CN1929214B - 电连接器 - Google Patents

Abstract

一种电连接器，包括电信号接点和电源接点；以及壳体。该壳体带有与之相连的电接点。该壳体包括至少两个垂直偏移的插头接收区域。信号接点按通用串行总线(USB)引线布局配置伸入接收区域。电源接点按与信号引线相反的方向伸入接收区域。

Description

电连接器

本申请是申请日为2002年7月4日、申请号为02141123.9、发明名称为“通用串行总线电连接器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电连接器，尤其涉及一种通用串行总线电连接器。

背景技术

通用串行总线(USB)电连接器在技术上已经广为人知。在技术上也已有一种在插头上和在插座中包含电源接点的USB电连接器系统。FCI USA公司销售一种这样的USB和电源连接器系统，插座的零件号码是742394，插头的零件号码是74233。美国专利5,637,015公开了一种USB连接器，该连接器有屏蔽层及两个垂直排列的区，以接收两个USB连接器。但这项专利所公开的插座不适于连接USB+电源插头。

人们希望提供一种可接收多个USB+电源插头的USB+电源插座。然而也希望USB插座和插头保持较小尺寸。这对于尺寸较小的部件尤其有好处，如膝上型电脑或插入USB插头的空间受限制的电气或电子设备。也希望确保由可接收多个插头的插座中电源接点所提供的电源不会引起插座或对应插头中相关信号接点或引线的错误电信号。

发明内容

根据本发明的一个实施例，所提供的连接器包括信号接点、电源接点以及壳体。壳体与接点相连。壳体包含至少两个垂直偏移的插头接收区。信号接点按照通用串行总线(USB)的引线布局伸入接收区。电源接点按与信号接点相反的方向伸入接收区。

根据本发明的另一实施例，所提供的通用串行总线电连接器包括壳体和接点。壳体形成了多个USB插头接收区。接点包括信号接点和电源接点。信号接点与壳体相连并伸入接收区，并被设置成便于与插入到USB插头接收区的USB插头进行可操作电连接。电源接点与壳体相连并伸入接收区。在两个接收区之间，壳体上有一个区。电源接点从该区以相反的方向伸入到两个接收区。

根据本发明的另一实施例，所提供的连接器包括壳体，在壳体上有两个彼此垂直偏移的接收区域；与壳体相连并伸入两个插头接收区域的接点。接点包括信号接点和电源接点。电源接点和信号接点伸入两个接收区域。伸入第一接收区域的信号和电源接点被设置成一个阵列，该阵列是第二接收区域中的信号和电源接点的镜像。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于接收多个USB连接器插头的通用串行总线(USB)连接器插座。插座包括壳体，在壳体上至少有一个插头接收区域；以及与壳体相连的接点。接点包括信号接点和电源接点。至少一个插头接收区域所采用的尺寸和形状便于接收多个带有接点支架(supporting deck)的USB插头，两个插头相互垂直偏移，两个插头的电源接点支架至少部分地彼此横向相邻。

根据本发明的另一实施例，所提供的连接器包括壳体，在壳体上至少有一个插头接收区域；以及与壳体相连的接点。接点包括信号接点和电源接点。至少一个插头接收区域包括第一接收区域区，第一接收区域区采用的尺寸和形状便于接收带有信号接点支架和电源接点区的第一插头；以及第二接收区域区，第二接收区域区采用的尺寸和形状便于接收带有信号接点支架和电源接点区的第二插头。第一和第二接收区域区中至少有一个采用的尺寸和形状便于可选地接收第三插头，第三插头带有一个信号接点支架，但没有电源接点区。

根据本发明的另一实施例，提供了一种包括信号接点支架的通用串行总线(USB)连接器插头；电信号引线直接固定于支架的第一面；电源引线直接固支架反面的第二面。支架采用的尺寸和形状便于插入到USB连接器插座的支架接收开口中。信号引线按USB接点布局排列。

附图说明

在以下描述中将结合附图来说明本发明上述各方面和其它特征，其中：

图1是包含本发明特征的电连接器的透视图；

图2是图1所示连接器的正视图；

图3是图1所示连接器的右视图；

图4是图2所示连接器沿线4-4的截面图；

图5A是适于插入到图1所示连接器插座中、包含本发明特征的USB+电源连接器插头的透视图；

图5B是从相反方向看图5A所示USB+电源连接器插头的透视图；

图5C是图5A所示连接器插头的底平面图；

图6是电连接器插座可选实施例的示意图，有两个插头与之相连；

图7是图6所示一个插头的正视示意图；

图8是图6所示一个插头的正视示意图；

图9是连接有两个其它类型USB插头的图6所示电连接器插座的示意图。

具体实施方式

参照图1，给出了包含本发明特征的电连接器10的透视图。尽管将参照图中所示实施例来描述本发明，但可以理解的是，在这些实施例的许多替代形式中也可实施本发明。此外，可以采用任何在尺寸、形状或类型上合适的元件或材料。

