扁平柔性电缆及装置的制作方法

本申请要求于2014年10月3日提交的序列号为62/059,400的美国临时申请的权益，并且要求于2014年7月11日提交的序列号为62/023,399的美国临时申请的权益，上述申请中的每项申请的全部内容通过参引并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于电力及数据传输应用的柔性扁平电缆，并且涉及包括所述电缆的收放式线缆卷筒。

背景技术：

许多应用中、特别是在电话应用中已经广泛地使用收放式线缆卷筒。在一些线缆卷筒中，卷筒被弹簧偏压成使得当从卷筒拉出一段线缆时所述线缆受到恒定张力的作用并且当张力被释放时所述线缆自动地重新绕回到卷筒上。在其他设计中，卷筒包括止挡件或闩锁机构，使得一定长度的线缆可以从卷筒展开并且可以被利用，但收回的线缆未受到恒定张力的作用。这种卷筒还包括用于当装置不再使用时自动地将线缆重新绕回到卷筒上的机构。

许多线缆卷筒将一卷扁平柔性电缆(FFC)用作装置中的数据传输电路的一部分(例如参见US 6,293,485，其涉及用于一个这种卷筒的中空型设计)。一些形式的常规FFC总体上包括嵌入在聚合物基体内的一些细线材。通常，线材被层压在一层或更多层电介质聚合物片材料比如聚酯之间。通常，在整个电缆宽度上的所有线材具有相同的尺寸。在其他形式的FFC中，线材实际上是印制金属迹线(即，FFC是柔性印制电路板)。

目前，FFC可以被制造成具有适于满足针对数据传输的USB 1.1标准的电缆宽度和厚度，但仍配装在相对紧凑的线缆卷筒装置内，其中，所述相对紧凑的线缆卷筒装置可以方便地安装在用于与飞机中的乘客所使用的电话或游戏控制器结合使用的航空座椅靠背中。越来越需要如下线缆装置：所述线缆装置利用了满足针对数据和电力传输(即，电池充电)的USB 2.0标准或更高标准的线缆卷筒。满足USB 2.0标准的常规FFC需要比USB 1.1标准所需的电缆宽度和/或电缆厚度更大的电缆宽度和/或电缆厚度，这归因于电池充电所需的较高电流以及较高的数据传输速率(即，需要更多的金属丝和/或直径更大的金属丝以满足标准，但所述标准主要是针对圆形电缆实施而不是FFC实施设计的)。这种较大的电缆尺寸在用在可用于容纳线缆卷筒的空间有限的航空座椅靠背中的线缆卷筒中会成问题。

本文中描述的FFC和线缆卷筒克服了用于USB 2.0应用中的当前常规FFC设计中的固有缺点。

技术实现要素：

本文中描述了一种扁平柔性电缆，该扁平柔性电缆包括嵌入在非导电性聚合物基体中的大致平行线材构成的带。特别地，FFC包括间隔开的电力传输线和数据传输线。优选地，FFC包括两个或更多个电力传输线(例如两个至六个电力传输线)以及两个或更多个数据传输线(例如两个至十个数据传输线)。每个单独的数据传输线通过聚合物基体的一部分而与相邻的数据传输线和相邻的电力传输线间隔开。FFC包括位于屏蔽的中部区域两侧的非屏蔽端部区域，其中，屏蔽的中部区域包括位于扁形电缆的至少一侧上的屏蔽层。在一些实施方式中，FFC的中部区域的仅一侧由沉积在聚合物基体上的含金属屏蔽层屏蔽。屏蔽层可以在沿着FFC的中间部分的长度的一个或更多个间隔开的位置处与数据传输线中的至少一个数据传输线电接触，以便提供信号参考、信号屏蔽和/或连续屏蔽电连接。保护性非导电性涂层覆盖屏蔽层。非屏蔽的端部区域的一部分中没有聚合物基体，使得线材能够安置成与电路、连接器等电接触。线材可以以任何期望的间距间隔开，只要线材之间存在足够的聚合物基体以使线材彼此电绝缘即可。如电气领域普通技术人员将容易理解的，各种线材的数目、规格和间距是基于将利用FFC的应用的数据和电力传输要求来选择的。

FFC的电力传输线具有比数据传输线大的横截面面积(即，电力传输线的规格比数据传输线的规格大)，并且因此具有较大的载流容量。数据传输线可以如常规的单束线材那样具有大致圆形的横截面，而电力传输线则是扁平的并且具有大于厚度的宽度。电力传输线的初始厚度通常大于或等于数据传输线的直径。在一些实施方式中，电力传输线的厚度约等于数据传输线的直径。在一些实施方式中，所有的导体是扁平的，电力导体比数据导体更加扁平。

如本文中关于FFC所使用的，“长度”指的是在大致平行的线材延伸的方向上的端到端的距离，“宽度”指的是在由线材限定的平面中的垂直于长度的尺寸，“高度”或“厚度”指的是垂直于FFC的宽度和长度的尺寸。

在针对USB 2.0应用的优选实施方式中，FFC长约54英寸，宽约0.4英寸。FFC包括厚约0.005英寸且宽约0.03英寸的四个电力传导线，这四个电力传导线以两对的方式沿着FFC带的每个边缘布置，其中，八个直径约为0.006英寸的圆形数据传输线对称地布置成对的数据传输线之间，如例如图1中所示。聚合物基体包括位于线材的一侧的两片聚酯材料以及位于线材的另一侧的两片聚酯材料，每片聚酯材料厚约0.0035英寸并且围绕线材被层压在一起。FFC的屏蔽的中部区域长约53英寸，其中，非屏蔽的端部在中部的每端处位于中部两侧。大约0.1英寸至0.125英寸的线材暴露于非屏蔽的端部区域以便于连接至电路。FFC包括屏蔽层，该屏蔽层呈覆盖中部区域中的聚合物基体的一侧的厚约0.001英寸的银涂料涂层的形式，其中，银涂料涂层通过从聚合物基体向下至线材而切削出的孔而在数个位置处与两个外部数据线相接触。厚约0.001英寸的保护性共形涂层覆盖屏蔽层。

在另一方面中，提供了一种结合有如本文中所描述的FFC电缆的能够选择性收放的线缆卷筒组件。经弹簧偏压的线缆卷筒组件包括用于选择性地启用和停用如下闩锁机构的机构，所述闩锁机构用以允许一种长度或更多种选定长度的线缆从卷筒展开且被抽出并且保持抽出状态而线缆的抽出部分不会受到恒定的张力作用。当停用时，闩锁机构还允许线缆自动地收回且重新缠绕到卷筒上。闩锁机构与感测线缆是被抽出还是被收回的方向传感器结合使用。设置有将方向传感器的操作中断在任何期望的位置处的杆部。凸轮可以适于在期望的位置处触发阻止功能。

线缆卷筒组件包括卷筒，该卷筒由通过毂或轮轴而与第二大致圆形板间隔开的第一大致圆形板限定，该毂或轮轴能够旋转以便缠绕和展开在其一端处附接至毂的一定长度的线缆材料，例如适用于移动电话手持设备、游戏控制器等的通信电缆，比如USB线缆(例如，USB 2.0)。卷筒受到所适用的螺旋弹簧偏压，使得在闩锁机构被停用时，从卷筒上抽出并展开的线缆将会自动地重新缠绕。先导机构能够与闩锁机构以可操作的方式接合。先导机构能够在第一位置与第二位置之间移动，其中，在第一位置中，先导机构阻止闩锁机构进行作用，并且其中，在第二位置中，闩锁机构是可操作的。卷筒和所附接的毂由弹簧(例如螺旋弹簧)偏压以在特定构型中实现线缆自动收回。

