JP2013504857A - 離脱式電気コネクター - Google Patents

Abstract

周辺デバイス１６のコード１８に対してターミナルを電気的に接続するための電気コネクター１２であって、電気コネクター１２は、プラグ部材２０と、このプラグ部材２０に対して回動可能に取り付けられたレバーアーム４０と、付勢部材４４とを含む。プラグ部材２０およびレバーアーム４０はそれぞれ、ターミナルの相補的面と係合するよう構成された係合爪３６,３８を含み、かつ、付勢部材４４は、係合爪３６,３８をターミナルの相補的表面に対して近接させるためにレバーアーム４０に付勢力を加える。レバーアーム４０は、有利なことには、ターミナルからプラグ部材２０を取り外すためにユーザーが付勢力に抗して解除力を加えるための輪郭取りされた凹状プロファイル４８を備えた第１の把持面５２を含む。第２の面７２は、ユーザーの指と係合しかつグリップバンプ７７を形成するための凹状面７４,７６を含む。

Description

本発明は、概して、コネクターに、さらに詳しくは、ウェアラブル、ポータブルおよび／またはモバイルコンピューターおよび周辺デバイスを伴う用途を持つ電気コネクターに関する。

ウェアラブル、ポータブルおよび／またはモバイルコンピューターデバイスおよびターミナルは、さまざまな業務のために使用される。そうしたポータブルコンピューターは、それらに所望の計算およびデータ処理機能を付与しながら、それらを使用するワーカーが機動性を得ることを可能とする。さらに、さまざまなポータブルコンピューターは、より大型の、より集中化されたコンピューターシステムへの通信リンクを提供し、そして、絶えず数が増加するワーカーおよび通信業務のために実現されている。

当業者にとっては自明であるように、本発明は広範な用途に適用性を有するが、ウェアラブルあるいはポータブルコンピューターのための特定の用途のある実例は、音声指示あるいは音声支援作業である。集中化された作業管理システムは、作業管理およびデータ管理および貯蔵のための中央コンピューターシステムと、中央システムと連係する複数のポータブルコンピューターと、ポータブルコンピューターおよび中央システムを使用しかつそれと連係するワーカーおよびその他の人々との組み合わせを含む。

中央システムとユーザーとの間のインターフェースを提供するために、多数の作業を完遂するとき、ポータブルコンピューターがユーザーによって装着されかつ使用される。音声ベースシステムにおいて、ポータブルコンピューターは中央システムから直に情報を獲得し、そしてユーザーのための音声あるいはテキストコマンドへと情報を変換する。ワイヤレスリンクを介して、ユーザーへのコマンドおよびユーザーからの応答がシステムとポータブルコンピューターとの間でやり取りされる。音声ベースシステムにおける通信のために、たとえば、ユーザーはヘッドセット(これはユーザーのウェアラブルコンピューターに接続される)を装着する。ヘッドセットを介して、ユーザーは、音声指示を受け取り、質問を発し、仕事の進捗を報告し、作業状況を報告し、そしてその他のデータを提供しかつ獲得することができる。

ヘッドセットに加えて、実行される作業に依存して、しばしば、別な周辺デバイスがポータブルコンピューターに接続される。たとえば、バーコードリーダー、RFIDリーダーおよびその他のスキャナーが、システムにおいて相互通信するために、単独で、あるいいはヘッドセットと組み合わせて使用される。音声ベースシステムの例を説明のために開示するが、本発明は音声ベース用途以外の適用範囲を有する。

ヘッドセットなどの周辺デバイスは、しばしば、コードを用いてポータブルコンピューターに接続される。ヘッドセットに関して、コードは、概して、(たいていはベルトにあるいはユーザーのウエスト部分に装着される)コンピューターから、ヘッドセットが配置されるユーザーの頭部へと延在する。スキャナーあるいはリーダーなどの、その他の周辺デバイスに関して、コードはウエストにおけるポータブルコンピューターからユーザーの手元へと延在する。言うまでもなく、ユーザーは、自身の作業エリアあるいは施設の中で素早く動き回っており、そして、ある場合には、おそらく、フォークリフト、パレットローダーおよびその他の機器などの機器に飛び乗ったり飛び降りたりする。したがって、常に、コードが何らかの障害物に引っ掛かる可能性がある。これが生じると、コードは、周辺デバイスとの取り付けポイントから、あるいはポータブルコンピューターとの取り付けポイントから分離しようとする。概して、コードは、ヘッドセットなどの周辺器機に恒久的に取り付けられ、そして各ユーザーは自身のヘッドセットを所有する(たとえば個々の責任および／または衛生のため)。コードは、この場合、ポータブルコンピューターに差し込まれる。したがって、一般に、ポータブルコンピューターのプラグあるいはソケットにおいて分離が生じる。

米国特許第6,910,911号明細書

引っ掛かったコードおよびコード切り離しを適切に処理するための試みがなされた。だが、解決しなければならない競合問題が存在する。コードプラグがポータブルコンピューターソケットに強固に固定された場合、引っ掛かったコードは、実際、コンピューターハウジングからソケットを引き抜いてしまい、あるいは、さもなければ、ソケットおよびコンピューターにダメージを与えるであろう。これはコンピューターを動作不能とし、そして修理あるいは交換が必要となる。だが、ソケットにおけるアンカーポイントを強化すると、実際には、周辺デバイスに対する、その取り付け部から分離するようなコードによる引っ張りが生じ、これによって周辺デバイスが損傷する。

こうした問題を相殺し、そしてさもなければ解決するための試みの一例は、米国特許第6,910,911号(これは本願の譲受人が所有する)のコネクターにおいて提示されている。だが、当該特許のコネクターを、さらに改善することが依然として望ましい。コードに対して、そしてプラグおよびソケットに関して離脱あるいは引っ張り力が、いかなる方向に作用するかに関係なく、コードによって接続されるデバイス間の分離問題を解決することがさらに望ましい。さらに、コードが、ある程度の決まったバイアスによって引っ張られかつ応力を受ける動的環境において使用するためにコネクターおよびコード装備の堅牢さを改善することが望ましい。