连接器10通常包括壳体12、电接点14和外壳16。参照图2-4，壳体12最好由采用模塑或聚合物材料制成的两片元件组成。但在可选实施例中组成壳体的元件可以多于或少于两个元件13、15。此外，壳体可由任何合适的材料组成，并可采用任何合适的加工方式来加工而成。第二元件15固定连接于第一元件13。第二元件15包括用于对接点14的底端相互之间进行定位的小孔。

在所示实施例中，壳体12的第一元件13通常包括后部18、中部20和前部22。然而壳体的形状可以是任何合适的形式。后部18包括开放空间24。开放空间24用于容纳接点14的后端。中部20包括通道26，以便让电接点14的中部通过。

前部22通常包括三个突出部28、29和30。在本实施例中，三个突出部28-30在垂直方向上彼此偏移。中间突出部28的宽度与中部20大致相同。通道32穿过中间突出部28。通道32前端的小孔34从上至下穿过中间突出部28。

在本实施例中，上突出部29和下突出部30彼此基本呈镜像。然而，在可选实施例中突出部28-30可以是任何合适的尺寸和形状。在本实施例中，上突出部29和下突出部30各包括从通道26延伸的通道36。上突出部29还包括从通道36穿过底壁的小孔38。下突出部30还包括从通道36穿过顶面的小孔40。然而容纳信号接点58前端的壳体的各部分可以是任何合适的尺寸或形状。上突出部29和下突出部30的一部分，即位于小孔38、40前面的部分形成信号接点58的预加载区42。但可以没有预加载区。在本实施例中，上突出部29和下突出部30的宽度小于中间突出部28。从而在突出部29、30的侧面有空间44。但在可选实施例中可以没有空间44。

壳体12的前部22和外壳16通常在一起形成两个接收区46、48。两个接收区46、48采用的尺寸和形状便于匹配接收例如图5A-5C中所示的插头之类的USB插头。但在可选实施例中，接收区域采用的尺寸和形状可接收任何合适形式的USB插头。在另一个可选实施例中，接收区域可仅由壳体形成。此外，尽管所示实施例只有两个接收区域，但连接器可以有多于两个的接收区域。

上突出部29从壳体12的顶端54偏移。因而，由于这样的偏移和空间44，从连接器10的前端向内，上接收区域46有一个环形区。上突出部29位于环形区内。在上突出部29和中间突出部28之间的区50形成用于接收插头接点支架的区域。接收区域的上部52形成另一区域，用于接收插头的另一部分。但在可选实施例中上接收区46可以没有环形区。上接收区域46可以包括多个分开的区域，以接收一个可插入插头的各部分。可选地，上接收区域46可以包括一个块状的接收区域。

下突出部30从壳体12的底端56偏移，因而，由于这样的偏移和空间44，从连接器10的前端向内，下接收区域48有一个环形区。下突出部30位于环形区内。在本实施例中，下接收区域48基本上是上接收区域46的镜像，但在可选实施例中两个接收区域的尺寸和形状可以不同。与上接收区域46类似，在下突出部30和中间突出部28之间，下接收区域48有一个区51。该区51形成用于接收插头接点支架的区域。区51基本上是区50的镜像。与上接收区域46相似，下接收区域48在突出部的另一边有一个区53。区53形成用于接收插头另一部分的区域。与上面参照上接收区域46所提及的情形相似，下接收区域可以包括多个分开的区域，以接收一个可插入插头的各部分。可选地，下接收区域可包括一个块状的接收区域。

在所示实施例中，两个接收区域46、48在垂直方向上彼此偏移。两个接收区46、48在垂直方向上一个位于另一个之上进行取向。然而，在可选实施例中，两个接收区域46、48至少可以部分地在垂直方向上彼此偏移。尽管接收区域46、48被描述成基本上彼此镜像的形式，但在可选实施例中接收区域可以按基本上相同的方向取向。

在本实施例中，接点14通常包括信号接点58和电源接点60。第一组信号和电源接点58、60伸入第一接收区域46。第二组信号和电源接点58、60伸入第二接收区域48。第一组信号和电源接点包括四个信号接点58和两个电源接点60。类似地，第二组信号和电源接点包括四个信号接点58和两个电源接点60。但在可选实施例中接点组中相互间接点的数目和类型可以不同。每组接点可不包括电源以及信号接点。每组接点可包括的信号接点可大于或小于四，可包括的电源接点可大于或小于二。在所示实施例中，第一和第二组接点基本上按彼此镜像的方式配置。但在可选实施例中，第一组和第二组接点相互间的设置可不同，或按相同的方向取向。