预定长度的线缆材料以重叠的螺旋层、比如以一卷钓丝、细丝或线材的形式而围绕卷筒的毂缠绕。线缆材料的一端附接至卷筒的毂。长度与待从卷筒上伸放的线缆的预期的最大长度大致相同的螺旋卷绕的FFC电缆安装到在与卷筒的旋转轴线相同的旋转轴线上从卷筒的第一圆形板突出的轴环上。FFC容纳在直径与卷筒的直径大致相同的筒形腔室或壳体内。FFC的一端附接至轴环，并且以可操作的方式连接至线缆的附接于毂的端部，使得线缆和FFC共同包括单个数据和电力传输路径。螺旋圈数布置成使得电缆的未屏蔽的侧部与电缆的屏蔽的侧部相接触，因而为FFC的数据传输线和电力传输线在缠绕在毂上时提供了充分的屏蔽效果。FFC的另一端连接至安装在壳体中或安装在壳体上的电路板，而电路板又与适于与诸如计算机、娱乐设备等的设备连接的另外的线缆或线材以可操作的方式连接。用于FFC的腔室或壳体的筒形高度大于FFC电缆的宽度(优选地大了小于大约10％以防止FFC的扭曲)。卷筒毂和附接有FFC的轴环沿相同的方向并且以相同的旋转速度一起旋转。

在一些实施方式中，FFC以一维螺旋构型沿与线缆材料缠绕在卷筒上的方向相反的方向围绕轴环缠绕。由于FFC的一端附接至轴环/卷筒并且另一端固定不动(由于其附接至位于壳体中的电路板)，因此当卷筒旋转时，螺旋绕圈的圈数根据卷筒旋转的方向而增大或减小。FFC的绕圈布置成使得当最大长度的线缆从线缆卷筒抽出时(即，当最小圈数的线缆保持围绕线缆卷筒毂时)，FFC处于其最紧的卷绕构型(即，最大圈数的螺旋围绕轴环)。相反，当线缆收回到卷筒上时，围绕轴环的FFC的圈数减小。当期望的最大圈数的线缆材料围绕卷筒毂缠绕时，FFC处于其最松弛的螺旋构型(即，最少圈数的螺旋围绕轴环)。

在其他实施方式中，FFC以一维螺旋构型沿与线缆材料缠绕在卷筒上方向的相同的方向被缠绕。由于FFC的一端附接至轴环/卷筒且另一端固定不动，因此当卷筒旋转时，FFC的螺旋绕组的圈数根据卷筒旋转的方向而增大或减小。在该实施方式中，FFC的绕组布置成使得当最大长度的线缆从线缆卷筒抽出时(即，当最小圈数的线缆保持围绕线缆卷筒毂时)，FFC处于其最松驰的螺旋卷绕构型(即，最少圈数的螺旋围绕轴环)。相反，当线缆收回到卷筒上时，围绕卷筒毂的FFC的圈数增大。当期望的最大圈数的线缆材料围绕卷筒毂缠绕时，FFC处于其最紧的螺旋构型(即，最大圈数的螺旋围绕轴环)。

线缆材料的附接至卷筒毂的端部通过电路板或线路而以可操作的方式连接至FFC的连接于扁形电缆毂的端部，使得FFC的电力传输线以可操作的方式连接至线缆材料中的电力传输线，并且FFC中的数据传输线以可操作的方式连接至线缆材料中的数据传输线。因此，线缆材料和FFC一起有效地构成单个连续的电缆(例如，USB 2.0电缆)。

在其他实施方式中，能够设置沿着线缆完全缠绕到卷筒上与从卷筒上完全伸放之间线缆延伸的范围的多个点，在这些点处，闩锁先导机构在接合状态与脱开接合状态之间切换，由此分别地阻止闩锁机构操作以及允许闩锁机构操作。

在本发明的另一方面中，具有用于存储一定长度材料的卷筒的存储组件包括方向传感器和杆部。方向传感器相对于卷筒以可操作的方式布置。方向传感器可以锁定卷筒使得阻止卷筒沿用于将材料缠绕到卷筒上的收回方向移动。杆部能够与方向传感器以可操作的方式接合。杆部能够在接合位置与脱开接合位置之间移动。当杆部处于接合位置时，杆部阻止方向传感器进行操作以锁定卷筒。当杆部处于脱开接合位置时，方向传感器自由地操作以锁定卷筒。杆部可以在从卷筒伸放的材料的期望长度范围内被自动地安置处于接合位置。

闩锁机构和闩锁先导机构可以由板支承。卷筒、板、闩锁机构和闩锁先导机构可以存储于壳体中。板可以安装至壳体。卷筒在壳体中自由旋转以缠绕和展开线缆。

在操作时，收放式线缆卷筒的特征在于两级系统。当线缆从卷筒例如伸放了大于预定长度比如十八英寸时，线缆可以锁定就位。为了将线缆从该锁定位置释放，对线缆进行短暂的牵拉。为了使手机装置从其中线缆伸放大于大约十八英寸的位置返回至其在支架中的存储位置，线缆被牵拉和释放。此后，允许线缆收回且重新缠绕到卷筒上。尽管现有技术的闩锁线缆卷筒允许线缆被锁定在短于完全抽出位置的任何位置处，但当线缆伸放小于预定长度比如十八英寸时本发明的两级收放式线缆卷筒不能够被锁定就位。总之，只要线缆从卷筒上伸放小于预定长度例如十八英寸，闩锁机构就不能够被操作。安装至卷筒的收回机构将完全收回线缆而不会留下线缆的“抽头”(“pigtail”)。这个完全收回特征阻止在线缆伸放仅一或两英寸的情况下进行无意地锁定，并且避免线缆的抽头被夹在或楔入在手持设备与支架之间的问题。

在用于选择性地锁定缠绕到卷筒上的一定长度的材料的一种方法中，设置有闩锁机构和先导机构。先导机构与闩锁机构接合以便阻止闩锁机构在所述长度的材料从卷筒行进的预定范围内操作。材料被伸放大于预定长度的长度以便使先导机构与闩锁机构脱开接合并且允许闩锁机构锁定线缆。

下面对以下非限制性实施方式进行描述以便说明本文中描述的FFC和装置的一些方面。

实施方式1是扁平柔性电缆(FFC)，其包括：嵌入在非导电性聚合物基体中的大致平行的线材构成的带，该FFC具有两个端部、端到端的长度、在由线材限定的平面中的垂直于所述长度的宽度、以及在垂直于长度和宽度的方向上的厚度；嵌入的线材包括两个或更多个电力传输线以及两个或更多个数据传输线；FFC中的每个数据线通过聚合物基体的一部分而与任何相邻的线材间隔开；FFC包括非屏蔽的端部区域以及非导电性涂层，该非屏蔽的端部区域位于屏蔽的中部区域两侧，在该屏蔽的中部区域的至少一侧上包括有屏蔽层，该非导电性涂层位于该屏蔽层上；其中，该屏蔽层包括含金属的涂层、箔或者膜，并且可选地在沿着FFC的长度的一个或更多个间隔开的位置处与数据传输线中的至少一个数据传输线电接触；非屏蔽的端部区域的一部分中没有聚合物基体；电力传输线的横截面面积相对于数据传输线的横截面面积而言较大；并且电力传输线在由线材限定的平面中呈是扁平的使得电力传输线具有大于厚度的宽度。

