CN107171129B - 电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电连接器(10)，其包括为配对电连接器提供电连接的两个电触头(8)，电触头设置为用于与配对电连接器的配对电触头对接，并且所述电触头设置为用于当附接至连接器时磁性地保持至配对电连接器、以及设置为用于提供与配对电连接器的电连接。

Description

电连接器

技术领域

本发明通常涉及电连接器，并且特别地、但非排他地涉及用于电 气设备(诸如耳机)的插头和插孔。

背景技术

已知插头和插孔连接器使得用户设备(诸如头戴式耳机)连接至 主设备(诸如乘客娱乐系统)。当插头被插入插孔中时用户将可能相 对于插头和插孔之间的连接点而移动头戴式耳机。如果用户试图超出 电缆(该电缆将插头联接至头戴式耳机)的长度而移动头戴式耳机， 力将会通过电缆而施加至插头和插孔。这意味着由于所施加的力，电 缆、插孔和/或插头将被损坏。在极端情形中可能导致人员受伤——绊 倒、被套索套住等。

我们已经意识到提供改进的电连接器将是有利的。

发明内容

根据本发明，提供了一种电插头和电插座。

根据本发明的第一方面，提供了一种电连接器，该电连接器包括 为配对的电连接器提供电连接的两个电触头，电触头设置为与插头的 配对电触头对接，并且所述电触头设置为当附接至连接器时磁性地保 持至配对连接器、并且传送电信号。

本发明第一方面的连接器可以称作第一连接器，配对的连接器可 以称作第二连接器。

每个电触头可以安装为用于平移移动。电触头可以设置为允许并 准许当连接至插头时一定的平移移动范围。电触头优选地定位为便于 能够浮置。备选地，电触头可以固定地/不动地安装在连接器中。

连接器可以包括设置为用于向至少一个平移移动方向提供反作用 力的弹簧托架。弹簧托架可以描述为弹簧偏置机构。弹簧托架可以称 作弹簧安装架。

弹簧托架可以提供来自电触头的电连接。

弹簧托架可以包括导电通路。弹簧托架可以包括导电材料。

弹簧托架可以如此设置以使得在使用中一旦开始与配对连接器连 接，电触头就抵抗弹簧力而平移。电触头可以设置成向连接器外平移。 电触头可以向连接器接口外平移。弹簧托架可以设置为用于当配对连 接器从连接器脱离/分离时向电触头提供恢复力，促使电触头向所述连 接器接口内平移。

电触头可以设置为以当并未连接至配对连接器时基本上与周围的 外接口表面齐平或者从其突出。

电触头可以位于插脚容纳凹部的中间。电触头可以基本上居中地 位于插脚容纳凹部之间。

电触头可以沿基本上正交于插脚容纳凹部所间隔方向的方向而间 隔开。

电触头每个可以包括基本上圆柱形的构造或部分。圆柱形构造可 以设置有环绕肩部。肩部可以设置为用于与弹簧托架接合。肩部直径 可以大于圆柱形部分。应该知晓的是电触头可以是非圆柱形的，诸如 定制的形状或轮廓。

电触头可以包括导电的磁性或磁化材料。

电触头可以设置成位于在突起部中间的区域中。

每个电触头连接至传送信号的连接。

每个电触头可以设置为用于传送各自的电信号。每个电触头可以 设置为用于传送音频(驱动)信号。

连接器可以包括四个电触头。

连接器可以包括至少两个电插脚容纳凹部。连接器可以包括三个 插脚容纳凹部。

其中提供四个电触头时，不提供电插脚容纳凹部(用于连接至配 对连接器)。

连接器可以包括电插座。

配对连接器可以包括用于电气设备的插头，所述插头包括外壳以 及从外壳接口延伸以用于由插座接收并且用于在它们之间电连接的两 个电插脚，并且插头进一步包括也设置为用于与插座电接触的两个电 触头，其中插脚比电触头更长，其中突出部设置为用于促使插头从插 座分离，并且进一步其中电触头设置为用于被磁性地吸引至插座并且 因此在插头和插座之间提供磁性保持力，并且电触头设置为用于传送 电信号。

其中在该插头是用于耳机的插头的情况下，分别的两个突出部和 电触头可以设置为为左侧或右侧扬声器之一提供(正和负)电路连接， 另外两个电触头和突出部设置为为另一个扬声器提供电气电路连接。