図面(これは本明細書中に組み込まれかつその一部を構成する)は本発明の実施形態を示しており、以下の本発明の全般的な説明と共に、本発明の原理を説明する役割を果たす。

コードおよび本発明に係るコネクターを用いて接続されたポータブルコンピューターデバイスおよび周辺デバイスを示す図である。 図１の円で囲んだ領域２の拡大図であり、本発明の一実施形態に基づくコネクターを示している。 図２のコネクターのプラグ部材の斜視図である。 図２のコネクターのプラグ部材の側面図である。 図２のコネクターのプラグ部材の正面図である。 概して図２の線５Ａ‐５Ａおよび５Ｂ‐５Ｂに沿って取ったコネクターの断面図であり、互いに完全に分離されたプラグ部材およびソケット部分を示している。 図５のコネクターの断面図であり、結合直前のプラグ部材およびソケット部分を示している。 図５のテンション部材の断面図であり、一つに結合されたプラグ部材およびソケット部分を示している。 図２のコネクターの緊張レリーフの斜視図である。 ターミナルハウジング(断面)および係合爪(側面)の代表的寸法を示す図である。 第２の係合爪の代表的寸法を示す正面図である。

本発明を特定の実施形態に関連付けて説明するが、本発明は、ある特定のタイプのポータブルあるいはウェアラブルコンピューター、あるいはある特定のタイプの周辺デバイスに関する実施に限定されるものではない。本発明の原理は、これに限定されるわけではないが、ウェアラブル、ポータブルおよび／またはモバイルコンピューターおよびヘッドセットおよびスキャナー／リーダーを含む、さまざまな電子デバイスを接続するために使用できる。本発明の説明は、特許請求の範囲の記載によって規定される本発明の趣旨および範囲内に包含されるであろうように、全ての代替例、変更および等価構成をカバーすることを意図している。特に、本明細書中で説明した本発明のコンポーネントは数多くの異なる様式で配置できることは当業者にとって明白である。

図１を参照すると、本発明の離脱式(break-away)コネクター１２を含むウェアラブルコンピューター１０が示されている。ここではウェアラブルコンピューター１０に関して説明するが、例証的コネクター１２は、ワイヤあるいはコードによって互いに接続される電子デバイスに概ね適用可能であることは明らかである。ウェアラブルコンピューター１０は、ベルト１４あるいはその他のサポート上でワーカーによって装着可能であり、かつ、コード１８によって、ボイスヘッドセットなどの周辺デバイス１６に接続可能である。コード１８はヘッドセット１６に接続され、かつ、本発明の原理に基づいて離脱式コネクター１２によってコンピューター１０に対して接続される。ポータブルコンピューター１０および周辺デバイス１６は、ユーザーが、セントラルコンピューターシステムあるいはその他の情報システムと通信することを、そしてユーザーによって実施される活動に関する情報を送受信することを可能とする。

特定の用途および環境において、二つのデバイス１６,１８を接続するコード１８は引っ掛かったり、絡まったりすることがある。したがって、デバイス１６とコード１８とコンピューター１０との間の確実な電気的接続を実現するが、特定の離脱力にて離脱し、コンピューター１０、周辺デバイス１６あるいはコード１８に対する恒久的なダメージを抑止するためにコネクターがコンピューター１０から分離した状態となるコネクター１２を有することが好ましい。

本明細書中で開示・説明するように、代表的実施形態はボイスヘッドセットとして周辺デバイスを示しているが、他の周辺デバイス１６もまた本発明と共に同様に利用可能である。たとえば、コード１８を介してコンピューター１０に接続される、バーコードリーダー、スキャナー、プリンターおよびその他の周辺器機もまた、本発明の態様から利益を得るであろう。

図２は、二つの要素、プラグ部材２０およびソケット部分２２を備える代表的コネクター１２の細部を示している。プラグ部材２０およびソケット部分２２は、図２では、分かりやすくするために分離状態で示されている。有利なことに、プラグ部材２０は、このプラグ部材２０のたとえば導電性ピンなどの導電性電気コンタクト２４およびソケット部分２２の対応するコンタクト２６を介して、周辺デバイス１６とポータブルコンピューター１０との間の電気的接続を実現するために、ソケット部分２２に対して接続可能である。図示する実施形態では、ソケット部分２２はコンピューター１０のハウジング９８の一部として示されている。だが、ソケット部分２２は別な形態をとることができ、ハウジングの一部でなくてもよいが、依然として、それに対して連係可能に接続される。

コンピューター１０はシングルコネクター１２のためのソケット部分２２を有していてもよく、あるいは、図２に示すように、多重プラグ部分２０の接続のための多重ソケット部分２２を備えていてもよい。多重コネクター１２が使用される場合、プラグ部材２０およびソケット部分２２は、適切なプラグ部材２０がそのそれぞれのソケット部分２２に確実に接続されるように、キー２８および対応するキー溝あるいはキースロット３０をそれぞれ備えてもよい。

図３および図４は、目下の実施形態のプラグ部材２０の外観の詳細を示している。プラグ部材２０はプラグハウジング３２を含むが、これは、一つ以上の電気コネクターを有するコードあるいはケーブル１８の端部に対して取り付けられるよう構成される。緊張レリーフ３４がプラグハウジング３２の一端に設けられ、そしてまたコード１８と結合する。緊張レリーフ３４は、コネクターハウジング３２を用いてコード１８を保持するのを助け、そして、コード１８がプラグハウジング３２付近で、いかなる方向に曲げられた場合でも、コード１８の端部に対するストレスダメージを抑えるための概して長尺な円錐形プロファイルを有する。プラグ部材２０はさらに第１および第２の係合爪３６,３８を含むが、これは、本発明の原理に基づく離脱様式で、プラグ部材２０をソケット部分２２に対して固定するために使用される。爪３６,３８は、力面すなわち係合面６０の対向側面すなわち端部に配置される。