实施方式2包括实施方式1的FFC，其中，FFC包括两个至六个电力传输线以及两个至十个数据传输线。

实施方式3包括实施方式2的FFC，其中，数据传输线和电力传输线在FFC的宽度上对称地布置。

实施方式4包括实施方式1至实施方式3中的任一实施方式的FFC，其中，屏蔽层存在于FFC的仅一侧上。

实施方式5包括实施方式1至实施方式4中的任一实施方式的FFC，其中，屏蔽层包括含金属的涂层或涂料。

实施方式6包括实施方式1至实施方式5中的任一实施方式的FFC，其中，屏蔽层包括银涂料涂层。

实施方式7包括实施方式1至实施方式6中的任一实施方式的FFC，其中，聚合物基体包括围绕数据传输线和电力传输线而被层压在一起的两个或更多个聚合物片。

实施方式8包括实施方式1至实施方式7中的任一实施方式的FFC，其中，聚合物基体包括聚酯。

实施方式9包括实施方式1至实施方式8中的任一实施方式的FFC，其中，屏蔽层通过在FFC的与屏蔽层相同的一侧上局部地切穿聚合物基体至数据传输线而形成的一个或更多个孔电接触数据线中的至少一个数据线。

实施方式10包括制造实施方式1至实施方式9中的任一实施方式的FFC的方法，该方法包括下述步骤：使大致平行的线材穿过一个或更多个辊子之间以形成均匀厚度的导体；线材最初包括两个或更多个具有第一直径的电力传输前体线材以及两个或更多个具有小于第一直径的第二直径的数据传输线；将这些大致平行的线材布置在两个或更多个聚合物片之间以便形成预层压的结构；使该预层压的结构穿过对置的辊子，所述对置的辊子对预层压的结构施加足够的压力以将聚合物片压在一起从而形成中间电缆结构；可选地，在数据传输线中的至少一个数据传输线附近从中间电缆结构的一侧切出孔以在该侧上露出线材；将含金属涂层的屏蔽层施加至FFC的一侧，在存在有孔的情况下，屏蔽层被施加在电缆的已经切出孔的侧上；以及将非导电性涂层(例如聚合物涂层)施加在屏蔽层上。

实施方式11包括收放式线缆卷筒，该线缆卷筒包括实施方式1至实施方式9中的任一实施方式的螺旋卷绕的FFC，该螺旋卷绕的FFC以可操作的方式连接至一卷圆形数据和电力传输线缆，使得FFC中的电力传输线以可操作的方式连接至线缆中的电力传输线，并且FFC的数据传输线以可操作的方式连接至线缆中的数据传输线，使得线缆和FFC共同形成单个电力和数据传输路径。

实施方式12包括线缆卷筒组件，该线缆卷筒组件包括实施方式11的线缆卷筒、闩锁机构以及先导机构，其中：线缆卷筒由通过毂而与第二圆形板间隔开的第一大致圆形板限定；第一板和第二板的直径大致相同，并且第一板与第二板彼此大致平行，其中，轴环从第一圆形板远离毂并且沿着其旋转轴线突出，使得轴环与卷筒一起旋转；线缆卷筒以可旋转的方式安装在壳体中使得卷筒能够绕与毂对中且延伸穿过毂的轴线旋转；一定长度的线缆材料围绕毂缠绕，线缆材料的一端附接至毂；FFC的一端附接至轴环，其中，FFC围绕轴环螺旋缠绕，并且FFC的另一端附接至安装在壳体上或者安装在壳体中的电路板，使得当卷筒旋转时，FFC的螺旋圈数根据旋转方向而增大或减小；卷筒被弹簧偏压使得当对线缆材料的并未连接至毂的端部施加张力时，卷筒克服弹簧的偏压而旋转同时线缆被展开，并且当张力被释放时，线缆材料由于弹簧的偏压而重新缠绕到卷筒上；该闩锁机构安装至壳体并以可操作的方式连接至卷筒，该闩锁机构能够选择性地操作成将卷筒锁定在固定不动的位置以便阻止线缆材料的重新缠绕；该先导机构安装至壳体并且能够与闩锁机构以可操作的方式接合以便阻止闩锁机构操作。

实施方式13包括实施方式12的线缆卷筒组件，其中：线缆卷筒包括位于第二板上的内齿轮部；闩锁机构包括方向传感器，方向传感器相对于齿轮以可操作的方式布置，方向传感器和齿轮以可操作的方式布置成使得方向传感器能够与卷筒的内齿轮部接合以便实现卷筒的锁定；以及先导机构能够在第一位置与第二位置之间移动，其中，在第一位置中，先导机构阻止闩锁机构工作，并且在第二位置中，闩锁机构是可操作的。

实施方式14包括实施方式13的线缆卷筒组件，该线缆卷筒组件还包括齿轮止挡部，该齿轮止挡部相对于齿轮以可操作的方式布置成使得允许齿轮以增量的方式在第一位置与第二位置之间移动；其中，当齿轮处于第一位置时，方向传感器能够接合卷筒的内齿轮部以便激活闩锁机构，并且当齿轮处于第二位置时，卷筒相对于闩锁机构沿收回方向自由地旋转以将线缆材料缠绕回到卷筒上。

实施方式15包括实施方式12至实施方式14中的任一实施方式的线缆卷筒组件，其中，当FFC围绕轴环松驰地缠绕时，FFC采用卵形螺旋构型。

实施方式16包括实施方式12至实施方式15中的任一实施方式的线缆卷筒组件，其中，壳体内包括有用于FFC的弯曲的隔件以便当FFC围绕轴环松驰地缠绕时使FFC弯曲成卵形螺旋构型。

本文中描述的FFC提供了优于常规FFC的数个优点。例如，上述优选的USB 2.0实施方式提供了通过利用多个圆形或者扁平的并且与非电力承载(信号/数据)导体的厚度相匹配的电力给送和返回装置而以欧姆损耗最小的方式将电力和数据集成到FFC中。另外，在电力给送和返回装置中以欧姆损耗最小的方式将电力和数据集成到FFC中是通过利用辊制成扁平的以便与非电力承载(信号/数据)导体的厚度相匹配的大型规格导体来实现的。使用呈特定几何构型的具有单侧屏蔽以及相邻的保护信号的信号承载导体能够提供90欧姆+/-15％的USB 1.0和USB 2.0控制阻抗需求。将FFC的非屏蔽侧上的绝缘材料(介质)的具体厚度设置成使得当屏蔽、接地平面或金属底盘被引入至FFC的非屏蔽侧时，信号承载导体的阻抗表现出90欧姆+/-15％的USB 1.1和USB 2.0控制阻抗需求。呈特定几何构型的具有单侧屏蔽和相邻的保护信号的信号承载导体表现出30欧姆+/-30％的USB 2.0共模阻抗需求。在优选的USB 2.0实施方式中描述的绝缘材料(介质)的具体厚度操作成使得当屏蔽、接地平面或金属底盘被引入至电缆的非屏蔽侧时，阻抗表现出30欧姆+/-30％的USB 2.0共模阻抗需求。单侧屏蔽的使用提高了可制造性、可靠性，并且将电缆的整体厚度减至最小。该电缆还便于增设和集成任意数目的模拟、传感器、控制、数据、高速数据和/或其他信号类型。