插头和/或插座可以单独或组合地包括具体实施方式中和/或附图 中的一个或多个特征。

附图说明

现在将仅借由示例的方式、参考以下附图描述本发明的各个实施 例，其中：

图1是电插头的俯视图；

图2是图1的电插头的正视图；

图3是图1和图2的电插头的X-X上的纵向剖视图；

图4是图1的电插头的电气电路示意图；

图5是电插头的第二实施例的俯视图；

图6是图5的电插头的正视图；

图7是电插座的内部子组件的透视图；

图8是包括图7的内部结构以及外部外壳的电插座的透视图；

图9A是图7的电插座内部的分解图；

图9B和9C示出了插座内部子组件的变形实施例；

图10是变形例的电插座内部结构的分解图；

图11是插头和插座的俯视图；

图12是插头和插座的俯视图；以及

图13示出了变形例的插座。

图14至图16示出了插座的另外变形实施例。

具体实施方式

参照图1，示出了用于电气设备的插头1，包括外壳，以及在外壳 的正方和正侧方或者接口延伸的两个插脚4和5。如以下所述，插头有 利地设置为用于使得从插座/插孔10容易移除。特别有利的事实是，在 用户(例如连接至插头的音频头戴式耳机的穿戴者)超出将设备连接 至插头的电缆20的长度而移动的情况下，插头可以以快速短路的方式 而容易地断开其配接，而不会对插头或插座造成损坏。插头和插座可 以更通常地称作连接器和配对连接器，所述连接器和配对连接器设置 为用于可拆卸地配接并且当连接时提供电连接。

插脚4和5的每一个提供与插座10中的各自的触头的电连接。插 头1连接至头戴式耳机设备，其中每个插脚提供短暂回传(short return) 或音频回传(audio return)。

插头1进一步包括两个电触头3a和3b，所述电触头也设置在插头 1的正(接口)表面上，每个具有短粗的、平坦的轮廓。电触头3a和 3b提供电信号接触，并且固定地安装/嵌入在插头的外壳中。电触头在 使用中分别传送电(音频)驱动信号至头戴式耳机的左侧扬声器和右 侧扬声器，并且因此连接至合适的内部布线。参照图4，其示出了插头 至音频头戴式耳机的电气电路连接。触头3的每个基本上比插脚4和5 的长度更短，并且与插脚4和5相比可以视作仅具有可忽略的长度。 触头3具有基本上可忽略的长度并且每个触头包括位于插脚4和5中 间的平坦的金属部分(并且磁性地吸引至磁体)。触头3设置为用于紧 密的(intimate)电接触或面对面的电接触，配对的触头由插座10提供。

应该知晓的是插脚4和5与基于诸如ARINC 628标准的标准插头 相比长度更短。这至少部分地有利于从插座移除插头。也应该注意的 是每个插脚的远端部或尖端2是圆形或长圆形的，并且因此进一步使 得便于从插座10抽出插脚。然而应该知晓的是尖端可以是与圆形相反 的尖角构造。

参照图5和6，其示出了插头1的变形实施例，包括电插头1′。在 该实施例中，电缆进入外壳部分9′基本上正交于插脚4′和5′定向，并且 因此电缆20′也如此定向。

插座10或插孔单元包括(外部)外壳25，设置为用于装配至用于 机上乘客娱乐系统的标准(或非标准)飞行器孔口中。外壳25包括设 置为用于与插头1对接的插头接口区域24。接口区域24包括从插座外 壳向前延伸的凸起部或隆起部。接口区域包括两个孔口6和7。孔口6 和7设置为用于容纳各自的插头的插脚4和5。电触头构造设置在每个 孔口内(以下进一步详述)，并且每一个电触头设置为用于与每个各自 的插脚的导电部分接触，并且向其提供合适的电信号。

参照图7和9A，插座10进一步包括弹簧托架30。概述地，弹簧 托架具有双重目的：用于为每个触头8的平移移动提供恢复用的反力， 以及用于提供至内部子组件的电路的电气通路。具体地，弹簧托架包 括两个环形部分31，每一个环形部分设置为用于在由此所限定的孔口 中容纳各自的触头8。每个环形部分31设置为用于与每个触头的肩部 部分8a接合。每个触头8包括基本上圆柱形部分8a，包括肩部部分 8b(如图10中最佳可见)。

弹簧托架30进一步包括两个导电翼片32，其设置为用于将触头8 电连接至插座的内部子组件。作为内部子组件的一部分的印刷电路板 35具有电触头区域36。每个翼片32设置为用于与那些区域电连接。 应该知晓的是弹簧托架30由诸如金属的导电材料制成。弹簧托架进一 步包括设置在位于每个孔口6和7周围的两个构造33。弹簧托架30 的弹簧功能通过合适地配置弹簧铰链37并设计弹簧铰链37的尺寸而 实现。