図３を参照すると、第１の係合爪３６が、たとえば、ハウジング３２と一体的に形成されることによって、プラグハウジング３２の一部分に設けられている。第２の係合爪３８はレバーアーム４０に設けられているが、これは、ピン４２あるいは別な軸によってプラグハウジング３２と回動可能に設けられている。第２の係合爪３８は、ハウジング３２上で第１の係合爪３６と実質的に向き合って配置されている。図４に最も分かりやすく示すように、第２の係合爪３８は、以下で説明するように面取りされた側方縁部１１４を含む。レバーアーム４０とプラグハウジング３２との間に配置された付勢部材すなわちスプリング４４は、それに結合された際にコネクター１２のソケット部分２２と係合するための第１のポジションに向かって一方向にレバーアーム４０を付勢するために、付勢力を加える。レバーアーム４０は、スプリング４４の力に抗してピン４２を中心としてアーム４０を回転させるために、レバーアーム４０を押し下げることによって、プラグ部材２０およびソケット部分２２を結合および分離させるための第２のポジションに向かって反対方向に回動させることができる。

レバーアーム４０はさらに、図３に示すように、輪郭取りされかつ概ね凹状プロファイル部分４８および隆起した後方レバー部分５０を含む上面４６を含む。凹状プロファイル部分４８および隆起した後方レバー部分５０は、ユーザーの親指を受けるよう構成された「ボウル」の形態の第１の把持面５２を協働で画定する。把持面５２は、レバーアーム４０が付勢力に抗して押し下げられるとき、ユーザーの親指のための望ましい輪郭を提供するよう構成される。図示する実施形態では、把持面５２は、レバーアーム４０に対するユーザーのグリップをさらに改善するために、複数の隆起したバンプ５４などの隆起した表面特徴部を含む。

図５ないし図７は、図２の代表的電気コネクター１２のプラグ部材２０およびソケット部分２２のさらなる詳細を示す断面図である。多重導体コード１８の個々の電気的導体５６は、個々の電気的コンタクト２４と電気的に結合されるように成端し、そしてプラグハウジング３２内で分離させられている。図示する代表的プラグ部材２０において、電気コンタクト２４は、ポゴ(pogo)ピンコンタクトなどの圧縮可能なコンタクトである。コンタクト２４は、プラグ部材２０の係合面６０に設けられた孔５８を経て突出する。コンタクト２４は、係合面６０に向かう方向にピン２４を付勢する個々の付勢部材すなわちスプリング６２を有し、かつ、それはまた、プラグ部材２０がソケット部分２２と結合した際にコンタクト２４が変位させられることを可能とする。これは、プラグ部材とソケット部分との間の堅固な電気的接触を保証する。

各コンタクト２４は、プラグハウジング３２に設けられた対応するキャビティ６６内に圧入された、ハンダカップなどのインサート６４を備える。図示する実施形態では、プレート構造体６３がハウジング３２内に圧入される。プレート構造体６３はキャビティ６６を形成し、かつ、係合面６０の少なくとも一部を形成する。各スプリング６２はインサート内に収容され、かつ、係合面６０に向かってコンタクトを付勢するために、インサート６４と個々のコンタクト２４との間で圧縮される。インサート６４はまた、多重導体コード１８の各導体５６を、電気的コンタクト２４の対応するものと電気的に結合する。インサート６４はさらに、コンタクト２４の周りで、関連するキャビティ６６内に水分が浸み込むのを阻止するために、各導体５６と対応するコンタクト２４との間の接点を密封するように機能する。

引き続き図５ないし図７を参照すると、プラグハウジング３２は、付勢部材４４およびレバーアーム４０を収容するよう構成されたレバーキャビティ６８を含む。プラグハウジング４０の適所において付勢部材４４を保持するのを助けるために、突起７０がレバーアーム４０の一端に形成されている。プラグ部材２０をソケット部分２２と係合させるかあるいは係合解除させるために、図５に示すようなポジションへと付勢部材に抗してレバーアーム４０を回動させたとき、凹状プロファイル４８の隆起した後方レバー部分５０は、レバーキャビティ６９の高さＨの上に依然として突出する(図３Ａ参照)。これは、ユーザーが、レバーアーム４０の回転に伴う全ての位置において、第１の把持面５２に対する良好なグリップを維持することを可能とする。

把持面５２の隆起したレバー部分５０は、本発明のプラグ２０に対して著しい利益をもたらす。隆起したレバー部分５０は、プラグ部材に親指グリップを提供するための「ボウル」を形成するだけでなく、レバー部分５０はまた、レバーアーム４０の移動ならびにプラグの係合および離脱を通じてユーザーのための触感を提供する。レバーアームが完全に押し下げられたときでさえ、ユーザーの親指は、ソケット部分から離れるようプラグ部材２０を引っ張るために、あるいはプラグ部材をソケット部分と係合させるために、把持面５２と係合した状態のままでいることが可能である。

図３および図５〜図７に示すように、プラグ部材２０はまた、レバーアーム４０および第１の把持面５２と概ね対向する第２の把持面７２を含む。図示する実施形態では、第２の把持面７２は、プラグハウジング３２に形成された凹状面７４、および緊張レリーフ３４に形成された別な凹状面７６を含む輪郭取りされたプロファイルを有する。凹状面７４,７６は協働でグリップ「バンプ」７７を形成する。凹状面７４,７６およびグリップバンプ７７は、ユーザーの親指が第１の把持面５２を押圧するとき、ユーザーの指と心地よく係合するよう構成されている。これは、レバーアーム４０を押し下げるのに、そしてソケット部分２２からプラグ部材２０を分離させるかあるいは係合させるのに最も効率のよいポジションでユーザーの手を維持し、これによってコネクターは、より人間工学的に優れたものとなる。

