专利名称：带有自设定接触插针并适于多国使用的通用电力插头的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于各个国家的不同墙电插座标准的电力插头并一般地涉及这样的一种电插头，该电插头能够当它被插入到墙壁或其他插座中时从各个国家的标准结构中自动选择一种适当的接触插针配置。
对于使电力缆线与电源匹配的适配器，使将电力缆线直接连接到电源的通用电力插头显然是更可取的。适配器会失去。另外，它们作为一种用电源来修正电器的模式，在大多数国家中是不能接受的。通用插头能够以所希望的方式降低用户移动和/或销售到具有与它们自己的不同电源插座标准的国家的产品(诸如膝上计算机)的重量。最后，采用可普遍接受的电力插头减少了不同插头结构的种类，因而减少了国际销售的产品所需的库存量。
以前已经提出了众多的通用电力插头或适配器，以下的装置是申请人所知道的与本发明最相关的先有技术。
PCT WO 93/11588公布了一种电适配器，它能够使带有接触插针的根据一个国家标准的电插头插入到根据另一个国家标准设置的电力插座的孔中。接触插针或叉可滑动地被保持在插针外壳的长孔中。一个可转动的选择板，使得适用于选定的国家标准的接触插针能够被暴露出来、从保持孔中被收回、并随后通过手动而拧到设置在孔的外端附近的螺纹上。一个围绕着插针外壳的罩，在正常情况下受到弹簧的偏置以覆盖接触插针，就象德国标准所要求的那样;但当适配器与墙电插座匹配时，该罩被克服地推回，以暴露接触插针。
美国专利第4，626，052号中公布了一种多插针适配器，它包括多个可滑动的承载器，每一个都带有一个适用于相应的国家标准的接触插针阵列。通过手动地滑动适当的承载器，适当的插针阵列得到延伸和锁定。这些插针被保持在延伸状态，直到一个突耳被按下并解脱了一个爪以通过手动将承载器和插针阵列缩回。
美国专利第4，543，624号显示了一对两部分接触插针，其每一个具有一个平整的前部和一个圆柱形的、只能围绕其轴进行有限的转动的后部。这使得该前部能够被转动至平行状态以用于美国插座，并能够被转动至具有角度的状态以用于澳大利亚/新西兰插座。
另一种被认为只有次要的相关性但仍然显示了电力插头或适想器的另一种结构的先有技术，是美国专利第4，815，983号、4，518，212号和3，025，486号;以及英国专利GB2，097，202A。
需要一种通用电力插头，它能够(ⅰ)在该插头与一个墙电插座或其他插座啮合时，检测并自动选择接触叉的适当配置;(ⅱ)不需要手动选择或拧螺纹;(ⅲ)紧凑，不需要比传统的英国电力插头更大的体积;以及(ⅳ)能够适合标准的美国、欧洲、英国、德国以及澳大利亚/新西兰插座。
提供了一种电插头，它能够有选择地插入到具有不同的孔口结构的插座中，以实现可选择的电连接。多个接触叉具有延伸的位置，在这些位置它们伸出到一个外壳以外。这些叉的各个适当的子组得到自动适配，以检测并进入选定插座的匹配孔口中，而其他的叉借助与孔口附近选定的插座的表面的接触和相对于该表面的运动而被移到外壳以内，使子组的至少一些叉在它们进入匹配孔口中时被锁定在延伸的位置上。通过手动而将一个单个的按钮从正常位置按下至另一个位置，以同时释放所有的接触叉，并使它们能够被恢复到它们被延伸的位置。
该接触叉可包括一对矩形叉，它们具有面对的纵向延伸的半柱形槽和一对可滑动地容纳在所述槽中的半柱形叉。这些矩形叉和半柱形叉被锁定在一起以形成英国式叉，但矩形叉可相对于半柱形叉沿纵向向外壳装置的内部移动以构成一个欧洲式叉。
该插头可包括一对固定的从外壳延伸的片形电力叉和一对可沿纵向滑动的接地叉，后者具有延伸的位置，在这些位置它们伸出到外壳的外部。该接地叉自动地检测并进入选定的插座的对准的匹配孔口中，或者在缺乏匹配孔口的情况下借助与选定的插座的表面的接触和相对于该表面的运动而移动到外壳的内部。
该插头可包括一对叉，这些叉具有延伸的位置，在这些位置它们伸出到外壳以外。这对中的各个叉包括两个在正常情况下对准的矩形片形部件和一个连接这些部件以使其中的一个相对于另一个扭曲的元件。两个部件都被偏置到相应的位置，在这些位置它们彼此平行并在没有扭曲的情况下适于进入选定插座中的平行孔口。二者都具有斜切的孔口检测端，以便于在进入选定插座的具有角度的孔口时检测当前的扭曲。