在以下描述中，有时会提及“顶”、“底”或线缆卷筒的其他区域及其各种部件。应当理解的是，这些术语仅为了方便表述，因为可以全方向地使用线缆卷筒。

附图说明

图1是如本文中所描述的说明性扁平柔性电缆(FFC)的俯视平面图。

图2是沿着线2--2截取的图1的FFC的横截面视图。

图2a是图2中示出的横截面的分解视图。

图3是沿着线3--3截取的图1的FFC的局部横截面视图。

图4是图1的FFC的端部部段18的立体分解图。

图5是线缆卷筒组件的分解视图。

图5a是方向传感器的底部视图。

图5b是齿轮的底部立体图。

图5c是凸轮的立体图。

图5d是图5c中描绘的凸轮的侧视图。

图5e是沿着图5d中的线5e--5e截取的凸轮的截面图。

图6是本发明的线缆卷筒组件的侧视图。

图7是本发明的线缆卷筒组件的俯视图，其示出闩锁先导机构处于防止闩锁机构操作的接合位置。

图7a是本发明的线缆卷筒组件的俯视图，其中，出于说明的目的移除了闩锁先导机构的凸轮的顶部。

图8是本发明的线缆卷筒组件的俯视图，其示出闩锁先导机构处于允许闩锁机构选择性地操作的脱开接合位置。

图8a是本发明的线缆卷筒组件的俯视图，其中，出于说明的目的移除了凸轮的顶部。

图9是本发明的线缆卷筒组件的俯视图，其中，出于说明的目的移除了闩锁机构的齿轮的顶部。

图10是本发明的线缆卷筒组件的俯视图，其示出了处于闩锁位置的闩锁机构的方向传感器。

图10a是本发明的线缆卷筒组件的俯视图，其中，出于说明的目的移除了齿轮的顶部。

图11是本发明的线缆卷筒组件的俯视图，其示出了处于抽出位置的方向传感器。

图12是凸轮的另一实施方式的截面图。

图13是壳体的示意性立体图，其中，在该壳体中安装有可旋转的轴环，用于将螺旋缠绕的FFC安装在线缆卷筒中。

图14是替代性壳体的示意立体图，其中，在该壳体中安装有可旋转的轴环，用于将螺旋缠绕的FFC安装在线缆卷筒中。

图15是图13中示出的壳体的俯视图，其中，在该壳体中安装有螺旋缠绕的FFC。

图16是图14中示出的壳体的俯视图，其中，在该壳体中安装有螺旋缠绕的FFC。

具体实施方式

本发明的示例性实施方式示出了新型的扁平柔性电缆，该扁平柔性电缆包括嵌入在柔性非导电性聚合物基体中的至少两种不同规格的单束线材。FFC的至少一部分优选地仅在FFC的一侧上由含金属层(例如，金属涂料，比如银漆)屏蔽。最大规格的线材相对于较小规格的线材在电缆的平面中被弄平，使得扁平的线材的宽度比线材的高度大。在一些实施方式中，扁平的线材的高度约等于较小规格的线材的高度。本文中描述的FFC具有柔性电路型电缆和带状电缆这两者的特征和/或特性。本文中描述的FFC适用于一些高速数据传输和电力传导应用比如USB 2.0应用，同时仍保持相对较窄的电缆宽度和薄的轮廓，这使得这些电缆例如适于用在能够选择性地进行收放的线缆卷筒组件中，这种线缆卷筒组件用于通信手持设备和游戏控制器、比如存在于例如许多航空座椅靠背中的通信手持设备和游戏控制器。

结合有本文中描述的新型FFC的线缆卷筒组件包括用以存储线缆(比如常规的USB 2.0线缆)的卷筒、用以将线缆缠绕到卷筒上的收回机构、用以将线缆锁定在伸放位置的闩锁机构、以及构造成使得能够在线缆延伸的一个或更多个期望位置处启用闩锁机构以及脱开闩锁机构的闩锁先导机构。在一个实施方式的操作中，用户牵拉线缆的自由端以将线缆从卷筒上展开。闩锁先导机构用以阻止闩锁机构，使得当线缆处于完全缠绕到卷筒上与伸放预定长度之间的位置的范围中时闩锁机构不能够锁定线缆。一旦线缆伸放超过预定长度，则闩锁先导机构允许闩锁机构正常操作。在线缆收回至小于预定长度之前，闩锁机构继续正常操作，这时，闩锁先导机构不会阻止闩锁机构操作。

尽管本发明容许各种改型和替代性构型，但仍在附图中示出了其某些说明的实施方式，并且下面将对这些实施方式进行详细描述。然而，应当理解的是，并不意在将本发明限制为所公开的具体形式，而是相反，本发明旨在涵盖落入本发明的精神和范围内的所有的改型、替代性构型及等同物。

现参照附图，图1提供了示例性FFC 1的俯视平面图，FFC 1包括电力传输线10，电力传输线10位于数据传输线12的两侧并嵌入在非导电性聚合物基体14内。FFC 1包括屏蔽的中部部段16，中部部段16的两端设有两个非屏蔽的端部部段18。每个端部部段18包括区域20，在区域20中，线材10和线材12是裸露的以便于焊接至电路板。中部部段16包括区域22，在区域22中，屏蔽层与数据传输线12进行导电。

图2是沿着图1的线2--2截取的FFC 1的横截面视图，并且图2示出了如下实施方式：在所述实施方式中，聚合物基体14包括从顶至底以所描述的顺序层压在一起的聚合物片24、26、28、30，使得聚合物基体14的一个表面包括片24，而聚合物基体14的对置表面包括片30，其中，线材10和线材12位于片26与片28之间。屏蔽层32作为薄膜或涂层而沉积在层30上。通常，屏蔽层32包括金属涂料或金属箔(例如，包括银、铜或铝的涂料或箔)。在屏蔽层32上设置有保护性共形层34，并且保护性共形层34包括非导电性涂层(例如，聚合物涂层)。图2a提供了图2的横截面的分解视图以便更好地示出各个层和片的顺序。

图3是沿着图1的线3--3截取的FFC 1的局部横截面视图。图3示出了区域22，区域22在数据线12附近的由层30和层28形成的切口限定。屏蔽层32延伸到区域22中以作为屏蔽层32的略厚区域33而电接触线材12。区域33由共形层34的部分35覆盖。

图4是FFC 1的端部部段18的立体分解图。如图4中示出的，端部部段18中没有屏蔽层32，使得屏蔽层32与聚合物基体14的片30直接接触。

在一些实施方式中，FFC 1的宽度在大约0.2英寸至0.5英寸(例如大约0.4英寸)的范围内，厚度为大约0.015英寸至0.03英寸(例如大约0.02英寸)，并且长度为大约36英寸至60英寸。FFC部件的层压通过根据形成片的聚合物的类型而在片之间使用或不使用粘合剂来实现。用于聚合物片的层压的粘合剂包括适于与电气部件和电子部件结合使用的任何粘合剂，所述粘合剂的适合的示例包括例如环氧粘合剂、丙烯酸粘合剂等。热塑性聚合物片可以在一些情况下不使用粘合剂而是通过热和压力的应用来进行层压。

在一些实施方式中，屏蔽层32包括金属涂料。涂料可以包括任何金属，但通常将包括银、铜或铝。屏蔽层的厚度通常将在大约0.0005英寸至大约0.002英寸的范围内。

共形层34是由非导电性材料形成的保护性膜或涂层。在一些实施方式中，共形层34包括聚合物涂层或清漆。共形层的厚度通常将在大约0.0005英寸至大约0.002英寸的范围内。

聚合物基体14及其片24、26、28、30能够由任何柔性非导电聚合物材料构成，比如聚酯材料(例如，聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚对二甲苯基聚合物、乙烯基聚合物(例如聚氯乙烯)、聚酰亚胺、聚碳酸酯、硅酮聚合物、含氟聚合物(例如聚四氟乙烯)等。用于形成围绕线材的聚合物基体的各个聚合物片可以具有任何期望的厚度。在一些实施方式中，片24、26、28、30的厚度在大约0.003英寸至0.004英寸(例如大约0.0035英寸)的范围内。

数据传输线可以具有任何期望的规格或直径。类似地，电力传输线可以具有任何期望的横截面面积、厚度及宽度。在一些实施方式中，数据传输线12的直径为约0.005至0.007英寸(例如大约0.006英寸)，并且电力传输线10的宽度为约0.015至0.04英寸(例如大约0.03英寸)，并且厚度(高度)大约等于数据传输线12的直径。

