CN111742382B - 可转换力闩锁系统 - Google Patents

Abstract

可转换力闩锁系统包括两个互补的连接器主体。每个连接器主体都有第一配合表面，在第一配合表面下，两个系列的磁体以交替方向定向。闩锁系统的移动部分允许连接器主体和内部的磁体通过用户沿着预定运动路径的交互作用来改变它们的对准。在第一布置中，系列磁体对准，使得一个连接器主体的磁体被吸引到另一连接器主体的磁体。当使用者致动使移动部分变换时，第二布置将系列磁体定位，使得它们对准，使得一个连接器主体的磁体被另一连接器主体的磁体排斥。

Description

可转换力闩锁系统

技术领域

本说明书大体上涉及电连接器，并且更具体地涉及用于电连接器的可转换力闩锁系统。

相关申请信息

本申请要求2017年12月21日提交的美国临时申请62/608,958的权益，并且是该申请的继续案，其通过引用其整体并入本文。

背景技术

已知各种磁性闩锁系统，通常在诸如橱柜的技术领域中使用。美国专利3,790,197描述了一种磁性闩锁，该磁性闩锁用于将铰接构件保持在关闭位置。磁体在轴向方向上是可移动的，并且需要手动操作的构件，例如安装在枢轴上的杠杆，以便针对斥力改变磁体位置。

其他示例性磁性闩锁包括美国专利2,990,210，该专利描述了一种磁性闩锁，该磁性闩锁用于固定诸如橱柜、碗柜、衣柜或其他物体的旋转门的构件。美国专利2,877,041描述了一种用于冰箱门的磁性闩锁，其用于固定冰箱门以防止空气从柜体内泄漏。公开号2011/0193354的美国专利描述了一种磁性门闩锁装置。美国专利3,984,795描述了一种利用磁体的电磁特性的磁性闩锁结构。美国专利6,195,898描述了一种快速释放的磁性闩锁。美国专利5,909,100描述了一种用于电动车辆的充电连接器。

除了所述的磁性闩锁之外，还可以特别是在电连接器领域利用各种其他的用于闩锁连接器的机构。例如，螺纹闩锁，弹簧闩锁，手动闩锁，卡扣配合闩锁，扭锁机构和/或无闩锁机构。螺纹闩锁通常会在配合零件上增加螺纹以用于固位，需要工具进行配合和解除配合，并且要花费时间进行配合和解除配合。弹簧闩锁为具有弹簧机构的零件增加了锁定特征，以激活和停用用于配合和解除配合的锁。由于材料磨损以及弹簧由于配合和解除配合而退化，固位力通常会随着时间而降低，从而通常会缩短循环寿命。手动闩锁通常钩在物理挡块上以进行固位。这些类型的闩锁通常很难对齐，以确保它们处于正确的位置。卡扣配合闩锁特征通常需要工具才能解除配合。扭锁特征通常很难制造，并且由于材料随着时间的推移因配合和解除配合而磨损，具有较短的循环寿命。

最后，不使用闩锁并依靠接触保持来保持零件的配合，这种情况通常很难解除配合，因为它们需要克服接触保持。另外，由于因配合和解除配合而导致材料磨损以及随着时间的推移保持能力降低，因此所使用的触头具有较短的循环寿命。