图1是体现本发明的一个通用电力插头的立体图;如图所示的，它与一个电源构成一体。
图2是图1的电力插头部分的放大正视图。
图3是沿着图2的3-3线取的纵剖视图。
图4是沿着图2的4-4线取的竖直剖视图。
图5是图4所示的弹簧-金属子组件的立体图，该组件提供了与插头的各种接触叉的电连接。
图6A和6B分别是象图2那样的侧视图和沿着图6A的6-6线取的水平剖视图，显示了构成英国插头的插头。
图7A和7B分别是象图2的侧视图和沿着图7A的7-7线取的水平剖视图，显示了作为欧洲插头的插头。
图8A和8B分别是象图2那样的侧视图和沿着图8A的8-8线取的水平剖视图，显示了构成美国插头的插头。
图9A和9B分别是一个接触叉的纵剖视图和侧视图，该接触叉可被用于实现本发明的一种修正实施例。
在说明书和权利要求书中，术语“叉”被用来表示圆形的接触插针、平的片形触头(象传统的美国插头的平行电力触头)或各种形状的叉或其他可插入按照多个国家标准中的任何一种构成的电力或接地插座的接触部件。
如图1所示，体现本发明的通用电力插头10包括上和下外壳部分12和14。如所示，下外壳部分14与电源16成一体地制成，而电源16可通过一个缆线18而与一个电源(未显示)相连。电源16最好是可商业获得的交流适配器(诸如IBM Part No.09G1246)，它采用脉冲宽度检测以自动提供适合于与插头连接的插座的电压和频率。该电源16还最好包括一个指示器，诸如一个红灯，它在未建立接地连接时发光。然而，如果需要的话，插头可与电源分离。
在正常情况下，如所示的，上部分12与下部分14竖直对准，且成对的美国、英国、和欧洲式的平行、可沿轴向移动的接触叉20、22、24分别从该上部分的正面26向前延伸。与上部分12构成一体并从上部分12的相反的侧面伸出的，是矩形翼28，后者从正面26向后与叉20、22、24平行地延伸一段短距离。上部分12可通过手动而相对下外壳部分14(以及电源16-如果采用的话)向左滑动至一个向前的位置，在该位置它覆盖并掩盖住叉20、22、24，如图1所示。这使插头10能够被插入到在德国采用的凹槽式插座中，该插座具有相对的槽以接收翼28。美国结构的接地叉30和英国结构的接地叉32一般在下外壳部分14的前面延伸，但可沿着轴向相对于下外壳部分14滑动。
如从图2和4可见，一个插杆34可在美国接地叉30中的一个孔中滑动，且一个插杆36可在英国接地叉32中的一个孔中滑动。插杆34、36在正常情况下都被相应的向上偏置片形弹簧38、40的销38a、40a偏置到一个延伸位置;在图中显示了它们处于该位置的情况。
注意，插杆34、36具有渐细的端部，它们起着凸轮表面34a、36a的作用，弹簧销38a、40a分别被向上偏置到阻挡插杆34、36相对叉30、32向右运动的位置，在图4中显示了它们处于该位置的情况。插杆34、36分别被保持在止动台肩30a、32a和端盖30b、32b之间的叉30、32中。注意片形弹簧38、40彼此平行，并借助它们与插入在凹槽44(图1)中的外部接地带42(图4)的连接而起着接地插针的作用。
如图2和5所示，各个美国叉20是薄的矩形片或条。各个英国叉22具有纵向延伸的半柱形槽，该槽容纳着相应的半柱形欧洲叉24。欧洲叉24可一致地运动，因而形成了英国叉22的一部分，但它可在需要欧洲叉时相对于英国叉沿着轴向滑动。
如图4和5所示，一个由弹簧金属构成的、通常为U形的部件46在其伸出端具有两对向上弯的片或凸缘46a、46b。在其另一端，它被固定到弹簧金属构成的两个平行带52的一端50，而带52具有刮除接触销54，以提供至选定的叉的电连接并借助横向绝缘带56而得到电绝缘。
一个可在上外壳部分12的一个孔中滑动的柱形插杆58，将绝缘带56固定在一个叉释放部件(诸如按钮60)上。包围插杆58并抵住上外壳12中的一个台肩的，是一个螺旋弹簧62，且后者将按钮60向上偏置，从而使弹簧带52和接地弹簧销38a、40a处于图4所示的位置。弹簧62和将按钮60固定在插杆58上的螺钉64，与外部接地带42相电连接，以起着为欧洲接触叉24进行接地的作用。
