可堆叠磁性保持连接器接口的制作方法
【专利说明】可堆叠磁性保持连接器接口
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2013年9月30日提交的美国临时专利申请N0.61/884，730和于2014年9月29日提交的美国非临时专利申请N0.14/500,556的权益，这两个专利申请据此以引用方式并入以用于所有目的。
【背景技术】
[0003]本发明整体涉及输入/输出电连接器，并且具体地涉及手持式电子设备的连接器。
[0004]很多电子设备包括用于接收和提供电力和数据的电连接器。这些电连接器通常是插座连接器，并且被设计为接收从缆线延伸的单个凸插头连接器，由此形成用于信号的一个或多个导电路径。缆线还可附接到电源适配器、附件、设备或另一个连接器(例如插头连接器或插座连接器)，由此允许经由缆线和连接器来交换信号。
[0005]随着电子设备不断变得更小，设备壳体具有越来越受限制的内部空间，而仍然包括大量内部部件，其中一些内部部件与外部部件相关。设备壳体内的这个受限制的空间带来了大量挑战。例如，设备可能仅包括一个或两个外部连接器和对应的内部部件，尽管其可能希望设备经由更多外部连接器同时接收输入和/或提供输出。
[0006]至电子设备的无线信号传送可解决以上挑战中的一些挑战。但是，在某些情形中，为了交换信号，可能仍然需要有线连接或者有线连接可能仍然是优选的。例如，有线充电和/或数据交换可能比无线充电和/或数据交换更快，因此对于快速充电或交换大量数据是优选的。
[0007]不管是便携式的还是其他形式的，当前的电子设备可能面临这些缺陷中的一些或全部缺陷或者面临类似的缺陷。
【发明内容】
[0008]本发明的各种实施例涉及对上文所述缺陷中的一些或全部缺陷加以改善的可堆叠连接器。例如，一种用于电子设备和附件的具有磁性保持件的可堆叠连接器接口可允许电力和数据在一个或多个堆叠连接器与电子设备之间传送。更具体地，这种配置可允许基本设备、外围设备、其他基本设备和/或主机电力缆线经由这个可堆叠连接器接口互连。主机设备可包括插座连接器、外围设备和/或其他基本设备，并且电力缆线可包括插头连接器和/或插座连接器，并且主机电力缆线可包括插头连接器。
[0009]每个互连可堆叠连接器可包括连接器主体的一个或多个侧面上的一个或多个磁性元件，该一个或多个磁性元件可具有被布置成管理其他连接器的磁性元件并且便于与其他连接器的磁性元件配合的磁极。例如，磁性元件可使用磁性排斥来指示连接器不应当被配合以及使用磁性吸引来指示连接器可被连接。此外，磁性元件可便于盲配，因为可能仅需要将各个连接器彼此接近，以供磁力使对应的连接器对准、取向以及接触。磁性元件还可提供将配合连接器维持或保持为彼此接触的磁性保持力。
[0010]连接器还可包括连接检测电路，该连接检测电路用于确定连接器是否与其他连接器配合，由此允许连接器防止带电触点在未配合的连接器处暴露。因此，连接检测电路可防止可能引起对用户、设备和/或连接器的伤害的触点短接。除了连接检测电路之外，还可包括用于确定在互连可堆叠连接器之间应当如何传送信号的路由电路。
[0011]因此，本发明的实施例可允许设备的一个外部连接器同时与外围设备、主设备、电源适配器等多个连接器连接。这可在不牺牲功能的情况下通过仅需要一个外部连接器或通过更好地利用一个外部连接器来帮助节省便携式设备、以及甚至非便携式设备的受限制的内部设备空间以及外部表面。
[0012]根据一个实施例，提供了一种可堆叠连接器。可堆叠连接器可包括主体，该主体具有第一磁体、第一连接器和被定位在第一连接器上的触点，该第一磁体具有被布置成将第一连接器与对应的第二连接器对准和配合的磁极。缆线可从主体延伸并且包括一条或多条电线。可堆叠连接器还可包括被配置为确定第一连接器是否与第二连接器配合的连接检测电路和耦接到该连接检测电路和一条或多条电线的路由电路。该路由电路可被配置为当连接检测电路检测到第一连接器与第二连接器配合时在一条或多条电线与触点之间路由信号。
[0013]根据另一实施例，提供了一种可堆叠连接器。该可堆叠连接器可包括主体，该主体具有第一磁体、第二磁体、第一连接器和第二连接器、被定位在第一连接器上的第一触点和被定位在第二连接器上的第二触点，第一磁体具有被布置成将第一连接器与对应的第三连接器对准和配合的磁极，第二磁体具有被布置成将第二连接器与对应的第四连接器对准和配合的磁极。可堆叠连接器还可包括从主体延伸的缆线。缆线可包括一条或多条电线。可堆叠连接器还可包括被配置为确定第一连接器和第二连接器是否分别与第三连接器和第四连接器配合的连接检测电路和耦接到该连接检测电路和缆线的一条或多条电线的路由电路。该路由电路可被配置为:(I)当连接检测电路检测到第一连接器与第三连接器配合时，在一条或多条电线与第一触点之间路由第一信号；(2)当连接检测电路检测到第二连接器与第四连接器配合时，在一条或多条电线与第二触点之间路由第二信号；以及(3)当连接检测电路检测到第一连接器和第二连接器分别与第三连接器和第四连接器配合时，在第一触点和第二触点之间路由第二 ?目号。
