专利名称：可穿戴的和便携式计算机的安全usb端口和接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机外围设备接口接头的领域。
背景技术：
在二十世纪90年代后期，通用串行总线(下文称作“USB”)标准就成为个人计算机(PC)工业中外围设备的首选连接接口。最初受到微软视窗(Microsoft Windows) 98的支持，该连接接口很快就替换了传统的串行和并行端口，从而作为外围设备选择的接头。它为计算机总线提供容易和快速的(对于USB2可以达到450兆比特每秒(Mbps))的连接，并且建立外围设备厂商能够设计的新标准。例如打印机、数字照相机、键盘、鼠标、外置光驱(CD ROMS)等设备都很快地适应了USB标准。为利用在该体系结构上所建立的各种外围设备的优点，膝上型计算机、桌上型计算机、可穿戴的计算机、以及个人数字助理(PDA)等都制造成具有USB端口。
另外如USB端口中已知，USB接头的计算机端是直接安装的开放的插座，该插座在中心方向电接触点上具有扁平、成直角的卡。接头的设备端包括套管，该套管插入到插座中并且围绕卡形成匹配的电连接。这种接头在现有技术中是众所周知的。这种接头的普及为消费者增加了用途，由于标准化而在并行总线上充分提高了数据传输速度，和降低外围设备的制造成本。个人计算机厂商通常将一个或多个USB端口合并为他们的I/O端口序列。这不仅包括桌上型计算机厂商，并且还包括便携式和可穿戴计算机厂商。可穿戴的、或使用者支撑的计算机在计算机技术中也是众所周知的。这些例子包括美国专利5,844,824和5,305,244(Newman等人)，其中描述了不用手的、语音启动的、使用者支撑的计算机穿戴在使用者身上。美国专利5,285,398(Janik I)和5,491,651(Janik II)还描述了可穿戴的计算机，其公开了包括计算机元件或组件的belt计算机。对于本说明书和权利要求书的目的，术语“使用者支撑”或“可穿戴计算机”将表示例如由这些专利所描述的计算机，或者和穿戴在使用者身上处于相同物理条件和环境的任意其它计算机。
USB体系结构的主要缺点在于，其主要是为桌上型计算机应用而特别设计的。与伴随固定式计算机有关的问题完全不同于可穿戴计算机所遇到的问题。任何时候一件产品例如计算机与人体接触、或与人体一同运动过长的一段时间后，对于所产生的额外热量、电连接和其它可穿戴计算机的特殊困难应给以特别的注意。甚至于与膝上型计算机的有关问题完全不同于可穿戴计算机的问题，因为膝上型计算机由除人体外的桌面或扁平面支撑。通常在膝上型计算机和桌上型计算机中并不重要的电连接，在可穿戴计算机的电连接中就变成主要问题。没有对USB接头最优化使其与使用时可以运动的可穿戴计算机一同工作。这一问题基于没有确保接头到计算机连接安全的锁紧或夹线零件这样一个事实。因此，当使用者携带或穿戴这些可移动的或可穿戴的计算机并且暴露于使用者身体的行走和弯曲中，通过USB连接而连接到计算机上的设备就容易断开。该问题只有可移动计算机领域才有。当在桌上型计算机上使用时，通常接头的纯粹的摩擦力足以提供阻力来保持连接关系；外围设备可以定时地添加或移走，但是整个连接系统通常位于固定位置中。但是，对于可穿戴计算机，当计算机本身围绕使用者身体移动时，这种基于摩擦力的连接对于确保连接的连续性就是不够强的。结果是，在连接中可能出现意外断开。取决于所使用的操作系统，断开可能会导致数据丢失、浪费时间、并且甚至重新启动计算机。因此，在可移动计算机的范围中，并且尤其是在可穿戴计算机中，需要一个新的和有用的USB接头，其具有固定机构，当计算机移动并且拉紧电缆本身时确保连接保持安全。
因此本发明的目的在于，创建可以避免上述缺点的USB接头和端口。
此外本发明的目的在于，提供独特的USB接头和端口。