与插杆58平行的另一个柱形插杆66也可在上外壳12中的一个孔中滑动。当按钮60被按下时，插杆66推下U形弹簧部件46、降低片46a、46b并释放一个以枢轴连接的爪68。这使能够借助重力或用户的手腕的轻击(与摇动温度计相似)而延伸到它们的位置，如图1、3和4所示。以上述方式，该以枢轴连接的爪68能够对片46a、46b进行定位，以将欧洲和英国叉22、24固定在一起，以作为英国插头而一致地运动。爪68还能够在不同的壁插座结构下起作用，以分别将美国、英国、或欧洲叉20、22、24有选择地锁定在缩回的位置。
注意片46a比片46b更向后伸出(如图5所示)，但是两个片有相同的高度。另外，纵向延伸的凹槽24a在欧洲叉24的底部，且美国叉20比叉22、24略微短些。另外，为了防止短路，叉20、22、24、30、32的伸出端的端部是用适当的绝缘材料制成的或用之涂覆，诸如塑料，且插杆34、36最好全部由这种材料制成。
在操作中，假定按钮60被按下时，所有的叉20、22、24、30、32和插杆34、36都如图1、3和4所示地延伸，且按钮60随后被释放。
A.用作英国插头英国墙壁插座没有用于接收美国的叉20和接地叉30的开口。
在操作中，通过与墙壁接触而将叉20推入并按下片46a。叉20使爪68作枢轴转动，如图3中的箭头所示，并定位在相应的欧洲叉24之后，从而防止叉24缩回到外壳中。同时，U形弹簧部件46的各个片46b将落下并脱离美国叉20的端部而被定位在叉22之后;其结果，叉22和24进行一致的运动并一起进入墙壁，且爪68和叉20、22、24因而将如图6B所示地得到定位。
同时，销40a，由于片形弹簧40的向上偏置，在英国接地叉32进入墙壁插座开口时，将叉32及其插杆36保持在它们的延伸位置。然而，当美国接地叉30的插针34触到墙时，它将被迫向内移动。这使凸轮表面34a将摇动弹簧38向下到固定插针30c以下，从而释放接地叉30，以使它与插杆34能够被推入到外壳14中。插针30c用于引导叉30和插杆34以防止它们翘起。
然后，各种叉和弹簧38、40将如图6A和6B所示地得到定位，并将通用插头10配置成英国标准插头。
B.用作欧洲插头在欧洲墙壁插座中，没有用于接收叉20、22和接地叉30的开口。在操作中，叉22，在较短的美国叉20之前，通过与墙壁的轻微接触，而得到驱动。其结果，叉22将使爪68作枢轴转动而在叉20被推进之前被定位在欧洲叉24之后。由于片形弹簧46上的片46b将不能落下并脱离叉20的端部而定位在叉22之后，所以后者将能够完全收回到外壳12中。
美国接地叉30将被向内推，且英国接地叉32将借助与在上述的A.中描述的操作类似的操作而保持在延伸状态，只是叉32的接地是借助至外部接地带42的电连接而实现的。
随后各种部分将如图7A和7B所示地得到定位，并构成作为欧洲标准插头的通用插头10。
C.用作美国插头在美国插座中，没有用于接收叉22、24或接地叉32的开口。当叉22、24与墙壁接触时，它们将如图3所示地向上前进，并阻止爪68进行枢轴运动。这将使叉20被锁定在延伸的位置。在这种运动中，叉22、24将受到固定销70的引导以防止其翘起，并跨在片46b上。片46b在此时不起作用。
同时，美国接地叉30和插杆34将被通过凸轮表面34a起作用的弹簧38a和在叉30上的台肩30a保持在延伸位置。然而，插杆36因而叉32将被向内推，从而向下摇动弹簧40的销40a。
随后各个部件将被如图8A和8B所示地定位，并构成作为美国标准插头的通用插头10。
D.用作德国插头上外壳部分12通过手动而被移动到下外壳部分14之前，最初覆盖电力叉20、22、24。翼28与在凹进的德国标准插座中的相对的开口对准。然后，上外壳部分12，在其向墙壁移动的同时被向后推，以暴露出叉20、22、24。然后，通用插头10的部件以与部分B.中描述的方式相同的、用于欧洲插头结构的方式进行操作。
在被用作在部分A-D中描述的任何插头结构之后，插头10被从插座上收回。所有的叉都能够被复置到它们的延伸位置，从而能够仅仅通过按下按钮60而被用作不同配置的插头。这使通过绝缘交叉带56起作用的插杆58，将销54从与叉20、22、24的刮除接触降低，并分别将弹簧38、40的销38a、40a降低到插针30c、32c以下。同时，按钮60通过插杆66而起作用，以按下U形弹簧46并因此而降低其片46a、46b，以解脱枢轴连接的爪68。这使叉20、22、24、30和32能够借助重力或用户的手腕的轻击而运动到它们各自的延伸位置。