弹簧托架30的使用有利地促进插座10的组装，因为可以以最少 组装步骤实现弹簧安装和电连接。此外，构造33用于将托架保持在合 适位置，因为(如以下所述)每个磁性电触头8是相反的电极，因此 将吸引在一起(这可能阻碍组装过程)。由此，由于构造附接在凹部6 和7的每个开口周围，因而防止触头靠在一起。

尽管结构稍微不同于图7中所示，图10中所示的实施例起到与图 7中所示实施例相同的核心作用。部件39是弹簧托架，其可以形成为 圆锥形弹簧、塑料模塑物、或回弹性泡沫橡胶的块件。在该变形例中， 接触框架50是柔性衬底或印刷电路板(PCB)材料(代替按照以上实 施例由金属制造的)，其中接触迹线印刷/刻蚀在诸如聚酯或Kapton胶 带的衬底的背表面上。框架50具有一定的弹性和顺应性。回复弹簧39 不仅用于一旦已经释放了头戴式耳机则推动磁体返回，其也抵接磁体 推动隔膜以确保良好的信号传输。

图9A示出了其中使用卷簧的变形例弹簧托架。

钢弹簧托架的使用可以是有利的，因为其可以用于使电触头成为″ 罐形磁体″，由此加强了从磁体向前发射的磁场。为了改进电触头8的 磁场的向前发射范围，我们可以有机会在某点处构造简单的层叠结构 (也即罐形磁体)，其中采用Fe基衬垫材料构造磁体--这″缩短″了磁通 量，将其向前发射。Fe组分可以是简单的板片或者可以是吊桶，其向 前推动磁体以十倍地增大强度。Fe基吊桶(非常低的碳钢)由塑料隔 膜与磁体的外围隔离。

图9B和9C示出了罐形磁体构造，其包括卷簧。在该实施例中″ 吊桶″45容纳磁化的部分8′，其是导电触头8的背面。电信号经由设置 在印刷电路板衬底48上的导电迹线47从电触头8传送至内部子组件 中的端子或者从该端子传送至电触头8。

回头参照图8，可以看到外壳25的面向内部的构造为使每个触头 8的平移移动约束在外壳25的内表面与内部子组件的相对表面之间的 空间中。

图9A示出了变形例的弹簧托架构造，其中卷簧40由粘附剂直接 地附接至每个触头8的背面，或者通过卡扣至针头上或者通过固定至 附接到磁体背面的金属(钢)载体。弹簧的另一端随后附接至由电路 板35提供的触头。

插座10包括电触头构造，其包括基本上位于孔口6和7中间的两 个磁化电触头8。电触头8沿基本上正交于孔口6和7间隔方向的方向 而间隔开。磁化电触头的一个是正面面向北极的表面，而另一个磁化 电触头8提供正面面向南极的表面。触头8可平移地保持在插座的正 表面或接口24中。触头的磁化在使用中用于提供保持力以帮助将插头 保持在与插座连接的条件下。然而，由磁化提供的保持力并未足够大 得防止插头从音频插孔插座脱离。电触头8设置为用于经由面对面的 接触或紧密的接触而与插头1的电触头3电对接。应该知晓的是尽管 磁性触头8的每一个可以是导电材料诸如Fe的单一(含铁)磁化块件， 在其他实施例中其可以包括两部分构造，该两部分构造包括导电的并 且设计用于传导电信号的第一部分、以及磁性的第二部分，其中区分 的第一部分主要地用于传导电信号而第二部分用于提供磁性吸引。例 如第一部分可以位于中间并且第二部分是围绕第一部分的环形形状， 或者反之亦然。两个部分可以形成不同的层，一个在另一个顶部上。

有利地，电触头8通过由弹簧托架30的环形构造31定位而保持 在合适位置中。这避免需要将电触头焊接在合适位置(这样的话这可 能使得电触头的磁场强度退化)。

孔口6和7以及磁化的电触头8设置在电绝缘部分14中，电绝缘 部分14使这些特征保持相互电绝缘。

插头1借由电缆20连接至音频耳机。

参照图7、8和9A。插座10包括电缆/布线，其连接至来自车载乘 客娱乐系统的音频驱动信号源。在每个孔口6和7内，设置了许多电 端子，所述电端子沿着插座中凹陷区域的长度而间隔开并且设置为用 于与各自的电插头的插脚的接触区域接触。如图7和11中可见，插座 内每个电触头由参考数字12a、12b和12c示出，它们沿着插座的每个 各自的部件的深度间隔开。触头设置成根据插脚的长度而与插头插入 触头中的不同导电部分接触。从图2中也可见，如虚线所示，插头外 壳内的布线连接至每个插脚4和5以及触头3。

