与所述导电线路的接触关系；以及

所述连接器端口包括一个或多个不导电分隔间隙，所述不导电分隔间隙沿着所述接触路径将所述至少两个导电线路分开。

2.根据权利要求1所述的连接系统，其中所述两个或更多个导电线路具有环形结构，所述环形结构设置为使得至少两个导电线路形成第一环，所述第一环具有在作为该第一环的一部分的不同导电线路之间的不导电分隔间隙。

3.根据权利要求2所述的连接系统，其中所述环形结构包括多个同心环，所述多个同心环包括所述第一环，所述多个同心环基本包围旋转轴线。

4.根据权利要求2所述的连接系统，其中所述第一环包括第一导电线路、第二导电线路以及第三导电线路，所述第一环具有在所述第一导电线路和所述第二导电线路之间的第一不导电分隔间隙、在所述第二导电线路和所述第三导电线路之间的第二不导电分隔间隙以及在所述第三导电线路和所述第一导电线路之间的第三不导电分隔间隙。

5.根据权利要求1所述的连接系统，其中所述两个或更多个导电线路设置为使得至少两个导电线路形成第一圆圈，所述第一圆圈具有在作为该第一圆圈的一部分的不同导电线路之间的不导电分隔间隙。

6.根据权利要求1所述的连接系统，其中所述两个或更多个导电线路中的至少两个形成基本上围绕旋转轴线的表面，所述表面由所述至少两个导电线路之间的不导电分隔间隙分离。

7.根据权利要求1所述的连接系统，其中所述两个或更多个导电线路设置为，对于至少两个导电线路，相应的触点在当所述电子设备位于第一旋转位置时的第一位置上以及在当所述电子设备位于第二旋转位置时的第二位置上保持接触关系。

8.根据权利要求1所述的连接系统，其中所述对齐特征包括机械耦合器和磁耦合器中的至少一者，所述机械耦合器设置为当正确对齐时锁定到所述对接接口上，所述磁耦合器设置为当正确对齐时磁耦合到所述对接接口上。

9.根据权利要求1所述的连接系统，其中所述至少两个导电线路与连接器插头连接，所述连接器插头设置为与第二连接器端口连接，所述第二连接器端口是所述电子设备的壳体的一部分，从而将所述电子设备与通过所述对接接口接收的数据和电力接通。

10.一种用于电子设备的连接系统，该连接系统包括：

对接接口，所述对接接口包括对接壳体，所述对接壳体具有两个或更多个触点和旋转止挡件；

所述两个或更多个触点对应于连接器端口的导电线路；

所述两个或更多个触点设置为当所述连接器端口相对于所述对接接口旋转时，使所述触点保持与所述导电线路的接触关系；以及

所述旋转止挡件设置为防止所述触点与除和所述触点对应并和所述触点对齐的导电线路之外的导电线路产生接触关系。

11.根据权利要求10所述的连接系统，其中所述触点与电缆连接，用于传输电力和数据中的至少一者通过所述触点，并进入到所述连接器端口的所述导电线路中。

12.根据权利要求10所述的连接系统，其中所述对接接口包括第一端口和第二端口，其中所述第一端口设置为将所述两个或多个触点连接至第一类型的电缆，所述第二端口设置为将所述两个或多个触点连接至第二类型的电缆。

13.根据权利要求12所述的连接系统，其中所述对接接口包括机械开关或电子开关中的至少一者，所述机械开关或电子开关与所控制端口的所述两个或更多个触点有效连接。

14.根据权利要求13所述的连接系统，其中所述机械开关或电子开关中的至少一者根据所述连接器端口所连接的电子设备的类型自动转换。

15.根据权利要求12所述的连接系统，其中所述对接接口包括通用串行总线(USB)接口、闪电接口或高清多媒体接口(HDMI)中的至少一个。

16.根据权利要求10所述的连接系统，其中所述两个或更多个触点设置为，当所述连接器端口与所述对接接口连接时，至少两个触点保持与形成第一环的至少两个相应的导电线路的接触关系，所述第一环具有在作为该第一环的一部分的不同导电线路之间的不导电分隔间隙。

17.根据权利要求10所述的连接系统，其中所述两个或更多个触点设置为使得所述两个或更多个触点保持与多个导电线路的接触关系，所述多个导电线路布置为围绕旋转轴线定位的多个同心环。

18.根据权利要求1所述的连接系统，其中所述对齐特征包括机械耦合器和磁耦合器中的至少一者，所述机械耦合器设置为当所述对接接口和所述连接器端口正确对齐时锁定，所述磁耦合器设置为当所述对接接口和所述连接器端口正确对齐时磁耦合。

19.一种用于电子设备的安装系统，该安装系统包括：

对接接口，所述对接接口包括对接壳体，所述对接壳体具有支架、两个或更多个触点以及旋转止挡件；

连接器端口，所述连接器端口包括对齐特征和与所述对接接口的触点对应的两个或更多个导电线路；

所述连接器端口在安装到所述对接接口上时相对于所述对接接口可旋转，所述两个或更多个导电线路设置为当所述电子设备相对于所述对接接口旋转时，使所述触点保持与所述导电线路的接触关系；以及

所述两个或更多个导电线路围绕基本上相同的旋转轴线定位；

所述旋转止挡件防止所述连接器端口的旋转超过限制范围，由此防止所述两个或更多个导电线路的接触关系从一个触点变为不同的触点。

20.根据权利要求19所述的安装系统，其中所述连接器端口包括一个或多个不导电分隔间隙，所述不导电分隔间隙沿着接触路径将所述至少两个导电线路分开。