附图说明

图1A是根据本公开的教导的闩锁系统的示例性第一连接器主体和第二连接器主体的透视图。

图1B是根据本公开的教导的闩锁系统的另一示例性第一连接器主体和第二连接器主体的透视图。

图2示出了图1A的示例性闩锁系统的第一连接器主体的配合表面的透视图。

图3示出了处于第一位置的图1A的示例性闩锁系统的第二连接器主体的配合表面的透视图。

图4示出了处于第二位置的图1A的示例性闩锁系统的第二连接器主体的配合表面的另一透视图。

图5A示出了图1A的示例性闩锁系统的第二连接器主体的配合表面的第一透视图，示出了处于第一位置的运动引导特征。

图5B示出了图1A的示例性闩锁系统的第二连接器主体的配合表面的第二透视图，示出了处于第二位置的运动引导特征。

图6示出了图1A的示例性闩锁系统的第一连接器主体的分解图。

图7示出了图1A的示例性闩锁系统的第二连接器主体的分解图。

图8是示出了使用者手动启动图1A的示例性闩锁系统的透视图。

图9是示出了使用者利用力致动接口机构的透视图。

具体实施方式

示例方法和装置的以下描述并不是为了将说明书的范围限制为本文详述的精确形式。相反，以下描述旨在是说明性的，以便其他人可以遵循其教导。

上述一些已知的现有技术的一些问题包括：连接器，特别是电连接器，趋于具有高的插拔力(mating and unmating force)。由于任何类型的连接器的尺寸，物理闩锁都很难脱离。物理闩锁还占用了一些设计所没有的大量空间。闩锁可能会磨损，无法保持连接并保持必要的连接力。闩锁在接合和脱开以及对准以确保闩锁处于适当位置的易用性方面也可能存在问题。

本文公开的示例性闩锁系统具有几乎无限的循环寿命以及一致的保持力，并且易于插入和拔出。更具体地，利用当前公开的磁体闩锁，闩锁的动作更容易，因为不同的磁极的吸引有助于将连接器对准和拉在一起，这使得其易于配合。具有交替的磁极的磁体的布置是一种允许力根据需要在吸引和排斥之间切换的模式。然后，相同磁极的排斥可用于将连接器彼此推开，从而使得解除配合更容易。通过将磁体放置成圆形图案，下面公开的一些示例可以帮助减小闩锁的整体尺寸，而不会牺牲闩锁的强度。最后，不会因插入和拔出而损坏或磨损磁体，并且在正常情况下磁体不会随时间损失强度。此特征使示例性闩锁系统具有一致的保持力和几乎无限的循环寿命。

在本公开中，在图1A所示的示例中，交替的磁极以圆形图案被分配，并且被布置成具有磁性取向，这使得该闩锁系统很独特。选择圆形图案而非其他图案以提供具有最紧凑尺寸的最大闩锁强度，但是下面示出并讨论了其他示例，因为它们可能更有益于特定用户的需求。该示例性装置在单个应用中利用了磁体的吸引和排斥特性，并且还允许通过连接器的闩锁部分的简单旋转、平移或其他移动，根据需要将力在吸引和排斥之间容易地切换。

在这些示例中，所有磁体在配合和未配合情况下都完全封闭在闩锁中。这为磁体提供了额外的保护，并使闩锁保持清洁并易于维护，从而使闩锁具有长的使用寿命。

另外，在本闩锁系统的一个示例中，闩锁在连接器的外部，其更易于用手接近用于旋转解锁。这消除了对于用于解锁的内部连接的附加机构的需要，这使得闩锁具有更紧凑的尺寸，并且由于所涉及的部件较少而降低了制造成本。

现在参考附图，图1A和1B示出了体现根据本公开的教导的可转换力闩锁系统的一个示例的一对连接器的两个示例。在该示例中，闩锁系统包括两个匹配的连接器主体，在图1A中，示出为第一连接器主体102和第二连接器主体104。第一连接器主体102和第二连接器主体104在配合表面106、108处连接，从而连接各个电连接器110。

第一连接器主体102和第二连接器主体104适于以互补的形状配合，使得第一连接器主体102的形式牢固地将第二连接器主体104的突起容纳在凹部内。在一些示例中，第一连接器102和第二连接器104的连接是轻微的压配合，使得连接器在连接时不能相对于彼此移动。

第一连接器主体102和第二连接器主体104中的一些具有至少两个可能的子部分：容纳电触头110的连接部分112和闩锁部分114。闩锁部分114通常位于连接部分112周围。在所示的示例中，第二连接主体104具有移动的闩锁部分114。在闩锁系统100的其他示例中，闩锁部分可以滑动以线性平移，或者可以通过本领域普通技术人员可以理解的任何其他合适的方式移动。在彼此面对的侧面上，第一连接器主体102和第二连接器主体104各自具有分别围绕电触头110定位的配合表面106和108。这些是在图1A所示的示例中的各连接器主体102、104的外周附近的连接器主体102和104的闩锁部分114上的相对平坦的部分。配合表面用于使磁性闩锁机构的各部分适当地定向并且彼此足够接近，以便起作用。