在使用中，插座10安装在飞行器中的乘客座椅中或与其相邻。要 是乘客希望使用机载娱乐系统，他可以将(他的音频耳机的)插头1 推入插座10中。如此，插脚4和5容纳在各自的孔口6和7中，并且 触头3a和3b以面对面接触(电连接)的形式而由电触头8接收，并 且由磁性吸引而保持在一起。在插头1并未附接至插座10的情况下， 电触头8的面向前面的表面与外部外壳25的接口24基本上齐平。在 弹簧托架未变形的条件下，通过作用在每个触头8的肩部上的弹簧托 架、而实现触头8的在脱离、未连接条件下的该定位。一旦使得触头 3a和3b对准并且靠近各自的触头8，磁性吸引力就使得触头8抵抗弹 簧托架的恢复力而向外平移。当已连接和附接时，每个触头8的面向 外的表面分别与其配对的接触表面3a和3b保持紧密的、面对面的接 触。在该条件下，每个电触头8抵抗弹簧托架施加的恢复力而维持稍微从接口24突出。

磁性吸引力存在于插座和插头之间。这确保当使用时维持插头1 连接至插座10。克服磁性吸引并使得插头从插座脱离所需的力大约是5N。应该知晓的是该脱离力大于由弹簧托架所施加的恢复弹簧力。在 用户戴耳机时意外地超出电缆长度而移动的情况下，这将使得拉力施 加至插头1。这可能由于用户尝试从他座位起身、但是在这样做之前忘 记移除耳机而发生。采用传统的插头的情况下，这将潜在地导致施加 至耳机、电缆和插头的损坏力，因为插头将会保持在插座中。然而， 采用插头1的情况下，由插座容纳的插脚4和5的长度、以及磁性保 持力的强度使得当该拉力施加至插头时，插头以快速释放的方式从插 座脱离，并且因此最小化了将施加的潜在的损坏力。有利地，即使以 高角度将拉力施加至插头(也即不与插脚的纵向轴线对准因此减小拉 力/向量分量)，插头将仍然脱离。电缆入口套管9的有效长度有利于快 速释放过程，电缆入口套管9使得杠杆作用施加至插头，由此进一步 促进脱离。以该方式，插脚4和5枢轴离开它们各自的插座凹部。电 缆入口套管9可以是半刚性或柔性构造。

有利地，插座10是向后可兼容的，其也能够允许与已知的插头(具 有电插脚)一起使用，例如包括这样类型的插脚，其中各个端子沿着 插脚长度间隔(并且相互电绝缘)。在这点上参照图11和12。一旦插 入该已知类型插头，该(已知的)插脚的端子或每个端子将接触各自 的位于孔口内部的端子触头。插座10因此具有接收插头1或已知类型 插头而不限于使用前者的多功能性。通过示例的方式，图12示出了已 知的″标准″双插脚插头50，其中其两个插脚51和52的每一个包括两 个电触头(相互电绝缘的套管触头和尖端触头)。有利地，插座10能 够容纳该插头，并且完全与其配合。插座10也与单个插脚插头(诸如 3.5mm立体声插头)可兼容。为了实现该多插头可兼容性，设置插座 内端子的布线以使得来自多触头插脚(它们是单插脚插头或双插脚插 头)的信号按正确路径发送。当插脚51和52被插入插座10时，每个 插脚的尖端部分和套管部分的每一者将与每个插座触头12c和12b电 接触。当插头1被插入插座10中时，每个插脚4和5将仅与每个各自 的插座凹部的内部端子12c接触。

在插座10的变形实施例中，可以以通常的三角形构造设置三个容 纳插脚的凹部，其中电触头8设置在插头的中间的接口区域中。该实 施例100的示例示出在图13中，其中特征101和102是插脚容纳孔口 并且特征108是磁性电触头。