本发明的另一个目的在于，提供主要用于可穿戴和可移动计算机的USB接头和端口。
本发明的另一个目的在于提供一种USB接头和端口，其具有锁紧或安全保护机构，防止当计算机是可移动计算机时计算机的意外或无意断开。
本发明的另一个目的在于提供一种USB接头和端口，其不会移开并且需要手工连接或断开。
本发明的另一个目的在于提供一种新颖的、还与USB标准相称的USB接头和端口。
另外，本发明的另一个目的在于提供一种USB端口，其具有在使用时由与USB接头相同的锁紧或安全保护机构来保持的整体防尘罩。
通常通过用于可移动并且尤其是可穿戴计算机的USB接头来实现本发明的这些和其它目的，其具有确保计算机与接头相连的固定装置并且避免了上述缺点。
发明概述在优选实施例中，本发明是由于可移动和可穿戴计算机的新颖USB类型接头和端口标准，其特点是一种防止由于扩展的加固使用、移动或拉紧电缆而引起无意断开的安全保护装置。USB端口还具有附装的防尘罩，用于当不使用时防止它的电触点沾上灰尘和暴露，其中当与计算机端口紧密配合时，防尘罩以与设备的USB接头相同的方式来连接端口。更适合的是，防尘罩的一端固定到计算机或端口本身上，以使得当不使用时，其不会与计算机分离。
在一个实施例中，利用例如已知技术中所使用的RJ11和45类型接头等线夹零件将USB接头的设备部分连接到USB端口。这些接头类型在本领域中是众所周知的。Suffi等人的美国专利5,044,981公开了RJ11类型的接头，同时Kern，Jr等人的美国专利5,993,237公开了RJ类型的接头插座，包括RJ11和45。该接头的特征在于通过压下顶部和底部的单个线夹使其形成或拆除连接。此外，本发明能够利用接头每侧上的两个装有弹簧的线夹，例如和小型计算机系统接口(SCSI)设备电缆一起使用。使用者同时挤压接头的两侧来形成或解开连接。
附图的简要说明
图1A表示的是现有PC USB端口的上视图；图1B表示的是现有PC USB端口的直视图；图1C表示的是与USB端口紧密配合的外围设备的现有USB类型接头；图2表示的是例如分别用于电话和计算机局域网连接的RJ45/11类型的插座和面板；
图3A表示的是例如处于自然位置中的SCSI和VGA类型接头的现有挤压线夹类型接头的顶视图；图3B表示的是例如处于“挤压”位置中的SCSI或VGA类型接头的现有挤压线夹类型接头的顶视图；图4A表示的是为确保USB接头和USB端口的连接而使用RJ45/11类型固定器的本发明USB接头的实施例；图4B表示的是为确保USB接头和USB端口的连接而使用RJ45/11类型插座的本发明USB接头的实施例；图5A表示的是为确保USB接头和USB端口的连接而使用挤压线夹类型固定器的本发明USB接头的实施例；图5B表示的是为确保USB接头和USB端口的连接而使用挤压线夹类型抑制托架的本发明USB接头的实施例；图6A表示的是本发明防护罩的实施例，罩固定在计算机上并且使用RJ45/11类型连接接口来确保与USB端口的连接；图6B表示的是本发明防护罩的实施例，罩固定在计算机上并且使用挤压线夹类型连接接口来确保与USB端口的连接。
附图和优选实施例的详细说明本发明实质上是新颖的USB接头标准，其在例如照相机、打印机、鼠标、或其它外围的外围USB类型设备和它们所连接的计算机之间提供物理安全连接。当使用使用者支撑的或可穿戴计算机时，本发明具有特殊的用途。对于本说明书和权利要求书的目的，术语“USB接头”用来表示建立在USB平台上的任何接头，包括标准的与实际尺寸相同的USB接头、版本1.1和2、以及小型USB类型接头。当前，USB接头标准不包括保持其连接的任何固定或安全保护机构。其原因是今天所销售的大多数计算机是桌上型计算机。这些计算机通常位于桌子或书桌上并且不能四处移动。因此，当使用USB接口标准来连接外围设备时，接头通常不能承受移动或拖拉。结果是，将接头设计成容易固定和取走。但是，可移动计算机具有不同组的需求。尤其是可穿戴计算机，当使用者的身体上携带或穿戴计算机并且在接头上经受持续的移动和潜在的拖拉时，就需要USB接头不会出现无意断开。