信号接点58通常包括弹簧接触区62，中部64和尾部66。弹簧接触区62位于上下突出部29、30的通道32中。弹簧接触区62上有接触区域，该接触区域从小孔38、40中按相反的方向伸出，通常是向着向内的方向，并伸入两个接收区域46、48的支架接收区50、51。在本实施例中，弹簧接触区62的前端预载置于预加载区42。

中部64通常被弯曲。这使得尾部66可以导向壳体的底端。尾部从连接器的下面插入印刷电路板或其它电子元件的小孔中。这使得连接器10通常是直角的。在可选实施例中，当连接器是垂直或水平而不是直角时，中部64不被弯曲。在可选实施例中，尾部66可以是任何合适的形状，例如可设置成表面安装形式。

电源接点60通常包括弹簧接触区68、中部70和尾部72。弹簧接触区68位于中间突出部28的通道32中。弹簧接触区68上有接触区域，该区域从通道32中伸出。第一组接点中弹簧接触区68的接触区域按与第二组接点中弹簧接触区的接触区域相反及向外的方向伸出中间突出部28。第一组接点中弹簧接触区68的接触区域通常向上伸出，向着上突出部29的方向，并向着上突出部29中信号接点弹簧接触区62的方向。第二组接点中弹簧接触区的接触区域通常向下伸出，向着下突出部30的方向，并向着下突出部30中信号接点弹簧接触区58的方向。

中部70通常被弯曲。这使得尾部72向着壳体的底端伸出。尾部72与尾部66相似，插入印刷电路板中。在可选实施例中，尾部72可以是任何合适的形状，例如可设置成表面安装形式。在可选实施例中，电源接点可以是任何合适的形状。尽管这里所描述的电源接点有弹簧接触区，但在可选实施例中电源接点可以没有弹簧接触区，例如电源接点可以是插针的形式。

信号和电源接点的弹簧接触区62、68分别在接收区域46、48的两个支架接收区50、51上彼此相向伸出。信号接点58的弹簧接触区62设置成适于与USB插头的接点进行可操作配合的阵列或布局。在技术上USB标准已经广为人知。接收区域46、48的支架接收区50、51采用的尺寸和形状便于接收USB插头的接点支架。

外壳16通常由导电铁磁材料组成。外壳16形成了连接器的地以及铁磁屏蔽层。外壳通常完全包围着壳体12的各边。外壳16通常包括安装柱74，该安装柱从连接器的下面伸出。安装柱插入印刷电路板的小孔中。然而可采用任何合适的方式将连接器10安装到另一个元件上。外壳16包括弹簧接触臂76。在本实施例中，接触臂76从连接器的四面伸入连接器之中。接触臂76伸入两个接收区域46、48之中。对于接收区域46、48其中任何一个，两个接触臂76伸入到空间44中，两个接触臂76伸入接收区域的52、53区。但在可选实施例中，外壳可以是任何合适的形式，与USB插头的电连接可以是任何合适的形式。

参照图5A-5C，给出了准备插入到连接器10接收区域的USB插头80的一个实施例。所示插头80是电缆组件82的一部分，在电缆组件上有电缆84与之相连。插头80通常包括壳体86，接点支架88和外壳90。接点支架88通常是平面形状。支架88从壳体86的前端伸出。支架88的第一面包括信号引线或接点92。在本实施例中，接点92按USB接点布局方式设置。支架88的反面有两个电源接点或引线96。信号接点92和电源接点96与电缆84中的信号和电源引线相连接。电缆中的引线与接点92、96之间的连接被壳体86保护着。此外，壳体86形成电缆84的电缆卡(strain relief)。

外壳90由导电铁磁材料组成。外壳从壳体86向前伸出。外壳90与电缆84中的地线相连。外壳90包围着接点支架88的三面。外壳90部分包裹着支架的面94，但仅包裹至电源接点之前。从而在支架的面94上露出电源接点96。外壳90的上面100与支架88的第一面93之间有一个空间。因此在外壳90与支架的面93之间形成空间98。这个空间采用的尺寸和形状便于以配合方式接收连接器上或下突出部29、30二者之一。外壳90采用的厚度便于被插入到连接器空间44、52和53。

在本实施例中，外壳90包括穿过其中的小孔102。小孔102位于外壳的上面100以及两个侧面。小孔102采用合适的尺寸、形状和位置，以便于在插头80的前端插入到连接器10的接收区域46或48之一时外壳16的弹簧接触臂76伸入小孔102中形成固定接合。这种固定接合有助于防止插头80从连接器10上偶然脱离。此外，由于两个外壳16、90由导电铁磁材料组成，外壳16、90共地连接并形成围绕各自信号接点58、92的连接。然而，在可选实施例中可采用任何合适的外壳。此外，在插头和插座之间可采用任何合适的固定接合。