本领域的普通技术人员将理解，所示示例中的电触头110只是可以使用的许多配置中的一种。可以在每个连接器主体102、104中容纳各种仪表及其布置的任何数量的电连接。本领域的普通技术人员还将理解，本公开的教导可以等同地应用于诸如数据、流体传输或其他合适的连接的其他类型的可释放连接。在本闩锁系统的一些示例中，连接器主体适于交换在内部启用的连接，从而允许例如插入不同的电连接器。

在每个连接器主体102、104中，作为闩锁部分114的一部分，有磁体位于配合表面106、108的正下方。在所示的示例中，闩锁部分114可以相对于连接部分112移动。在该示例中，闩锁部分114在该示例中的旋转允许一个连接主体104上的磁体相对于另一连接主体102重新定位。本领域普通技术人员将理解，磁体可以是任何类型的磁体，例如永久磁化的铁磁材料或稀土磁体。在本闩锁系统100的其他示例中，电磁体可以用于选择性地接合或反转磁极。

如图2-3所示，有处于不同方向的两个交替系列的磁体202和204。每个磁体，无论其形状和伴随的磁场如何，都具有北极和南极。磁体的取向基于磁极在磁体内如何定位以及在将磁体安装在连接器主体102、104中时磁极的相对组织。为了此次讨论，如果磁体的北极最接近相应配合表面106或108，则磁体被称为面朝上，如果磁体的南极最接近配合表面106或108，则磁体被称为面朝下。在图中，示出的绿色圆圈表示北磁极，紫色圆圈代表南磁极，仅用于可视化。仅出于图示的目的，磁铁在图2和图3中露出，但如图6-7所示，在一些示例中被具有螺钉602的盖600包围。磁体可以根据需要通过任何其他方式暴露、部分暴露或完全封闭和固定。

如在附图中示出的示例性可转换力闩锁系统中，系列磁体中的每一个以交替模式放置。以与连接器主体102中相似的方式在相对的连接器主体104上重复此模式。在所示示例中，磁体以圆形模式放置在连接器主体102上，第一系列磁体的北极最接近配合表面106，“面朝上”，第二系列磁体的南极最接近配合表面106，“面朝下”。

该布置能够实现不同的用途，这取决于一个连接主体上的磁体相对于另一个的布置(取决于移动闩锁部分114的位置)。如图3所示，在第一布置中，在每个连接器主体102、104上具有相反磁极的各个交替系列中的磁体彼此面对，以帮助将闩锁系统100保持在一起。因此，第一系列磁体和第二系列磁体在第一位置分别与第三系列磁体和第四系列磁体对准，使得第一系列磁体和第二系列磁体被吸引至第三系列磁体和第四系列磁体。

相反，闩锁部分114可以沿着预定的运动路径移动以改变磁体的对准。在图3所示的示例中，闩锁部分可以旋转以将每个系列202和204中的磁体从面对相反的磁极变换到面对相同的带电磁极，到图4所示的位置。相似的磁极的排斥有助于使闩锁系统100分离。因而，图4所示的第二布置使得第一系列磁体和第二系列磁体在第二位置分别与第四系列磁体和第三系列磁体对准，使得第一系列磁体和第二系列磁体被第三系列磁体和第四系列磁体排斥。在本发明的一些示例中，可以添加锁定机构以防止用户不期望的旋转。

通过允许磁性吸引和排斥，该连接允许辅助连接和分离。在配合期间，来自两个连接器主体102、104的不同磁极的吸引自动将部件拉在一起，这使得它们易于配合。即使连接器主体102、104上的磁体不能完美对齐，当闩锁彼此靠近时，磁体的排斥将相同磁极彼此推开，并且磁体的吸引将不同的磁极拉在一起。这种推/拉效果迫使闩锁2自动旋转，并使闩锁2中的所有磁体与闩锁1对齐以进行配合。所有磁体对的吸引的组合也可以作为保持力保持零件配合。

当磁体与相反的磁极对准时，吸引力有助于将连接器主体正确地彼此安置。当磁体对准相同的磁极时，排斥力有助于将连接器推开。磁体从而在不需要求用户施加足够的力的情况下，通过减小连接连接器所需的力来提高使用者连接这些连接器的能力。