数据传输线12和电力传输线10的数目可以按任何期望的数目进行配置。在图1至图4中示出的实施方式中，设置有八个数据传输线12，这八个数据传输线12的每侧置有成对的电力传输线10。在其他实施方式中，线材的布置和数目可以根据FFC的期望用途或使用而改变。数据传输线和电力传输线的在电缆的宽度上对称的布置(例如如图1中所示)在一些实施方式中是期望的以便将线材在被螺旋缠绕在毂上时进行扭转的趋势降至最低程度。图1的实施方式包括置于八个数据传输线12两侧的两个电力传输线10；然而，另一实施方式可以例如包括沿着每个边缘的仅一个电力传输线和/或六个或十个数据传输线。在图1中示出的每对电力传输线10中，线材10彼此间隔开。替代性地，两个或更多个电力传输线在需要的情况下可以电接触。数据传输线12和电力传输线10可以具有任何期望的间距(间隔)或者可以是具有两个或更多个不同的间距的组。在一些实施方式中，数据传输线12通常将具有在大约0.02英寸至大约0.03英寸(例如大约0.025英寸)范围内的均匀间距。在一些实施方式中，电力传输线10的间距通常为约0.04至0.06英寸，并且电力传输线10与相邻的数据传输线12之间的间隔通常将为约0.03至0.04英寸。

与印制电路式FFC不同，本文中所描述的FFC是线式FFC。FFC可以通过层压过程而方便地制造，在层压过程中，间隔开的电力传输线和数据传输线被层压在两片或更多片聚合物材料之间(例如，热塑性聚合物、聚酯等)。电力传输线可以设置成相对于数据传输线(其大致将是圆形线材，即，具有圆形横截面)而言已经是扁平的构型。在一个方便的制造过程中，电力传输线10以直径比数据传输线12的直径大的圆形线材为开端，其中，电力传输线10被辊制成厚度等于数据传输线。然后，夹在中间的片和线材的层压制件在足以将材料结合到单个FFC中的压力的作用下被传输通过一个或更多个辊子。压力还有助于形成层压制件中的聚合物基体层之间的强力结合。例如通过激光切割聚合物基体14的一部分以使线材12在沿着电缆的长度的选定点处暴露而形成区域22。区域22可以在沿着线材的一个或更多个点处结合在数个或所有的数据线12附近。例如通过将含金属涂料(例如含银涂料)喷涂在层30上可以将屏蔽层32施加至基体层30。暴露的线材12与区域22中的屏蔽金属涂料相接触，其中，一些涂料填充每个区域的一部分以作为接触区域33。保护层34包括被喷射或以其他方式施加在屏蔽层32上的非导电涂层。共形层涂层34的部分35覆盖屏蔽层32的接触区域33。

图7中示出了布置在壳体51中的说明性的、能够选择性收放的电缆卷筒组件50。参照图5、图6和图7，卷筒组件50包括卷筒52，卷筒52具有毂54、第一壁56和第二壁58。第一壁56和第二壁58悬垂于毂54，并且第一壁56和第二壁58相对于彼此侧向地间隔开。卷筒52包括位于毂54中的中央安装孔60，中央安装孔60用于将卷筒52旋转地安装成使得卷筒组件50绕横向轴线62自由地旋转，如图6所示。

第二壁58包括突出的凸缘部80，凸缘部80限定隔室82。凸缘部80呈大致圆形并且包括轮缘84，轮缘84具有内齿轮部86以及被称为“死区”的壁部88，内齿轮部86具有向内突出的多个齿87。本文中将更详细地论述内齿轮部86和死区部88。

参照图6，卷筒52可以用于存储一定长度的材料，比如说例如绳或导线线缆。说明性的导线线缆64围绕卷筒52缠绕并且存储于由第一壁56和第二壁58限定的凹部66中。线缆64可以具有足具柔性以便按符合毂54的直径的直径进行缠绕的任何适合的结构。线缆64可以是任何已知的类型，比如通信、电话、USB、数据、电气或其他类型。说明性线缆64约长四十英寸。线缆64可以从卷筒上展开。卷筒52构造成使得卷筒52必须经受大约九个半圈以便完全承受或者展开线缆64。

线缆64的一端通过任何适合的方法被紧固至卷筒52，并且线缆的另一端可以从壳体延伸出来并有用于连接至实施装置的连接器67，所述实施装置比如为移动电话手持设备、游戏控制器或者机上娱乐(IFE)手持设备控制器。壳体51可以构造成使得壳体51包括孔68，线缆能够延伸穿过孔68。止挡部69邻近于线缆64的自由端安装至线缆。为了防止线缆的自由端进入壳体51，止挡部69构造成使得止挡部69不能够穿过孔68。止挡部69可以由挠性材料比如橡胶制成，或者可以由任何其他适合的材料制成。如图6中所观察到的，当止挡部59与壳体51相接合时，线缆64完全缠绕到卷筒52上。

在另一实施方式中，孔68可以构造成使得连接器67不能够穿过孔68。通过针对孔的该结构，当连接器67非常靠近壳体51时，线缆被完全缠绕到卷筒52上。

如图5中清楚观察到的，卷筒组件50包括呈弹簧形式的收回机构70，收回机构70安装至卷筒52用于将卷筒旋转地偏压成沿收回方向72旋转。弹簧70连接至卷筒52。弹簧70在一端处插入在卷筒的第二壁58中的槽73中，并且弹簧70在另一端处插入到第二壁58中的凹槽74中。当线缆完全缠绕到卷筒52上时，弹簧70布置在常规位置中，在常规位置中，弹簧布置成围绕毂54的松驰的大致同心的环。当抽出线缆时，卷筒52旋转，进而致使弹簧70旋转。弹簧70通过其自身而向内张紧，因此产生趋向于作用于使弹簧70返回至其常规位置的返回力。当线缆被释放时，弹簧70的返回力用以将线缆收回到卷筒52上。尽管收回机构示出为弹簧，但任何适合的收回机构都可以用于本发明的线缆卷筒组件50。

卷筒组件50还包括布置在隔室82内的安装板90。安装板90安装至壳体使得卷筒52能够相对于安装板90旋转。安装板90安装有用于将线缆选择性地锁定在期望的伸放位置的闩锁机构92。示例性闩锁机构92包括方向传感器94，方向传感器94相对于齿轮96和弹簧97以可操作的方式布置。方向传感器94旋转地安装至从安装板90突出的第一柱98，使得方向传感器94能够绕第一柱98旋转。闩锁机构92的齿轮96旋转地安装至从安装板90突出的第二柱128，使得齿轮96能够绕第二柱128旋转。弹簧97安装至从安装板90突出的第三柱130。弹簧97包括在安装板90与方向传感器94之间从第三柱130延伸的两个自由端。如图5a中示出的，弹簧的端部可以安置成与方向传感器94的相应的止挡部134、136相接触。

参照图5和图5b，闩锁机构92的齿轮96包括底齿轮部120和顶齿轮部124，底齿轮部120优选地具有十二个底齿122，顶齿轮部124优选地具有六个顶齿126。顶齿126围绕齿轮相对于彼此大致均匀地间隔开布置，底齿122亦是如此。底齿122布置成使得一个底齿122的基部与每个顶齿126的基部对齐，并且使得一个底齿122的基部大致布置在位于每对相邻的顶齿126之间的间隙127的中央。底齿122优选地成形为呈三角形，该三角形的一边相对于底边成锐角，而另一边相对于底边成钝角。顶齿126优选地成形为大致呈等腰三角形。在使用十二个底齿和六个顶齿的情况下，由每对相邻的底齿122限定的弧约为30度，而由每对相邻的顶齿126限定的弧约为60度。