关于接头的结构设计，电接触部分与现有USB标准相同，使得可移动USB接头的兼容性和上市能力最大化，并且使当前USB接头厂商的生产过程变化最小。但是，接头本身将合并到机械锁紧机构中保持其位置。参考的目的是，将驻留在计算机内的USB接头部分设计成USB端口接头，将来自外围设备的部分设计成USB接头。更适合的是，锁紧机构将控制抑制接头短侧边上线夹的压力，当插入接头时可以用两个手指对其挤压。由于连接和移走螺钉所消耗的时间，尤其是当在穿戴计算机和使用中时，这种方法比螺纹拧紧的接头更理想。
在一个优选实施例中，插入式接头包括两个通过夹紧接头两侧使其凹陷的管脚。一旦夹紧受压点，接头就可以插入到凹槽接头中。凹槽部分具有两个凹口以从物理上接受两个管脚，使得当解除受压点的压力时接头还将稳固地保持住。同样地，可以拖拉和/或摇动固定两个紧密配合接头的电缆，并且其不会断开。
在另一个优选实施例中，可以将单个管脚置放在例如标准RJ11或RJ45电话类型接头的USB接头的长侧边。该单个的线夹与连接端口上的插座紧密配合，便于实现物理安全连接。当如果电缆经受特别拉力的拖拉而破坏该连接时，其将为普通压力提供足够的变形阻力。
现在将参照指定的附图来描述本发明的细节。图1A和1B是计算机技术中众所周知的标准USB端口100的两个不同视图。端口100由与护罩104电接触的舌状接触卡101所组成，护罩104固定在任一USB接头103上。接头100向符合USB标准的外围设备提供简易的连接和断开。图1C表示的是常见的USB接头103。接头103具有围绕USB端口100的舌状接触卡101的护罩104，使得计算机与所固定的端口形成电连接，便于数据的传输。保持USB端口100和USB接头103之间连接连续性的是护罩104和舌状接触卡101之间的摩擦力。在桌上型计算机环境中，该连接是非常有用的，因为其允许进行例如数字照相机、扫描仪、压缩驱动器等USB柔性设备的简易调换。但是，因为没有固定器，当在可移动或可穿戴计算机、或连接经受移动或拖拉电缆等任一其它环境中使用接头103时，单纯的摩擦力通常不足以维持USB接头103和USB端口100的连接。
在计算机和电缆设计技术中已知多种接头类型。通常是在经受压力的连接或它们通常保持在几乎固定基期的环境中使用它们。图2表示的是RJ45/11类型接头105和接头板107。这些接头用于电话电缆和局域网的计算机的连接。接头105在顶部或底部都具有单个线夹106，取决于输出口107的方位，其确保接头固定在输出口107上。为取消连接，使用者必须挤压线夹106以使接头105平滑地滑出输出口107。图3A和3B表示的是在计算机技术中用于视频监视器以及其它标准和非标准连接而频繁使用的另一个接头类型。将这种接头认为是挤压线夹类型接头108。接头108具有一对当在自然位置时是充分向外延伸的可挤压按钮109和一组抑制引线或线夹110。这些引线相反移动到抓取或确保接头与端口连接的线夹110上。当使用者挤压按钮109时，线夹110向外打开，允许使用者使实际接头123与端口紧密配合。一旦连接适当，释放按钮109使得线夹110回到它们的自然位置。现在将接头108安全地固定在端口上并且将不会再断开，直到有人挤压按钮109而释放它。