人間工学的設計は、コード１８への離脱力によってプラグ部材２０とソケット部分２２との間の接続を断つ代わりに、プラグ部材２０を取り外すかあるいは引き抜くためのレバーアーム４０の手動操作を促進する。第２の把持面７２はまた、グリップ摩擦を増大させ適切なグリップを保証するために、第１の把持面５２のように隆起したバンプ５４を含んでいてもよい。図示する実施形態は、緊張レリーフ３４およびグリップバンプ７７を形成するハウジング３２を示しているが、グリップバンプ７７はまた、完全にハウジング上に形成されてもよい。

第１の把持面５２を形成するレバーアーム４０と、対向する第２の把持面７２との独特の組み合わせは、プラグ部材２０がソケット部分２２から分離させられるか引き抜かれるときに、本発明のさらなる利益をもたらす。特に、レバーアームに形成された対向するボウルと、第２の把持面７２に形成されたグリップバンプとは、レバーアーム４０が押し下げられたときに、プラグ部材への後方に向かう力を生み出す。図３Ａを参照すると、第２の部分に対してレバーアーム４０を撓めるためにプラグ部材２０を押し付けることによって、凹状部分４８および隆起した後方レバー部分５０において、そしてさらに凹状面７４およびグリップバンプ７７において力がもたらされ、これによって、ソケット部分２２から離れるようにプラグ部材２０を誘導するために図３Ａにおける矢印７５の方向の後ろ向きの力が生じる。これによって、より効率的なプラグ部材２０の取り外しすなわち引き抜きがさらに促進される。プラグ部材２０の効率的なグリップをさらに容易にするために、プラグハウジング３２はまた、図３Ａから分かるように、それ自身に形成された隆起部３３を含む。

図８と共に図５ないし図７を引き続き参照すると、緊張レリーフ３４の細部が示されている。周辺デバイス１６のコード１８は、個々の導体５６を取り囲みかつそれを収容する少なくとも一つの外側絶縁層７８と、少なくとも一つのテンション部材８０とを含んでいる。テンション部材８０(これは、たとえば、ケブラー(商標)テンション部材であってもよい)は、導体５６を保護するために、ケーブルあるいはコード１８に掛かるテンションを吸収するよう構成されている。

本発明のある態様によれば、テンション部材８０はプラグ部材に組み込まれ、この結果、プラグ部材におけるコード１８への過大なテンションはテンション部材８０へと伝達される。特に、テンション部材８０は、プラグ部材を用いて、特にプラグ部材の要素を用いて、コード１８がプラグ部材２０へと成端する端部において固定される。本発明の一実施形態において、テンション部材８０の端部は、コード１８のターミナル端部から、そして絶縁層８０の端部から引き抜かれ、このターミナル端部に固定される。さらに、テンション部材８０は、テンション部材が適切に緊張させられ、かつ、コード１８へのテンション力を吸収することを保証するために、それがプラグ部材と接続されるときに付勢される。このために、テンション部材８０は、コードを成端するとき、別個の導体と共に露出させられる。

図８を参照すると、個々の導体５６とプラグ部材２０内の電気的コンタクト２４との間の先に説明した接続部を形成するために、コード１８の一端は絶縁層７８が剥き取られる。絶縁増７８は一つ以上の層であってもよく、層７８は最外層として説明する。コード１８の絶縁層は、導体５６およびテンション部材８０を露出させるために、コード１８のターミナル端部において剥離させられる。たとえばコイルスプリング８４などの緊張要素が、コードの端部８２と係合するように配置されてもよく、これによって導体５６およびテンション部材８０は図８に示すようにそれを通って延在する。テンション部材８０の露出端部８６はコイルスプリング８４を通って延在し、続いて反転させられてコード１８に沿って引き戻され、部分的にコイルスプリング８４を圧縮し、テンション部材１８を緊張させる。予め緊張させられたテンション部材８０が、コード１８の端部８２に続いて固定され、この結果、プラグ部材２０のプレモールド部分９０は、プラグ部材内のコードをさらに固定するために端部８２に対してモールドされてもよい。固定要素８８はテンション部材の端部を固定する。図８に示すような図示された実施形態において、リング８８のようなクリンプ部材は、コード部材１８の周囲に、そしてテンション部材８０の露出させられた事前緊張セクションの上に堅固に結合される。好ましくは、リング８８に対してかしめるか、さもなければコード端部８２に対してテンション部材８０の端部を固定する前に、スプリング８４はテンション部材８０への張力を維持するために圧縮される。プレモールド部分９０が、続いて、図５ないし図７に示すように、テンション部材の端部上に、コイルスプリング８４上に、クリンプ部材８８上に、そしてコード１８上にモールドされる。圧縮コイルスプリング８４およびテンション部材８０上のクリンプ部材８８によって維持される張力によって、コード１８が引き伸ばされるか、引っ張られるか、あるいは外部構造体に引っ掛かったとき、テンション部材８０がコード１８内で最初に緊張力を受ける部材となることが保証される。したがって、個々の導体５６に対するダメージの可能性は、本発明のプラグ部材によって著しく低減される。