如图5清楚观察到的，根据本发明的教导，闩锁先导机构200安装至安装板90。闩锁先导机构200设置成在线缆抽出的一个或更多个期望的位置处与闩锁机构92接合以及脱开接合。闩锁机构92可操作成仅在闩锁先导机构200与闩锁机构92脱开接合时选择性地锁定线缆，由此允许闩锁机构92正常操作。在操作时，闩锁先导机构200例如在线缆处于从完全收回到卷筒52上到从卷筒52抽出大约十八英寸的范围内时阻止闩锁机构92操作。例如在线缆抽出超过十八英寸的情况下，闩锁先导机构200脱开接合，并且闩锁机构92正常操作以将线缆锁定在期望的位置。

闩锁先导机构200包括杆部202和凸轮204。杆部202旋转地安装至第三柱130使得杆部202能够绕第三柱130旋转。杆部202包括用以容纳安装板90中的安装孔208的长形槽206。凸轮204旋转地安装至从安装板90突出的第四柱210，使得凸轮204能够绕第四柱210旋转。为了通过指示特定的姿态而便于组装，凸轮204优选地设置有三角形凹部245或其他标记指示件。

参照图5、图5c、图5d和图5e，凸轮204具有底齿轮部236、顶齿轮部246和凸轮凸角242。凸轮凸角242包括小径部270和大径部272。凸轮204的底齿轮部236优选地具有十个底齿248，并且顶齿轮部246同样优选地包括十个顶齿250。底齿248以及顶齿250均设置成相对于彼此均匀地间隔开。由每对相邻的底齿248限定的弧以及由每对相邻的顶齿250限定的弧约为36度。

参照图6，扁平柔性电缆76(例如比如图1至图4中示出的FFC)的一端连接至从第一壁56突出的轴环77，并且扁平柔性电缆76例如通过电路板或其他连接装置而以可操作的方式连接至线缆64的一端。FFC 76的另一端例如连接至布置在壳体内的印刷电路板。印刷电路板又连接至第二线缆65。FFC 76提供线缆64与印刷电路板和第二线缆65之间的电连续性。在说明性线缆卷筒组件50中，第二线缆65的一端连接至印刷电路板使得第二线缆65的自由端从壳体51的第二孔79延伸预定长度。第二线缆65的自由端处设置有用于连接至诸如电话基部或IFE控制器基部之类的实施装置的连接器78。替代性地，第二线缆65的自由端可以接线至例如电话线或者其他适合的电源。

当线缆64完全缠绕到卷筒52上时，FFC 76布置在常规位置中，其中，FFC的绕圈围绕轴环77以松驰的大致同心的螺旋形结构布置。当线缆64被从卷筒52抽出时，卷筒52的轴环77旋转，从而致使FFC76的连接至轴环77的端部旋转，从而使得FFC 76的螺旋形结构依靠其自身而向内变紧。当线缆64被收回时，FFC 76返回至其常规位置，即，较松驰的螺旋形构型。

图13示出了大致筒状的壳体的实施方式，该大致筒状的壳体包括外壳壁51a和内腔室壁53。内腔室壁53限定电缆腔室44a，并且如上面参照图6所描述的，可旋转的轴环77居中地安装在腔室44a内。轴环77以可操作的方式连接至线缆卷筒(例如如上面参照图6所描述的)并且能够与线缆卷筒一起旋转。如本文中描述的FFC可以围绕轴环77以螺旋缠绕的构型安装(例如图15中所示出的)，其中，FFC的一端附接至轴环77并且与线缆卷筒的线缆(例如图6中示出的线缆66)电连接。内腔室壁53还限定槽39，槽39用于使FFC的另一端穿过以便安装至电路板(如图15中示出的)。内腔室壁53大致呈筒形形状，并且与外壳壁51a间隔开以便限定环形空间42，用于将电路板(例如如图15中示出的电路板40)安装在其中。

图15以俯视平面图的方式示出了围绕可旋转的轴环77螺旋缠绕的FFC 76，其中，FFC 76的一端连接至轴环77，并且FFC 76的另一端在穿过槽39之后连接至位于环形空间42内的电路板40。FFC 76示出为围绕轴环77边缘松驰缠绕构型。电路板40提供用于将线缆卷筒安置成例如通过线缆比如图6中示出的线缆65而与电话或其他通信装置、游戏装置、IFE控制台等电连接的装置。

图14示出了大致筒形壳体的替代性实施方式，该壳体包括外壳壁51b和弯曲的内隔件55，该弯曲的内隔件55位于壳体的内部与外壳壁51b间隔开并且延伸跨过由外壳壁51b限定的壳体的内部的一部分。隔件55是弯曲的，并且优选地隔件55的曲率半径略大于外壳壁51b的曲率半径。隔件55与外壳壁51b一起限定FFC腔室44b，如本文中描述的FFC可以以螺旋缠绕的构型安装在FFC腔室44b中(例如如图16中所示)。可旋转的轴环77安装在壳体的中央并且以可操作的方式附接至线缆卷筒以便与线缆卷筒一起旋转，使得螺旋缠绕的FFC的一端可以被附接以用于电连接至如上面参照图6所描述的线缆卷筒的线缆。用于附接至FFC的另一端的电路板可以安装在外壳壁51b与隔件55之间(例如图16中示出的电路板40)。

图16以俯视平面图示出了以略扁平或卵形螺旋构型螺旋缠绕在位于FFC腔室44b内的轴环77上的FFC 76，其中，短轴尺寸与图13和图15中的圆形腔室44a的直径相近，并且长轴尺寸大于腔室44a的直径。FFC 76示出为边缘呈松驰缠绕的构型，其中，FFC 76的一端附接至轴环77，并且FFC 76的另一端附接至安装在壁51b与隔件55之间的电路板40。电路板40提供了用于将线缆卷筒安置成例如通过线缆比如图6中示出的线缆65而与电话或其他通信装置、游戏装置、IFE控制台等电连接的装置。

由于隔件55并未围绕壳体的内部一直延伸，因此FFC腔室44b允许FFC在安装在腔室中时采用略扁平或卵形的螺旋形状(例如如图16中示出的)。对于具有相同直径的壳体而言，与图13和图15中示出的由FFC腔室44a提供的空间相比，腔室44b提供了当FFC松驰地缠绕在轴环77上时供FFC膨胀进入的实际上更大的空间。出乎意料的是，已经发现图16中示出的FFC采用的卵形螺旋形状能够改善在线缆卷筒操作期间FFC的绞拧和扭转，其中，FFC的绞拧和扭转在FFC螺旋缠绕在直径尺寸与卵形腔室的短轴尺寸相同的大致圆筒形腔室(比如图13和图15中示出的腔室44a)内的情况下有时会发生。

如图7所观察到的，闩锁先导机构200与闩锁机构92接合以便阻止闩锁机构92操作。杆部202相对于方向传感器94和凸轮204以可操作的方式布置。杆部202包括凹口状锁定表面220，凹口状锁定表面220可以安置成与方向传感器94的对置座部222相接触，如图7中所示。锁定表面220与座部222相接合使得方向传感器94被安置在受抑制的位置。在受抑制的位置中，方向传感器94布置成使得当齿87旋转时内齿轮部86的齿87不能够与方向传感器94相接触，由此阻止闩锁机构92操作。