参照图14、15和16，其示出了插座的另外变形实施例，但是均包 括磁性吸引电触头的潜在功能，所述电触头用于将插头保持至插座以 及传送电信号。在图14中，插座200包括设置在接口224上的两个客 户定制形状的电触头208，并且进一步包括电插脚容纳凹部206和207。 图15示出了插座300，其包括单个电插脚容纳凹部306，设置在接口 324上的两个间隔开的磁性电触头308在该电插脚容纳凹部的两侧。最 后，图16示出了插座400，该插座包括接口424，接口424自身包括 四个间隔开的磁性电触头408。接口424进一步包括定位锁销401a和 定位凹部410b。图中的410a和410b设置为用于与在配对连接器上的 配对构造接合，该配对连接器自身也包括四个电连接器，该电连接器 设置为由电触头408磁性地吸引。

尽管以上实施例在头戴式耳机的领域实现特别的应用(并且在(飞 机上或其他)乘客娱乐领域中特别有利)，但是修改的实施例也在通常 用于传输数据，或者实际的任何电信号而不仅是音频信号和/或电力的 插头和插座构造中而实现应用。这可以通过在插座的每个孔口的至少 两个接触之间提供连接而实现，从而使得对于与插座10兼容的每个不同类型的插头来说电信号都按正确的路线传送。

Claims (20)

1.一种电连接器，包括两个电触头，所述两个电触头为配对电连接器提供电连接；所述电触头设置为用于与所述配对电连接器的配对电触头对接，并且所述电触头设置为用于当附接至所述电连接器时磁性地保持至所述配对电连接器，以及设置为用于提供与所述配对电连接器的电连接，并且

所述电连接器包括电插座，并且其中电触头中的每一个安装为用于平移移动，所述电触头设置为用于当连接至所述配对电连接器时允许并准许平移移动的范围，

其中，所述电连接器包括弹簧托架，所述弹簧托架设置为用于为每个电触头的平移移动提供恢复用的反力，以及用于提供至内部子组件的电路的电气通路，

所述配对电连接器包括用于电气设备的电插头，所述电插头包括外壳和两个电插脚，所述电插脚从所述外壳的接口延伸以被插座容纳并且与其形成电连接，

并且所述插头进一步包括也设置为用于与所述插座电接触的两个电触头，其中所述插脚比所述电触头更长，

并且进一步地其中所述插脚设置为用于促进所述插头从插座分离，进一步其中所述电触头设置为用于被磁性地吸引至所述插座并且因此在所述插头和所述插座之间提供磁性保持力，

并且所述电触头设置为用于传送电信号。

2.根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述电触头的每一个包括设置为用于与所述配对电连接器对接的基本上平坦的表面。

3.根据权利要求1或2所述的电连接器，其中，所述电触头的每一个设置为用于传送电信号。

4.根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述电触头的每一个包括设置为用于与所述配对电连接器的配对电触头紧密接触的基本上平坦的表面。

5.根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述电触头设置为用于传送音频信号、数据信号、驱动信号和返回信号中的至少一个。

6.根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述电触头的每一个安装为用于平移移动。

7.根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述弹簧托架借助导电通路的方式提供来自所述电触头的电连接。

8.根据权利要求1所述的电连接器，其中，弹簧托架设置成使得在使用中一旦开始与配对电连接器连接，所述电触头就抵抗弹簧力作用而平移。

9.根据权利要求8所述的电连接器，其中，所述弹簧托架设置为当所述配对电连接器从所述电连接器分离时向所述电触头提供恢复力，促使所述电触头从所述电连接器的接口向内平移。

10.根据权利要求1所述的电连接器，其包括一个或两个电插脚容纳凹部。

11.根据权利要求10所述的电连接器，其中，所述电触头被间隔开。

12.根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述电触头的每一个包括基本上圆柱形构造或基本上圆柱形部分。

13.根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述电触头包括导电的磁性或磁化材料。

14.根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述电触头是基本上扁平的。

15.根据权利要求1或14所述的电连接器，其中，所述电触头具有基本上可忽略的长度。

16.根据权利要求1或14所述的电连接器，其中，在设置两个电插脚的情况下，所述两个电插脚具有基本上相同的长度。

17.根据权利要求1或14所述的电连接器，其中，所述电触头的每一者包括各自的金属板。

18.根据权利要求1所述的电连接器，其中，所述电触头设置为用于提供与所述插座接触的面对面的连接。

19.根据权利要求1或14所述的电连接器，其中，至少一个电插脚设置为用于提供返回信号连接。

20.根据权利要求1所述的电连接器，其包括电插座，并且设置为用于能够与双插脚电插头和单插脚电插头二者兼容。

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