コネクター１２は、上述したように、緊張レリーフ要素３４を含む。図示する実施形態では、緊張レリーフは、図５ないし図７に示すように、プラグハウジングの後方端部３４においてコード１８に対してオーバーモールドされている。特に、緊張レリーフ部分３４は、プレモールド部分９０の後部９１と同様、ハウジングと係合するためにハウジング３２の後方端部内へと延在するフランジセクション３５を有する。このようにして、緊張レリーフ３４は、プラグ部材２０の一部として固定される。図示した実施形態では、緊張レリーフは、概して円錐形である。なぜなら、それはコード１８へと次第に先細になっているからである。上述したように、図示した実施形態では、緊張レリーフ部分３４は、第２の把持面７２のセクションを形成するためにグリップバンプ７７の一部を形成する。緊張レリーフ部分３４はまた、その後方縁部において、レバーアーム４０を収容するためのレバーキャビティ６８の端部を閉塞する(図５ないし図７)。図３に示すように、緊張レリーフ部分３４は、コード１８がプラグ部材２０に対して曲げられたとき、さまざまな方向に曲がることを可能とするための複数のスロット３７を含む。

第１および第２の係合爪３６,３８は傾斜面９２,９４,１１４を有するが、これは、ソケット部分２２とのプラグ部材２０の結合および分離を容易なものとする。

本発明のある態様によれば、プラグ部材２０は、係合爪３８の後縁および爪３８の側方縁部に沿って傾斜面を含む。たとえば、図９および図１０を参照すると、レバーアーム４０の係合爪部分３８は、爪の後縁に沿って傾斜面９４を含み、かつ、両側に傾斜面１１４を含む。協働縁部は、使用時に、ソケット部分２２からのプラグ部材２０の離脱に関して著しい利益をもたらす。以下でさらに説明するように、傾斜面９４および側方傾斜面１１４の組み合わせは、図５ないし図７に示すように、概してコードの軸線７９に沿って力が加えられたとき、あるいは、図３に矢印８１で示すように、軸線７９から傾斜したプラグ部材の側面から力が加えられたとき、プラグ部材２０が適切に離脱する機能を助長する。使用時、大きな離脱力は、たいてい、明らかにコードの軸線７９に沿ってはコード１８およびプラグ部材２０に加えられないことを本発明者は見出した。たいてい、そうした力は、プラグおよびコード軸線７９に対して、ある角度で加えられる。さらに、本発明の方針に沿ったプラグのユーザーは、たいてい、ソケット部分からプラグ部材を離脱させるか、あるいはソケット部分からそれを「パチンと外す」ために、プラグ部材の側面に力を加える。以下で説明するように、側面１１４が続いて傾斜面１１２と係合しそれに載り上がるように配置されるが、これは本発明のコネクターのソケット部分２２によって提供される。

レバーアーム４０上の第２の係合爪３８は前縁９６を有するが、これはプラグ部材２０をソケット部分２２と結合するのを容易にするために傾斜している。爪３８の前縁傾斜面９６とソケット部分２２上の係合リップ１０８の傾斜面１０９との間の接触は、レバーアーム４０を、スプリング４４によってレバーアーム４０に生じる逆向き付勢力に抗して、その最下方ポジションすなわち第１のポジションから、上方すなわち第２のポジションへと押し動かす。以下でさらに詳しく説明するように、傾斜面９２,９４,１１４は、特定の力がプラグ部材２０に対して加えられたとき、プラグ部材２０が、所望の「離脱(break-away)」様式で、ソケット部分２２から分離状態となることを可能とする。

引き続き図５ないし図７を参照すると、電気コネクター１２のソケット部分２２が、ソケット部分を固定するためのデバイスハウジング８９の一部として示されている。説明するまでもなく、デバイスハウジング９８は、接続様式でコード１８およびプラグ部材２０に結合された周辺デバイスと連係するパーソナルコンピューターの電子機器あるいは何らかのその他の電子デバイスを含んでいてもよい。ハウジング９８は、そうしたデバイスのハウジングに接続されても、あるいはそれと一体に形成されてもよい。一つ以上の導体１００が、プラグ部材２０の対応する電気的コンタクト２４と係合するよう構成された電気的コンタクト２６に取り付けられるソケット部分２２へと経路が決定されてもよい。これに代えて、フレックス回路１０１がコンタクト２６に結合され、そして別なデバイス回路(図示せず)に接続されてもよい。それゆえ、コンタクト２６は、図２から分かるように、概してコンタクト２４と同じ様式で配置される。図示する代表的な電気的コネクター１２において、ターミナルコンタクト２６は、ソケット部分２２の係合面１０２から僅かだけ突出する(だが概してそれと面一である)平坦な端部を有するが、これはプラグ部材２０の係合面６０に密着するよう構成されている。

図６および図７に示すように、コンタクト２６は、プラグ部材２０がソケット部分２２に対して結合されたとき、プラグ部材２０のコンタクト２４と係合するよう構成されている。水分浸透に対して導体‐コンタクトインターフェースを保護するべく、ハウジング９８の内部をシールするために、Ｏリング１０４がハウジング９８の中に配置されてもよい。代表的実施形態において示されるコンタクト２４,２６はポゴピンおよびポゴピンと係合するよう構成されたフラットコンタクトであるが、コンタクト２４,２６は、電気的コネクターに関する従来技術において公知の、さまざまなその他の形態のものであってもよい。

図５ないし図７および図９に示すように、ハウジング９８はさらに第１および第２の係合リップ１０６,１０８を含むが、これは、プラグ部材２０がソケット部分２２に対して結合されたとき、プラグ部材２０の第１および第２の係合爪３６,３８と係合するよう構成されている。第１および第２の係合リップ１０６,１０８は傾斜面１１０,１１２,１０９を有する。傾斜面１１０,１１２は、それぞれ、第１および第２の係合爪３６,３８の傾斜面９２,９４に対応する。第１および第２の係合爪３６,３８と第１および第２の係合リップ１０６,１０８との間の接触は、図７に示すように、ソケット部分２２内あるいはその上で、プラグ部材２０を保持する。プラグ部材２０ソケット部分２２が互いに接合されたとき、プラグ部材２０およびソケット部分２２の係合面６０,１０２は互いに密着し、プラグ部材２０にコンタクト２４およびソケット部分２２のコンタクト２６は完全な接触状態となる。