凸轮204的顶齿250均构造成能够与三角形凸轮驱动器252相接合，该三角形凸轮驱动器252从卷筒52的第二壁56的轮缘84突出并且大致布置在轮缘84的死区88的中央处。凸轮驱动器252能够接合凸轮204的顶齿250的一个顶齿250a以使得对于卷筒52每转一圈，凸轮204旋转36度，即，凸轮204的十分之一圈。凸轮驱动器252操作以使凸轮204沿收回方向72和与收回方向相反的抽出方向104旋转。

参照图7a，从板突出的轴承壁228包括从其延伸的能弹性弯曲凸轮止挡部232。凸轮止挡部232在其自由端处具有突出部234，突出部234相对于凸轮204的底齿轮部236以可操作的方式布置。凸轮止挡部232提供分度功能以确保对于卷筒52每转一圈，凸轮204旋转十分之一圈增量。突出部234与凸轮204的底齿轮部236相接合，并且突出部234布置在一对相邻的底齿248a、248b之间。当凸轮驱动器252接合凸轮204时，突出部234弯曲离开底齿轮部236并且抵靠底齿248的一个齿248b，从而允许凸轮204旋转。凸轮204旋转直到承载突出部234的底齿248b移动经过突出部234。突出部234然后朝向底齿轮部236返回，容纳在下一对相邻的底齿248b、248c之间，所述下一对相邻的底齿248b、248c包括刚刚承载突出部234的底齿248。

在图7a中，闩锁先导机构200示出为与闩锁机构92相接合。闩锁先导机构200的杆部202包括凸轮从动件240，凸轮从动件240以可操作的方式设置有凸轮204的凸轮凸角242。凸轮凸角242构造成阻止闩锁机构92在抽出线缆长度为从零至大约十八英寸的范围内操作。当凸轮从动件240与凸轮凸角242的小径部270相接触时，闩锁先导机构200与闩锁机构92相接合，由此阻止闩锁机构92操作。当凸轮从动件240与凸轮凸角240的大径部272相接触时，闩锁先导机构200与闩锁机构92脱开接合，由此允许闩锁机构92正常操作。

由小径部270限定的弧至少为108度，即，所述弧构造成包含底齿轮部的三个位置。根据完全缠绕到卷筒52上的线缆，在围绕卷筒52三圈，即在该实施方式中相当于抽出的线缆的长度大约长十八英寸的情况下，凸轮从动件240则位于说明性凸轮凸角242的大径部272上。

杆部202还包括一体式片簧226。从安装板90突出的轴承壁部228使片簧226弯曲，这进而又将杆部202偏压成沿抑制方向230旋转。片簧226偏压杆部202使得杆部202的锁定表面220被偏压成朝向方向传感器94的座部222移动以便使锁定表面220与座部222以干涉的方式相接合，由此阻止闩锁机构92的锁定功能。

参照图8，闩锁先导机构200与闩锁机构92脱开接合。在闩锁先导机构200与闩锁机构92脱开接合的情况下，方向传感器94能够沿收回方向72以及沿抽出方向104旋转。方向传感器94相对于内齿轮部86的齿87以可操作的方式布置成使得方向传感器94能够在收回位置与抽出位置之间移动。方向传感器94根据卷筒52的旋转而在收回位置与抽出位置之间移动。换言之，当卷筒沿收回方向72旋转时，方向传感器94处于收回位置，而当卷筒52沿抽出方向104旋转时，方向传感器94位于抽出位置。方向传感器94具有鼻部100，鼻部100从基部102延伸。鼻部100构造成与内齿轮部86的齿87相互啮合。鼻部100包括收回侧105和抽出侧106。

如图8中所观察到的，方向传感器94示出为处于收回位置。鼻部100靠置于死区88。在收回位置中，鼻部100沿收回方向72指向。基部102包括大致圆形部140，大致圆形部140的半径大致符合齿轮96的间隙127的轮廓。在结构中，当齿轮96处于自由位置时，基部102能够绕第一柱98旋转而不会与齿轮96的任何顶齿124相接触。

能够弹性弯曲的轴110从鼻部100突出。钩状部112从轴10的远端附近突出并且与从基部102突出的钩状部114相接合。钩状部112、114将轴110保持成使得轴110绕鼻部100在位于一端处的本体102与位于另一端处的其中钩状部112、114彼此相接合的点之间的行程范围上自由地旋转。钩状部112、114用以辅助轴110的定位使得在闩锁机构92操作期间轴110能够选择性地接合齿轮96。钉116从基部102突出。钉116布置成能够与齿轮96选择性地接合以便将方向传感器94锁定就位，由此实现闩锁机构92的闩锁特征。

齿轮96相对于安装板90以可操作的方式布置成使得齿轮96能够在交替的自由位置与锁定位置之间以增量的方式移动。在移动至抽出位置中，方向传感器94布置成使齿轮96旋转一个位置，由此替代性地使齿轮从自由位置移动至闩锁位置或者从闩锁位置移动至自由位置。当处于闩锁位置时，齿轮96布置成将方向传感器94锁定在闩锁位置，由此实现闩锁机构92的闩锁特征。在图8中，齿轮96示出为处于自由位置。

参照图8a，将凸轮从动件240重新定位至大径部272导致杆部202沿释放方向274旋转，这使杆部202的锁定表面220与方向传感器94的座部222脱开接合，由此允许闩锁机构进行作用。已经将片簧226抵靠从安装板90突出的轴承壁部228而压缩额外的量。弹簧97的最靠近轮缘84的端部已经迫压方向传感器94朝向轮缘84的内齿轮部86而到达收回位置，其中，闩锁机构92是可操作的。

参照图9，卷筒52沿抽出方向104旋转足够量而致使方向传感器94的轴110与齿轮96的底齿122中的一个底齿相接触。齿轮96能够沿标示方向150旋转十二分之一圈的增量，从而在自由位置与闩锁位置之间交替。安装板90包括能够弹性弯曲的齿轮止挡部130，齿轮止挡部130在其自由端处具有凹入止挡部132。齿轮止挡部130提供分度功能以确保齿轮96旋转十二分之一圈的增量。安装板90的止挡部132相对于齿轮96的底齿122以可操作的方式布置。齿轮96的底齿122中的一个底齿坐置在止挡部132中。止挡部132构造成防止齿轮96沿与标示方向150相反的方向旋转。在图9中，齿轮96示出为处于自由位置。当方向传感器94继续沿抽出方向104旋转时，轴110将致使齿轮96沿标示方向150旋转以使齿轮96移动至闩锁位置。

参照图10，闩锁机构92将线缆锁定在期望的伸放位置。在该实施方式中，线缆不能够被锁定直到线缆伸放至离卷筒大于大约十八英寸程度，其中，在线缆伸放至离卷筒大于大约十八英寸情况下，闩锁先导机构200与闩锁机构92脱开接合。当然，在其他实施方式中，能够改变使闩锁先导机构200与闩锁机构92脱开接合所需的、线缆从卷筒52上伸放的长度。

方向传感器94处于闩锁位置。齿轮96处于闩锁位置。齿轮止挡部232阻止齿轮96沿与标示方向150相反的方向旋转。方向传感器94的钉116与顶齿124中的一个顶齿124a相接触。方向传感器94与齿轮96之间的接合阻止方向传感器沿收回方向72旋转。鼻部100布置在内齿轮部86的一对齿87b、87c之间，并且阻止收回机构进行操作。因而线缆在从卷筒52被抽出期望的长度的情况下被锁定就位。