插头80可插入到接收区域46、48之一中。但插头80应依据插头插入两个接收区域46、48哪一个之中而翻转180度。如果插头80插入到上接收区域46中，则外壳90的上面100应向着连接器上面的方向被区52接收。然而，如果插头插入到下接收区域48中，则外壳的上面100就向着连接器下面的方向被区53接收。正如上文所提到的，在可选实施例中插头接收区域46、48可以不按彼此镜像来布局而采用相似的取向。在可选实施例的形式下，插头不必为插入到插头接收区域之一中而翻转。

在插头80插入到接收区域46、48之一中时，支架88被接收在区50、51之一中，在相应的信号接点58和电源接点60的接触区域之间形成三层结构。电源接点60与插头上80的电源接点96形成匹配电连接。信号接点58与支架88反面上的信号接点92形成匹配电连接。

本发明的一个特征是连接器10的紧凑设计。特别地，在两个接收区46和48之间，连接器有一个区28将两个区彼此分开，同时为两个接收区的电源接点提供了壳体。这使得连接器10的前面比其它产品更小。这对于如膝上型电脑一类的小尺寸电子设备尤其重要。

本发明的另一特征是插头80的紧凑设计。通过在同一接点支架88的相反两面提供信号接点92和电源接点96，插入到连接器10的一个接收区域中的连接器80前端的高度比带有电源接点的传统USB插头小得多。支架88可以包括屏蔽层，以屏蔽由电流流经电源接点96时产生的电磁干扰。

连接器80前端高度的减小也使得插座10的插头接收区域比其它USB+电源连接系统所采用的小。但在可选实施例中可将插座10设置成接收任何合适类型的USB+电源插头。在区50和51，插座10的接收区域16、48也适于接收标准的USB插头(也即没有电源接点的USB插头)。此外，USB+电源插头可与其它类型的电连接插座一起使用。

参照图6-8，给出了本发明可选实施例的示意图。在本实施例中，USB+电源连接器的接收区域112包括第一区114和第二区116。第一区114采用合适的尺寸和形状，以便于接收第一个USB+电源插头118。第二区116采用合适的尺寸和形状，以便于接收第二个不同的USB+电源插头120。第一个插头118包括接点支架122以及位于支架122下面的USB信号接点124。第一插头118还包括有两个电源接点128的电源区126。电源区126位于信号接点124相反的位置。

第二插头120包括接点支架130、位于支架130下面的USB信号接点124以及电源区132。电源区包括电源接点134。与信号接点124相比，电源区132位于支架的反面。从图6中可见，当第一和第二插头118、120插入到接收区域112中时，两个连接器118、120上的信号接点124面向同一方向。电源区126、132位于两个支架122、130之间。在本实施例中，两个电源区126、132各自在侧面相邻。但在可选实施例中，两个电源区126、132至少可以在垂直方向上彼此偏移。

同时参照图9，插座连接器110上有两种不同类型的USB插头140与之相连。插头140没有电源区。插头140是标准的USB插头。插头140可以被接收区域112的区114、116中任意一个接收。因此，插座连接器110适于接收三种不同类型的USB插头：第一USB+电源插头118，第二USB+电源插头120和/或标准的不含电源的USB插头140。插座110可接收一个标准的不含电源的USB插头140和另一个USB+电源插头118或120。

应当理解的是，上述的描述只是本发明的示例说明。本领域的技术人员可在不背离本发明的情形下设计出不同的替代形式和修改形式。因此本发明希望在所附权利要求范围内包括所有这样的替代形式、修改形式和变化形式。

Claims (3)

1.一种电连接器，包括：

具有至少一个插头接收区域的壳体；以及

与壳体相连的多个电接点，该多个电接点包括信号接点和电源接点，

其中所述至少一个插头接收区域包括：

第一接收区域部分，该部分采用的尺寸和形状便于接收带有信号接点支架和电源接点区的第一电插头；以及

第二接收区域部分，该部分采用的尺寸和形状便于接收带有信号接点支架和电源接点区的第二电插头，

其中所述至少一个插头接收区域采用的尺寸和形状便于对横向彼此相邻的第一电插头和第二电插头的电源接点区进行定位，并且第一和第二接收区域部分之中至少有一个采用的尺寸和形状便于可选地接收带有信号接点支架但没有电源接点区的第三电插头，

其中第一和第二接收区域部分彼此垂直排列。

2.根据权利要求1所述的电连接器，其中所述多个电接点的信号接点和电源接点按相反的方向伸入第一接收区域部分。

3.根据权利要求1所述的电连接器，其中第一和第二接收区域部分各自包括一个用于接收第一和第二电插头的接点支架的支架接收区域和一个位于支架接收区域之间的共用电源接点区接收区域。

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