図６および図９を参照すると、係合リップ１０８の前方に傾斜した面１０９はプラグ部材のソケット部分との結合を容易にする。プラグ部材が前方に押し込まれるとき、係合爪３８の傾斜面９６は傾斜面１０９に当接して案内される。プラグ部材の力に基づいて、傾斜面９６は傾斜１０９に載り上がり、これによって付勢部材４４のバイアスに抗してレバーアームが傾動する。レバーアームが十分に傾動させられたとき、係合爪３８はリップ１０８の上をスライドし、係合爪３８上の後方傾斜面９４はリップ１０８の傾斜面１１２と係合する。

有利なことには、第１および第２の係合爪３６,３８上の、そして対応する第１および第２の係合リップ１０６,１０８の傾斜面９２,９４,１１０,１１２,１１４は、特定の大きさの力がプラグ部材２０に加えられたとき、プラグ部材２０がソケット部分２２から適切に離脱することを可能とするために、プラグ部材２０の付勢部材４４と協働で機能する。この力は、コード１８が障害物あるいは装置に引っ掛かった場合などに、プラグハウジング３２に接続されたコード１８を介してプラグ部材２０に加えられてもよく、あるいはプラグ部材のハウジング３２に対して直接加えられてもよい。したがって、第１および第２の係合爪３６,３８上の、そして対応する第１および第２の係合リップ１０６,１０８の傾斜面９２,９４,１１０,１１２,１１４は、スプリングコンタクトあるいはスプリング付勢部材４４などの所与の付勢力と協働して、所定の離脱力でソケット部分２２からプラグ部材２０が離脱することを可能とするよう選択可能である。先に述べたように、第２の係合爪３８は、傾斜面９４の側方において傾斜面１１４を形成する面取りされた側方縁部を含むが、これは、あらゆる方向に、たとえば係合面６０に対して直交するように(図３および図４の矢印７５)、係合面６０に対して接線をなすように(図３および図４の矢印８１)、あるいは概してその間の角度方向に、プラグ部材２０に対して同じ離脱力が加えられることを可能とする。言い換えれば、面取りされた側方縁部の傾斜面１１４および傾斜面９４は、離脱力の具体的な方向に関係なく、特定の離脱力において、第２の係合リップ１０８の傾斜面１１２に沿って滑り始めるように構成されている。

これは、本発明に著しい利益をもたらす。たとえば、面９４と組み合わされた傾斜側面１１４は、ソケット部分２２からのプラグ部材２０の完全な離脱を促進するために特定の方向にプラグが引っ張られることを可能とする。

プラグ部材２０に加えられる力が所定の離脱力値に達するとき、レバーアーム４０は、第１のポジション(図７)から第２のポジション(図５および図６)に向かって、ピン４２を中心として回動させられるかあるいは撓ませられ、これによって、プラグ部材２０はソケット部分２２から分離した状態となる。

離脱力は、コンピューター１０の通常動作中にはプラグ部材２０がソケット部分２２に対して接続された状態が維持されるように規定されるのが有利である。プラグ部材２０に直接あるいはコード１８を介して加えられる力が規定された離脱力に達したときプラグ部材２０はソケット部分２２から分離し、これによって電気的コネクター１２へのダメージが抑止され、あるいはデバイス１０のユーザーの障害となるのが抑止される。たとえば、傾斜面９２,９４,１１０,１１２,１１４の向きおよびバイアススプリング４４のスプリング定数は、離脱力が、設計係数が掛けられた、コード１８が持続ダメージを伴わずに機能すると評価される力と概ね等しくなるように選択可能である。

概して、コード８１が破断することなく機能し得る最大定格荷重すなわち力はコードの製造業者によって指定される。ディレーティングファクターは概して１未満の値を有し、そして、材料特性の変化、コードが受けるであろう荷重の数、コードの老化、そしてコードに関する正確な荷重定格の決定に対して不確実さを加えるその他の事情を考慮して、定格力に適用される。代表的実施形態においては、コード１８は約１００ポンドで破断し、ディレーティングファクターは約０.０４ないし約０.０８の範囲にわたるように選択され、これによって所望の離脱力は約５ポンドとなる。離脱力は、コードの定格破断荷重の少なくとも４％〜５％であってもよい。

代表的実施形態に関する図９および図１０を参照すると、第１の係合爪３６はプラグ部材２０の係合面６０の平面から略４６°傾いた傾斜面９２を有するが、これは、係合面の平面に対して類似の角度である表面１１０に対応する。第２の係合爪３８は、図９に仮想線で示すように、レバーアームが第１のポジションにあるときに、プラグ部材２０の係合面６０の平面から略２５°傾いた傾斜面９４を有する。表面９４は、係合面の平面に対して類似の角度である表面１１２に対応する(図９)。代表的実施形態において、第２の係合爪３８の表面９４の２５°の角度は、図９に示すように、レバーアーム４０の長手方向軸線と平行である表面から略１２２°の角度に対応する。代表的実施形態のソケット部分２２は、ソケット部分２２の係合面１０２の平面から、それぞれ、約４６°および２５°傾いた傾斜面１１０,１１２を備えた第１および第２の係合リップ１０６,１０８を有する。リップ１０８の前縁の表面１０９は、図９に示す表面面１０２の平面から略４５°の角度で向けられている。スプリング４４のスプリング定数が７９.５lb/in.である場合、代表的な電気的コネクター１２の離脱力は、概ね８ないし１２ポンドの、さらに具体的には４ないし６ポンドの範囲にある。もちろん、付勢部材４４の付勢力あるいはスプリング力、あるいは係合爪３６,３８およびリップ１０６,１０８のそれそれの傾斜面９２,９４,１１０,１１２の角度を変更することによって、それ以外の選択された離脱力範囲を用いることもできる。概して、離脱力は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、約３ポンドないし約１５ポンドの範囲に及んでもよい。代表的実施形態では、前縁傾斜面９６は、図９に示すように、第２の係合爪３８の傾斜面９４の平面から略１１８°傾けられている。図１０を参照すると、面取りされた側方縁部は、第２の係合爪３８の側方縁部平面から略２８°で傾けられた表面１１４を提供する。