在本发明中可以使用上述固定装置中的任一个来安全地将USB接头固定到USB端口上，所采用的方式是可以根据使用者的希望而快速使其断开，但是不能意外断开。参照图4A和4B。图4A表示的是改进的USB接头103，其不仅具有标准的连接护罩104，并且还具有类似于RJ45/11接头105中所使用的线夹111。当接头103插入到USB端口中时，用手指压下线夹111。图4B表示的是与计算机设备是整体的本发明中改进的USB端口112的实施例。端口包括标准连接接口、舌状连接卡101，并且还包括接纳改进的USB接头103的线夹111。当接头103与端口112紧密配合形成安全连接，以使其能够经受住适度的张力和运动而不会断开时，线夹111和凹槽113配合在一起。但是，如果使用者希望其断开，通过在线夹111上施加压力并且将接头103拉出端口112可以很容易实现。
图5A表示的是本发明的一个实施例，其中改进了USB接头103，使其包括影响挤压线夹115运动的整体按钮116。为固定接头103，使用者只是对按钮116简单地施加压力并且将护罩104插入到端口113中与舌状接触卡101紧密配合。一旦护罩104一直插入，就释放按钮的压力，从而使线夹115返回它们的自然位置并且确保USB接头103和USB端口113的连接。为了方便这一点，端口113自身应该具有与线夹115紧密配合的重新调整托架114。参照图5B。图5B表示的是与具有挤压线夹115的USB接头103紧密配合的本发明的USB端口实施例。端口113符合USB标准，具有与USB接头103的护罩104紧密配合的舌状接触卡，并且还具有用于对改进的USB接头103的线夹115进行物理保护的一对重新调整托架114。
通过将保护装置合并到USB端口中，还可以使用相同的安全保护装置来固定防尘罩和防护罩。以该方式，由于可穿戴计算机将在例如沙漠、山区地形、充满灰尘的工厂、田野等多种不同的环境中使用，可以保护USB端口100的接触卡101不沾染灰尘和暴露。此外，该零件对可能暴露于环境中从而削弱或损坏USB端口100的电接触部分101的便携和可穿戴计算机增加了特殊的效用。当不使用时，通过保持固定在端口100上的防尘罩的安全固定，端口100的使用寿命将延长并且很少暴露，免于湿气、灰尘和自然环境的损坏。图6A表示的是本发明的一个实施例，其中防尘罩118通过螺钉117或其它固定装置牢固地固定在计算机上。
本领域的技术人员会明白，在不违背本发明所述的精神和范围内，可以在设计中提出关于固定机构的许多其它不同的建设性的实施例。事实上，本发明的本质不仅直接特指固定机构的特性，并且还指为解决可穿戴和可移动计算机领域外围设备意外和/或无意断开的问题而将固定机构合并到USB接头中的构思。
这里所描述的本发明优选和最佳实施例表示的是本发明的基本原理，但是必须明白在不违背本发明精神和范围的前提下可以作出多种改进和变形。
权利要求
1.一种用于使用者支撑计算机的USB接头，包括位于所述使用者支撑计算机中的USB端口，用于接受USB接头；位于所述接头上的固定装置，用于确保所述接头和所述端口的连接；位于所述端口上的相互的固定装置，用于接受并且保护所述接头。
2.根据权利要求1所述的USB接头，其中所述固定装置包括单个固定器。
3.根据权利要求1所述的USB接头，其中所述固定装置包括一对固定器。
4.一种用于可移动和可穿戴计算机的安全USB接头端口对，包括计算机上的USB端口；USB柔性接头；所述接头上的压力触发固定装置；在所述端口上的相互接受装置，用于接受所述固定装置。
5.根据权利要求4所述的USB接头，其中所述端口具有牢固地固定在该处的防尘罩，所述防尘罩允许USB接头与所述端口紧密配合，当不使用所述端口时所述防尘罩还与所述接受装置啮合。
全文摘要
本发明基本上是一种新颖并且有用的USB类型计算机端口和接头,其中接头包括确保接头与端口连接的固定装置。本发明解决了可穿戴和便携式计算机领域中意外和/或无意断开的问题。
文档编号H01R13/44GK1360240SQ01125790
公开日2002年7月24日 申请日期2001年8月24日 优先权日2000年12月18日
发明者J·W·威廉斯 申请人:齐伯瑙特有限公司