对于任何尺寸的可缩放的闩锁系统100，闩锁部分114在连接器主体的外部，可用手接近以旋转解开闩锁。这消除了对诸如触发器或接合释放单元之类的用于解锁的内部连接的附加机构的需要，这使得可转换力闩锁系统具有更紧凑的尺寸，并且由于所涉及的组件更少而具有降低的制造成本。在图8中示出了使用的这样的示例性闩锁系统100。在一些实施方式中，连接器主体104还包括力致动接口机构，例如手柄或凸片，以更容易地利用闩锁部分114。这种示例性闩锁系统100在图1B中示出并且在图9中使用具有手柄902的第二连接器主体104'。

图3所示的连接器主体104的闩锁部分114的运动将通过包括运动挡块502的一系列运动导向件限制在示出的示例中。挡块502是第二连接器主体104的突出部分，该突出部分插入第二连接器主体104中的匹配凹部504中。确定挡块502和凹部504的形状和尺寸，以允许磁体在上述讨论的每个对准之间变换。例如，当闩锁系统100旋转到图4中所示的位置时，挡块502和凹部504以及连接器主体102和104本身的形状形成预定的运动路径，该预定的运动路径沿着吸引位置和排斥位置之间的适当变换来指引和引导用户交互。旋转后，相应的连接器主体102中的所有磁体都具有与相应的连接器主体104中的相应配合磁体完全相同的磁极。

如图1A-图5所示，两个连接器主体102、104均具有所示的旋转对准特征300。如图1A所示，因为磁体被放置成圆形模式，所以只要磁体对准，带有闩锁的零件就可以在多个方向上配合。在一些示例中包括旋转对准特征(例如图1A中所示的特征)，这些特征被添加到连接器主体102、104以防止它们以错误的方向配合。在所示示例中，对准特征将配合表面从理想的圆形更改为“D”形。当两个连接器以错误的方向配合时，“D”形上的平面与圆形干涉。它们只能在平面彼此对齐时配合。对准特征可以根据需要具有任何其他形式、形状或装置。在一些示例中包括这些旋转对准特征(例如图1A中所示的特征)，这些特征被添加到连接器主体102、104以防止它们以错误的方向配合。

系列磁体202、204的布置可以包括所使用的磁体的尺寸、形状和总数的许多组合，并且可以基于应用而变化。所使用的螺钉或任何其他合适的紧固件的大小和总数也可以根据要求而变化。例如，根据本发明的教导的另一示例性闩锁系统100可以包括仅仅两个以相反方向定向的磁体。在闩锁系统100的其他示例中，交替系列的磁体可以布置成具有向上和向下面对的磁体的重复图案的其他形状。在一些示例中，磁体被布置成两排，并且连接器主体102、104可以被成形为使得能够进行平移运动以改变磁体相对于彼此的对准。本领域普通技术人员还将理解，如果根据本公开的教导使用，任何重复图案和约束的组合将是合适的。

尽管本文已经描述了某些示例方法和装置，但是该专利的覆盖范围不限于此。相反，该专利涵盖从字面上或在等同原则下完全落入所附权利要求的范围内的所有方法、设备和制品。

Claims (16)

1.一种可转换力闩锁系统，包括：

第一连接器主体，其具有第一配合表面，所述第一连接器主体还包括：第一系列至少一个磁体，具有北极和南极的每个第一磁体在第一方向上取向，设置在第一连接器主体内并靠近第一配合表面；第二系列至少一个磁体，具有北极和南极的每个第二磁体在不同于第一方向的第二方向上取向，设置在第一连接器主体内；和

第二连接器主体，其具有第二配合表面，所述第二连接器主体还包括：第三系列至少一个磁体，具有北极和南极的每个第三磁体在第一方向上取向，以与第一系列的布置互补的方式靠近第二配合表面并设置在第二连接器主体内；第四系列至少一个磁体，具有北极和南极的每个第四磁体在与第一方向不同的第二方向上取向，并且以与第二系列互补的方式布置在连接器主体内；