プラグハウジング３２、ハウジング９８、レバーアーム４０および緊張レリーフは高分子素材から形成されてもよい。代表的実施形態においては、プラグハウジング３２、ハウジング９８およびレバーアーム４０は、オハイオ州、Seven Hills、SABIC社から入手可能な熱可塑性樹脂、Xenoy 5220uから形成される。このポリマーは、コネクターが低い温度にさらされるときに有用な良好な低温特性を有する。代表的実施形態における緊張レリーフは、ポリウレタン樹脂(BFG Estane 58881)から形成される。

図５ないし図７を参照して、ソケット部分２２とのプラグ部材２０の結合について説明する。使用時、本発明のコネクター１２は、ヘッドセットなどの周辺機器１６をポータブルコンピューター１０あるいはその他のデバイスに接続するために使用できる。ユーザーは、第２のポジションに向かってアーム４０を回動させあるいは撓ませるために把持面５２においてレバーアーム４０を押し下げ、そしてプラグ部材２０の第１の係合爪３６をソケット部分２２の第１の係合リップ１０６と係合状態とさせる(図５および図６)。対応するキー２８およびキー溝３０は、適当なプラグ部材２０が適当なソケット部分２２に結合されることを保証する。ユーザーは、続いて、第２の係合爪３８を第２の係合リップ１０８と係合状態とさせ、これによって、第２の係合爪３８の傾斜面９６は、第２の係合リップ１０８との爪３８の係合を促進する(図６)。係合面６０,１０２は実質的に当接関係とされ、そしてコンタクト２４,２６は互いに完全な接触状態である。プラグ部材２０およびソケット部分２２は完全に結合され、そしてユーザーは、その後、レバーアーム４０を解放することができる(図７)。有利なことには、コネクター１２は、ワーカーの通常の活動中は、コンピューター１０に対して周辺機器１６を確実に接続する。だが、コード１８が障害物に引っ掛かるかあるいはプラグ部材２０が押されるか引っ張られると、直接あるいはコード１８を介してプラグ部材２０に加えられる力が特定の離脱力に達したとき、プラグ部材２０はソケット部分２２から分離状態となる。これによって、ユーザーのために完全な離脱を可能としながら、コンピューター１０、コネクター１２あるいはコード１８に対するダメージが抑止される。コネクター１２は、その後、さらなる使用のために、容易にコンピューターと接続することが、すなわち再固定することができる。

本発明についてその実施形態を用いて説明し、そして実施形態を詳細に説明してきたが、これは、特許請求の範囲を、そうした具体例に限定することを意図するものではない。さらなる利点および変形例は当業者にとって自明である。したがって、本発明は、そのより上位の態様においては、特定の具体例、代表的装置および方法、そして図示説明した例証的実施例には限定されない。したがって、発明の一般的概念の趣旨および範囲から逸脱することなく、そうした具体例からの展開がなされてもよい。

１０ ウェアラブルコンピューター
１２ 離脱式コネクター
１４ ベルト
１６ ヘッドセット
１８ コード
２０ プラグ部材
２２ ソケット部分
２４,２６ コンタクト
２８ キー
３０ キー溝
３２ プラグハウジング
３４ 緊張レリーフ
３６,３８ 係合爪
４０ レバーアーム
４２ ピン
４４ スプリング
４６ 上面
４８ 凹状プロファイル部分
５０ 隆起した後方レバー部分
５２ 把持面
５４ バンプ
５６ 電気的導体
５８ 孔
６０ 係合面
６２ スプリング
６３ プレート構造体
６４ インサート
６６ キャビティ
６８ レバーキャビティ
７０ 突起
７２ 把持面
７４,７６ 凹状面
７７ グリップバンプ
７８ 外側絶縁層
８０ テンション部材
８２ 端部
８４ コイルスプリング
８６ 露出端部
８８ リング
９０ プレモールド部分
９４ 傾斜面
９８ デバイスハウジング
１０２ 係合面
１０４ Ｏリング
１０６,１０８ 係合リップ
１０９ 傾斜面
１１０,１１２ 傾斜面
１１４ 傾斜面

Claims (18)