[0014]根据另外一个实施例，本发明涉及一种用于在可堆叠连接器之间形成电连接的方法。第一缆线组件的第一插头连接器可与第二缆线组件的第一插座连接器配合。第一插头连接器可耦接到第一缆线组件的第一缆线。第一插座连接器可耦接到第二缆线组件的第二缆线。第一缆线可经由第一插头连接器来将第一信号提供至第二缆线组件的路由电路。第二缆线可将第二信号提供至第二缆线组件的路由电路。第三信号可使用路由电路被路由到第二缆线组件的第二插头连接器。第三信号可包括第一信号和第二信号中的一个或多个信号。第二插头连接器可与电子设备的第二插座配合。第三信号可经由第二插头连接器在第二插座处被接收。第三信号可由电子设备来处理。
[0015]为更好地理解本发明的实质和优点，应参考以下描述及附图。然而，应当理解，每个附图仅为了说明的目的而被提供而并非旨在作为对本发明的范围的限制的定义。另外，作为一般性规则并且除非明显与描述相反，在不同图中的元件使用相同的参考标号的情况下，元件在功能或用途方面通常是相同的或者至少是相似的。
【附图说明】
[0016]图1A示出了对一种特定电子设备的示例性呈现；
[0017]图1B是可与图1A的设备的对应主插座连接器配合的插头连接器的简化透视图；
[0018]图2A和2B是根据本发明一个实施例的包括可与对应的插座连接器配合的可堆叠连接器的连接器主体的简化透视图；
[0019]图3A和3B根据本发明一个实施例分别示出了基本设备、第一外围设备、第二外围设备和第三外围设备的未配合和配合的可堆叠连接器；
[0020]图4A和4B是根据本发明一个实施例的包括可与对应的连接器配合的第一可堆叠连接器和第二可堆叠连接器的连接器主体的两个取向的简化透视图；
[0021]图5A是根据本发明一个实施例的包括可与对应的连接器配合的可堆叠插座连接器的设备的简化透视图；
[0022]图5B和5C根据本发明一个实施例不出了设备和在两个不同取向中与该设备的插座连接器配合的部分透明的对应插头连接器的后视图；
[0023]图6A-6C是根据本发明实施例示出了在设备与两个或更多个外围设备之间或者在两个外围设备之间如何路由信号的概念性示意图；
[0024]图7和8示出包括用于在设备、第一外围设备和第二外围设备之间路由信号的路由电路的电子系统；
[0025]图9示出了用于在可堆叠连接器之间形成电连接的方法的步骤；
[0026]图1OA和1B根据本发明一个实施例分别示出了基本设备、第一外围设备、第二外围设备和第三外围设备的未配合和配合的可堆叠连接器；
[0027]图1lA和IlB是根据本发明一个实施例的包括可与对应的连接器配合的可堆叠连接器的连接器主体的简化透视图；
[0028]图12A和12B是根据本发明一个实施例的包括可与对应的连接器配合的第一可堆叠连接器和第二可堆叠连接器的主体的简化透视图；
[0029]图13A是根据本发明一个实施例的包括可与对应的连接器配合的可堆叠插座连接器1302的设备的简化透视图；
[0030]图13B和13C根据本发明实施例示出了设备和包括在多个不同取向中与该设备的插座连接器配合的对应插头连接器的部分透明主体的后视图；
[0031]图14A-14D根据本发明实施例示出了使用各种尺寸的可堆叠连接器配合的设备和/或一个或多个外围设备的各种组合。
【具体实施方式】
[0032]现在将参照如附图所示的本发明的某些实施例来详细描述本发明。以下描述中示出了许多具体细节，以便于提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，本发明可在不具有这些具体细节中的一些或全部具体细节的情况下被实施。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本发明，没有详细描述熟知的细节。
[0033]本发明的实施例提供了一种用于使多个主设备、外围设备、电源和其他设备互连并在它们之间传送信号(例如电力和数据)的可堆叠磁性保持连接器接口。可包括磁体以确保连接器与适当的连接器正确地配合并保持与适当的连接器的连接。接口还可包括用于管理堆叠连接器之间的信号传送的电路。因此，设备上的一个可堆叠连接器可与多个连接器通信，并代替设备上的多个传统连接器的功能和对设备上的多个传统连接器的需求。
[0034]详细描述包括两个部分:(I)传统的有线连接器接口和(II)根据本发明的可堆叠磁性保持连接器接口。第一部分提供对本发明可对其进行改进的传统有线连接器接口的描述。第二部分提供对(A)双触点可堆叠磁性保持连接器接口和(B)三触点可堆叠磁性保持连接器接口的描述。