参照图7，在操作时，在线缆被完全收回的情况下开始，闩锁先导机构200与闩锁机构92相接合。在线缆完全收回时，如图7a中示出的，凸轮从动件240靠置在凸轮凸角242的小径部270上。方向传感器处于受抑制位置。参照图8，当从卷筒52抽出预定长度的线缆，即在线缆卷筒组件50的说明性实施方式中抽出十八英寸长的线缆时，闩锁先导机构200与闩锁机构92脱开接合。在闩锁先导机构200与闩锁机构92脱开接合的情况下，闩锁机构92能够正常操作。如图8a中示出的，凸轮从动件240靠置在凸轮凸角242的大径部272上。方向传感器94处于收回位置。方向传感器94的鼻部100与死区88相接触。

参照图9，线缆被伸放出额外的量，使卷筒52、包括内齿轮部86的齿87沿抽出方向104旋转。邻近于死区88的齿87接触鼻部100的收回侧105，鼻部100进而绕第一柱98沿抽出方向104旋转并且朝向抽出位置移动。轴110的自由端接合一个底齿122a，致使齿轮96沿标示方向150旋转十二分之一圈。底齿122中的另一底齿122b使止挡部130朝向卷筒52的轮缘移动以允许齿轮96旋转。一旦齿122b的位置移动经过止挡部132时，止挡部130返回至其常规位置使得齿122b坐置在止挡部132中。止挡部130提供分度特征以便确保对于使齿轮96沿标示方向150移动的轴110的每次经过，齿轮96旋转十二分之一圈的增量。如图10中示出的，齿轮96被置于闩锁位置。

参照图9，在轴110的自由端移动经过齿轮96之后，弹簧97的最靠近卷筒52的中心的端部用以将鼻部100朝向内齿轮部86沿收回位置的方向进行偏压。随着内齿轮部86的齿87相对于安装板90旋转，齿87接触鼻部100。弹簧97迫使鼻部100返回而与齿87中的下一个齿相接触。弹簧97、方向传感器94与齿87之间的相互作用产生听觉上的“咔哒”特征并且使方向传感器94准备好对卷筒52的旋转上的变化进行响应。

参照图10，由于用户已经抽出线缆的长度比使先导闩锁机构与闩锁机构脱开接合所需的预定长度大，因此闩锁机构正常操作。当用户将线缆抽出至期望的长度时，线缆可以被释放。一旦被释放，则呈弹簧形式的收回机构工作以收回线缆。在图10中，卷筒52沿收回方向72旋转。内齿轮部86的刚刚经过沿抽出方向104移动的鼻部100的齿87b与鼻部100的抽出侧106相接触。方向传感器94进而沿收回方向72旋转直到钉116接触顶齿124中的一个齿124a为止。

如图10a中所观察到的，止挡部130阻止坐置在止挡部132中的底齿122c沿与标示方向150相反的方向旋转，由此将方向传感器94固定就位。鼻部100布置在内齿轮部86的一对齿87b、87c之间并且阻止收回机构操作。方向传感器94处于闩锁位置。因而线缆在从卷筒52被抽出期望长度的情况下被锁定就位。

作为附加的特征，线缆的长度以及死区88的位置和尺寸可以构造成使得当线缆被从卷筒52完全抽出时方向传感器94的鼻部100与死区88相接触。在这种情况下，收回机构将操作成收回线缆，直到鼻部接合邻近于死区88的齿87d为止。齿87d接触鼻部100以便将鼻部安置在闩锁位置。通过将死区88构造成使得在允许鼻部100安置在闩锁位置之前线缆必须从完全伸放位置略微收回，则能够确保保持在卷筒52上的线缆的微小量足以使齿轮96旋转至自由位置从而解锁线缆。

参照图11，为了使闩锁机构92脱开接合，使用者可以从卷筒52抽出长度充足的线缆以致使收回侧105上的相邻齿87c接触鼻部100，而这又致使轴110旋转。轴110接触齿轮96的底齿中的一个底齿以致使齿轮96旋转十二分之一圈，从而将齿轮96定位在自由位置使得本体102的圆形部分140能够相对于齿轮96自由地旋转。在释放线缆时，内齿轮部86的另一相邻的齿87b使鼻部100旋转至收回位置。收回机构收取线缆，线缆被缠绕到卷筒52上。在收回线缆期间，弹簧97将方向传感器94的鼻部100朝向内齿轮部86的齿87迫压。

应当理解的是，能够在收回线缆期间的任何时间处通过抽出期望长度的线缆以将方向传感器的鼻部切换至抽出位置而触发闩锁机构92，直到线缆的长度小于预定长度——此处为十八英寸——为止，由此使齿轮旋转至闩锁位置。闩锁机构将继续是可操作的，直到线缆被收回至小于预定长度、即十八英寸的长度，这时，凸轮从动件返回至凸轮凸角的小径部从而阻止闩锁机构的操作。杆部206被片簧226迫压成朝向方向传感器94旋转。锁定表面220接合座部222，并且方向传感器94又旋转至受抑制的位置。

因而在操作时，闩锁先导机构200进行操作以阻止闩锁机构92在期望的行程范围内操作。在使用时，使用者抽出完全缠绕到卷筒上的线缆。在卷筒转例如三圈之后，闩锁先导机构200与闩锁机构脱开接合，并且闩锁机构自由地正常操作。当线缆返回到卷筒上时，闩锁机构继续正常地操作直到从卷筒上伸放出小于预定长度、即十八英寸的线缆为止。这时，闩锁先导机构接合闩锁机构，并且阻止闩锁机构进行操作。

应当理解的是，凸轮可以呈各种构型。例如，应当理解的是，在其他实施方式中，小径部可以限定其他尺寸的弧。另外，凸轮凸角可以被改变成包括多个小径部和/或多个大径部。例如，参照图12，凸轮504示出为可以允许闩锁机构在线缆的两个不同的延伸量的情况下进行操作。凸轮504包括凸轮凸角542，凸轮凸角542具有两个小径部570a、570b和两个大径部572a、572b。所述两个小径部提供线缆抽出的两个不同的范围，先导机构能够操作在这两个不同的范围内操作以便阻止闩锁机构操作。

在其他实施方式中，可以改变凸轮的底齿和顶齿的数目以便改变切换闩锁先导机构所需的抽出的线缆的长度。

此外，可以使用任何适合的线缆卷筒和收回机构。本发明的闩锁先导机构和闩锁机构可以与包括期望能够被收回的线缆的任何线缆卷筒一起使用。类似地，其他闩锁机构可以适于与闩锁先导机构一起使用。

本文中引用的所有参考资料、包括出版物、专利申请和专利均通过参引并入本文，其程度如同每个参考文献被单独且具体地指示通过参引并入本文并且在本文中全部阐述。在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)使用术语“一”和“一个”以及“所述”以及类似表述应被解释为涵盖单数和复数，除非本文中另有说明或者与上下文明显矛盾。使用术语“包括”、“具有”及“包括有”以及类似术语应被解释为开放式术语，这意指包括但不限于，除非本文中上下文另有说明述或者与上下文明显矛盾。本文中提供的任何及所有示例或者示例性用语(例如“比如”)的使用仅意在更好地说明本发明，而不对所要求保护的本发明的范围构成限制。说明书中的语言均不应被解释为表示任何非要求保护的元件对于本发明的实施而言是必要的。

前述是作为整体的对本发明的综合描述，而不仅仅是其任何特定元素或方面。说明中描述了本发明的“优选实施方式”，包括发明人已知的用于执行本发明最佳模式。当然，在阅读上述描述时，优选实施方式的变型对于本领域普通技术人员而言将变得明显。本发明人期望技术人员能够适当地采用这种变型，并且本发明人意在以不同于本文中具体描述的方式的方式实施本发明。因此，本发明包括如适用法律允许的在本发明的所附权利要求中引用的主题的所有改型及等同物。此外，上述元件在其所有可能的变型中的任何组合是可能的，除非本文中另有说明或者与上下文明显矛盾。