1. コネクターであって、
   プラグ部材、およびこのプラグ部材と係合するよう構成されたソケット部分であって、前記プラグ部材は、前記ソケット部分の第１の相補的傾斜面と係合するよう配置された第１の傾斜面を有する第１の係合爪を含んでいる、プラグ部材およびソケット部分と、
   前記プラグ部材に回動可能に設けられ、かつ、前記ソケット部分に対して前記プラグ部材を結合させる第１のポジションと、前記ソケット部分から前記プラグ部材を分離させるための第２のポジションとの間で動作可能なレバーアームであって、このレバーアームは、前記第１のポジションに前記レバーアームがあるときに、前記ソケット部分の第２の相補的傾斜面と係合するよう構成された第２の傾斜面を有する第２の係合爪を含み、前記レバーアームは、凹状プロファイル部および隆起した後方レバー部分を有する第１の把持面を含み、前記第１の把持面は、前記レバーアームが第２のポジションへと動作させられたとき、前記ソケット部分から離れるように前記プラグ部材を向けるレバーアームと、
   付勢力によって前記第１のポジションに向かって前記レバーアームを付勢するために前記プラグ部材と前記レバーアームとの間に配置された付勢部材と、を具備してなり、
   前記プラグ部分は、前記付勢力に打ち勝つことによって前記ターミナルコネクター部分の前記第２の相補的傾斜面上で前記第２の傾斜面をスライドさせるための前記離脱力が前記プラグ部材に加えられたとき、前記ソケット部分から分離するよう構成されていることを特徴とするコネクター。
2. 前記プラグ部材は、前記第１の把持面と概ね対向する第２の把持面を備え、前記第２の把持面は、前記レバーアームが手動操作されたときに、ユーザーの指と係合するための少なくとも一つの凹状面を含むことを特徴とする請求項１に記載のコネクター。
3. 前記第２の把持面は、前記レバーアームが手動操作されたときに、ユーザーの指と係合するための複数の凹状面を含むことを特徴とする請求項２に記載のコネクター。
4. 前記第１の把持面および前記第２の把持面の少なくとも一方は、前記コネクターに対するユーザーのグリップを改善するよう構成された隆起バンプを含むことを特徴とする請求項２に記載のコネクター。
5. 前記プラグ部材は、前記レバーを収容するためのキャビティを備えたプラグハウジングを含み、前記隆起したリアレバー部分は、前レバーアームが前記第２のポジションにあるときに、前記プラグハウジング内の前記キャビティを越えて突出するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のコネクター。
6. 前記第２の係合爪は、前記離脱力が前記コネクターに加えられたとき、前記ターミナルコネクター部分の前記第２の相補的傾斜面の上で前記第２の傾斜面がスライドすることを可能とするよう構成された傾斜面を備えた面取りされた側方縁部を含むことを特徴とする請求項１に記載のコネクター。
7. 前記コネクターは、前記離脱力の大きさが、前記周辺デバイスに対して接続される前記コードの定格破断荷重の少なくとも４％〜５％であるとき、前記ターミナルコネクター部分から分離するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のコネクター。
8. 前記コネクターは、前記離脱力の大きさが約３ポンドないし約１５ポンドの間である場合に、前記ターミナルコネクター部分から分離するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のコネクター。
9. コネクターであって、
   プラグ部材と、このプラグ部材と係合するよう構成されたソケット部分であって、前記プラグ部材は、ターミナルコネクター部分の第１の相補的傾斜面と係合するよう配置された第１の傾斜面を有する第１の係合爪を含んでいる、プラグ部材およびソケット部分と、
   前記プラグ部材に回動可能に設けられ、かつ、前記ソケット部分に対して前記プラグ部材を結合するための第１のポジションと、前記ソケット部分から前記プラグ部材を分離させるための第２のポジションとの間で動作可能であるレバーアームであって、このレバーアームは、当該レバーアームが前記第１のポジションにあるときに、前記ソケット部分の第２の相補的傾斜面と係合するよう構成された第２の傾斜面を有する第２の係合爪を含み、前記レバーアームはさらに、前記第２の傾斜面の側において少なくとも一つの傾斜面を形成する面取りされた側方縁部を含んでいるレバーアームと、
   付勢力によって前記第１のポジションに向かって前記レバーアームを付勢するための、前記プラグ部材と前記レバーアームとの間に配置された付勢部材と、を具備してなり、
   前記プラグ部分は、前記付勢力に打ち勝つことによって、前記第２の傾斜面、前記面取りされた側方縁部、あるいは前記傾斜面の組み合わせを前記ターミナルコネクター部分の前記第２の相補的傾斜面の上でスライドさせるための離脱力が前記プラグ部材に対して加えられたとき、前記ソケット部分から分離するよう構成されていることを特徴とするコネクター。
10. 前記コネクターは、前記離脱力の大きさが、前記周辺デバイスに接続された前記コードの定格破断荷重の少なくとも４％〜５％であるとき、前記ターミナルコネクター部分から分離するよう構成されていることを特徴とする請求項９に記載のコネクター。
11. 前記コネクターは、前記離脱力の大きさが約３ポンドないし約１５ポンドの間である場合に、前記ターミナルコネクター部分から分離するよう構成されていることを特徴とする請求項９に記載のコネクター。
12. 前記面取りされた側方縁部の前記傾斜面は、前記第２の傾斜面から約２８°傾いていることを特徴とする請求項９に記載のコネクター。
13. 前記第２の傾斜面の側方に傾斜面を形成するために前記第２の傾斜面の両側に面取りされた側方縁部を、さらに備えることを特徴とする請求項９に記載のコネクター。
14. ケーブルアセンブリであって、
    端部を有する絶縁層内で延在する少なくとも一つの導電体を有するコードと、
    概ね前記導体と並んで前記絶縁層内で延在するテンション部材と、
    前記絶縁層の前記端部から延在すると共に、前記絶縁層の外面に沿って延在する前記テンション部材の端部と、
    前記テンション部材へのプレテンションを維持するために前記絶縁層と前記テンション部材の端部とを接続するための固定要素と、
    前記コードの前記端部に固定されたプラグ部材であって、前記プラグ部材の一部は、前記テンション部材の端部および前記固定要素の上にモールドされているプラグ部材と、を具備してなることを特徴とするケーブルアセンブリ。
15. 前記テンション部材はケブラー(商標)ストランドであることを特徴とする請求項１４に記載のケーブルアセンブリ。
16. さらに緊張要素を具備してなり、前記テンション部材の端部は、前記テンション部材へのプレプレテンション力を発生させるために前記緊張部材と係合しており、前記プラグ部材の一部は、前記緊張要素および前記テンション部材の端部の上にモールドされていることを特徴とする請求項１４に記載のケーブルアセンブリ。
17. 前記緊張要素はコイルスプリングであり、前記テンション部材の端部は、前記プレテンション力を発生させるための前記スプリングを圧縮するために前記コイルスプリングと係合することを特徴とする請求項１６に記載のケーブルアセンブリ。
18. 前記固定要素は、前記テンション部材へのプレテンションを維持するために、前記テンション部材の端部および前記絶縁層の周囲でかしめられるよう構成された、かしめ部材を含むことを特徴とする請求項１４に記載のケーブルアセンブリ。

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