[0035]1.传统有线连接器接口
[0036]图1A不出了对一种特定电子设备10的不例性呈现。设备10包括被谷纳在设备外壳30内的作为输入部件和输出部件两者的触摸屏显示器20。设备10还包括设备外壳30内的主插座连接器35和音频插头插座40。插座连接器35和40中的每个插座连接器可位于外壳30内，使得插座连接器的于其中插入对应插头连接器的腔体可位于设备外壳的外表面处。腔体可向设备10的外部侧表面开口。为简单起见，在图1A中未示出各种内部部件，诸如控制电路、图形电路、总线、存储器、存储设备及其他部件。
[0037]图1B是可与(图1A所示)设备10的对应主插座连接器35配合的插头连接器100的简化透视图。如图1B所示，插头连接器100包括主体42和在与连接器的长度平行的方向上纵向延伸远离主体42的插片或插入端44。缆线43在与插入端44相反的端部处附接到主体42。
[0038]插入端44的尺寸被设定成在配合事件期间插入到对应的插座连接器35中，并且可包括被形成在第一主表面44a和与表面44a相对的第二主表面44b (未不出)上的触点(未不出)。表面44a, 44b从插入端的远端延伸到主体42。当插入端44被插入到对应的插座连接器35中时，表面44a，44b邻接插座连接器35或设备10的外壳。插入端44还包括在第一主表面44a和第二主表面44b之间延伸的相对的第一侧表面44c和第二侧表面44d(未示出)。连接器100的触点(未示出)可用于携带各种信号，包括数字信号和模拟信号以及电力和接地。
[0039]如上文参考图1A和IB举例说明和描述的，传统有线连接器接口可在插座连接器侧上包括许多复杂特征部以适应有线充电，例如插座连接器腔体、用于暴露的连接器触点的容纳空间、保持特征部、为了保护连接器不意外破损的复杂几何形状和材料。设备甚至可包括可能在电子设备例如设备10内和在电子设备外部需要大量空间的多个插座连接器诸如插座连接器35和音频插孔40。然而，可堆叠磁性保持连接器接口可例如利用设备上的单个插座连接器来向设备提供传统上将需要若干个图1A和IB所示的插头接口 /插座接口的信号。因此，除了别的优点之外，本发明与传统有线接口相比可提供空间节省和增加的功能。
[0040]11.可堆叠磁性保持连接器接口
[0041 ]如上所述，本部分提供对(A)双触点可堆叠磁性保持连接器接口和(B)三触点可堆叠磁性保持连接器接口的描述。下面的附图示出了与在本部分中提供的描述对应的实例。
[0042]A.双触点可堆叠磁性保持连接器接口
[0043]图2A和2B是根据本发明一个实施例的包括可与对应的插座连接器(例如图3A所示的连接器316)配合的可堆叠连接器202的连接器主体200的简化透视图。如图2A和2B所示，主体200看起来类似于AppleMagSafe连接器并且包括背表面204、前表面206和在前表面206和背表面204间延伸的侧表面208。缆线210从侧表面208延伸并且可与外围设备(例如耳机或电源适配器充电器)、设备(例如图3A所示的设备300)、或另一个连接器主体(例如图3A所示的可堆叠连接器主体314,318和321)耦接。缆线210可包括多条线，该多条线耦接到主体200的内部部件(例如路由电路，如下文进一步所述的)以及缆线210还可耦接到的附件、主设备、连接器和其他设备。
[0044]如图2B所示，插头连接器202可从前表面206突出，并包括凹陷的配合表面212，以用于在配合期间接触可堆叠插座连接器(例如图3A所示的连接器316和319)的对应配合表面。配合表面212包括第一触点214a和第二触点214b，以用于向对应的配合连接器传输信号(例如电力和/或数据)。如图2B所示，触点214a，214b在与配合表面212取向于其中的平面相同或平行的平面中进行取向。插头连接器202可围绕与触点214a，214b和/或配合表面212取向于其中的平面垂直的插入轴线(例如插入轴线324)来与对应的连接器(例如图3A所示的插座连接器316)配合。
[0045]触点214a，214b可以是伸缩触点或其他形式的偏转触点、平坦端表面或突出端子。图2B还示出了与配合表面212相邻的磁体216a-216d。磁体216a-216d可具有被布置成生成用于吸引对应插座连接器并使插头连接器202与其取向、对准和/或配合的磁场的磁极。例如，磁体216b和216c可以是相同极性的，并且具有与磁体216a和216d的极性相反的极性。为了提供这个极性，磁体216a-216d可以是永磁体、马蹄形磁体、能够进行磁吸引的铁磁材料、稀土磁体、能够利用磁力基本上将插头连接器202和对应的插座连接器保持在配合位置中的材料、或者它们的任意组合。磁体216a-216d可不仅有助于配合连接器，而且将连接器保持在配合位置中