其中在第一布置中，第一系列磁体和第二系列磁体在第一位置分别与第三系列磁体和第四系列磁体对准，使得第一系列磁体和第二系列磁体被吸引至第三系列磁体和第四系列磁体；

其中在第二布置中，第一系列磁体和第二系列磁体在第二位置分别与第四系列磁体和第三系列磁体对准，使得第一系列磁体和第二系列磁体被第三系列磁体和第四系列磁体排斥；以及

其中第一连接器主体或第二连接器主体包括闩锁部分，所述闩锁部分构造为沿预定运动路径直接地接收旋转用户交互，其中第一连接器主体或第二连接器主体配置为响应于旋转用户交互在第一位置到第二位置之间移动。

2.根据权利要求1所述的可转换力闩锁系统，其中所述第一系列或第二系列的至少一个磁体中的至少一个是电磁体。

3.根据权利要求1所述的可转换力闩锁系统，其中所述第一系列或第二系列的至少一个磁体中的至少一个是永磁体。

4.根据权利要求3所述的可转换力闩锁系统，其中所述永磁体是稀土磁体、铝镍钴磁体或陶瓷磁体。

5.根据权利要求1所述的可转换力闩锁系统，还包括力致动接口机构。

6.根据权利要求5所述的可转换力闩锁系统，其中所述力致动接口机构是凸片或手柄。

7.根据权利要求1所述的可转换力闩锁系统，其中所述第一连接器主体还包括运动引导件，以限制第一连接器沿着预定运动路径的运动。

8.根据权利要求1所述的可转换力闩锁系统，其中第一系列磁体和第二系列磁体布置成圆形。

9.根据权利要求1所述的可转换力闩锁系统，其中第一系列磁体和第二系列磁体布置成一条线。

10.根据权利要求1所述的可转换力闩锁系统，其中第一系列磁体和第二系列磁体以交替模式布置。

11.根据权利要求1所述的可转换力闩锁系统，还包括在每个连接器主体上的至少一个电触头。

12.根据权利要求11所述的可转换力闩锁系统，还包括定位在第一连接器和第二连接器内的电触头的可互换组合。

13.根据权利要求12所述的可转换力闩锁系统，还包括运动隔离系统，其中在第一连接器沿着预定运动路径的相对运动期间，电触头没有相对运动。

14.根据权利要求1所述的可转换力闩锁系统，还包括锁定机构，以防止沿着预定引导路径的运动。

15.根据权利要求1所述的可转换力闩锁系统，其中磁体形成在连接器主体内。

16.一种用于电连接器的可转换力闩锁系统，包括：

第一连接器主体，在其一侧上具有第一配合表面，所述第一配合表面基本上围绕第一电触头定位；

第一连接器主体包括第一系列磁体和第二系列磁体，每个系列中至少有一个磁体，每个磁体具有北极和南极，第一系列磁体和第二系列磁体设置为圆形，其中第一系列磁体和第二系列磁体以交替的方式位于第一连接器主体内，其中，第一系列磁体沿第一方向取向，第二系列磁体沿与第一方向相反的第二方向取向；

第二连接器主体，在其一侧上具有第二配合表面和运动导向件，所述第二配合表面基本上围绕第二电触头定位；第二配合表面形成为与第一配合表面和第一电触头互补；和

第二连接器主体包括第三系列磁体和第四系列磁体，每个系列中有至少一个磁体，每个磁体具有北极和南极，第三系列磁体和第四系列磁体设置为圆形，其中第三系列磁体和第四系列磁体以交替的方式位于第二连接器主体内，其中第三系列磁体沿第一方向取向，而第四系列磁体沿与第一方向相反的第二方向取向，

其中在第一布置中，第一系列磁体和第二系列磁体在第一位置分别与第三系列磁体和第四系列磁体对准，使得第一系列磁体和第二系列磁体被吸引至第三系列磁体和第四系列磁体；

其中在第二布置中，第一系列磁体和第二系列磁体分别在第二位置与第四系列磁体和第三系列磁体对准，使得第一系列磁体和第二系列磁体被第三系列磁体和第四系列磁体排斥；以及

其中第一连接器主体或第二连接器主体包括闩锁部分，所述闩锁部分构造为沿预定运动路径直接地接收旋转用户交互，其中第一连接器主体或第二连接器主体配置为响应于旋转用户交互在第一位置到第二位置之间移动。

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