按钮60随后被释放，并受到弹簧62的向上偏置。接触销54将重新与叉20、22、24进行刮除接触并通过摩擦来保持叉20、22、24;片46a、46b将向上运动;且弹簧38、40将通过销38a、40a进行作用，以将接地叉30、32和它们的插杆34、36保持在它们的延伸位置。现在各个部件再次被如图1-4所示地定位。
E.变形可以看到，作为本发明的一个明显的变形，叉20、22、24、30、32中的一些可被省去和/或保留的某些叉可被制成无法从它们的延伸位置缩回的。例如，叉22、24和欧洲接地叉32可被省去，且美国叉20可得到固定，且美国接地叉32及其插杆36可以以所述的方式缩回和操作。在此情况下，该插头可被插入到墙壁插座或具有接地连接的其他插座中，并可被插入到没有接地连接的插座中。
为了简化上述描述，叉20被显示为薄的矩形片或条。然而，如果需要的话，叉20可被叉100所代替，以使该插头能够被有选择地用于带有平行孔口的美国插座或用于带有有角度的孔的澳大利亚/新西兰插座。如图9A和9B所示，各个叉100包括两个邻接的薄矩形片或条102、104，且后者带有对准并位于中心的孔102a、104a，这些孔从它们的邻接端向内延伸了较长的距离。一个扭转杆106延伸到孔102a、104a中，并在其端部附近由诸如螺钉108固定在条102、104上。各个叉100(与叉20类似)的条104可沿着纵向移动，但不能转动。然而，各个条102可以克服扭转杆106的阻力而从与相应的条104平行对准的位置转动到与相应的条成一个角度的位置。条102的外端在110a、110b处被倾斜且倒转地斜切，以在穿过澳大利亚/新西兰插座中的带有角度的孔口时便于所述条相对于它们的相应条104的对准进入和扭转杆106所允许的同时的扭曲。在从带角度的孔口收回时，在扭转杆106上的扭曲运动将被解除并将各个条102偏置到它与其相应的条104平行对准的位置。
虽然结合本发明的最佳实施例对本发明进行了显示和描述，应该理解的是，在不脱离本发明的教导的前提下，可以进行各种改变。因此，本发明只受所附权利要求书的限定。
权利要求
1.一种电插头，它能够有选择地插入到具有不同的孔口结构以实现可选择电连接的插座中，所述插头的特征在于包括以下部分的组合一个外壳装置；以及多个接触叉，它们具有延伸位置，在这些延伸位置它们伸出到外壳装置以外，所述叉的一个适当子组得到了自动的适配以检测并进入选定插座的匹配孔口，其余的叉在这种进入期间通过与邻近这些孔口的选定插座的表面的接触和相对该表面的运动而向外壳装置的内部运动。
2.根据权利要求1的插头，其特征在于包括在外壳装置中的一个装置，该装置受到所述其余叉中的至少一个这样的向内运动的调节，以在所述子组中的至少某些叉进入匹配的孔口时将这些叉锁定在延伸位置。
3.根据权利要求1的插头，其特征在于包括一个单个的释放装置，该释放装置可通过手动而从一个正常位置运行到另一位置，以同时解脱对所有接触叉的限制并使它们能够恢复到它们的延伸位置。
4.根据权利要求3的插头，其特征在于包括用于在所述释放装置返回到正常位置时借助摩擦来将所述接触叉保持在它们的延伸位置的装置。
5.根据权利要求1的插头，其特征在于某些所述叉能够根据所述某些叉是与其他的一些叉大体沿着纵向对准还是有所偏移，而可滑动到被容纳在所述其他的一些叉中，以构成不同的叉结构。
6.根据权利要求1的插头，其特征在于所述接触叉包括一对矩形叉和一对半柱形叉，所述矩形叉具有面对的纵向延伸半柱形槽，且所述半柱形叉被可滑动地容纳在所述槽中，且该插头包括用于将矩形叉和半柱形叉锁定在一起以构成英国式叉的装置，所述矩形叉可沿着纵向并相对于所述半柱形叉而向外壳装置的内部移动，以构成一个欧洲叉。
7.根据权利要求1的插头，其特征在于两个所述叉中的每一个都包括两个在正常情况下对准的矩形片形部件和一个元件，该元件将所述片形部件连接起来以使一个所述部件能够相对于另一个部件扭曲，各个所述一个部件具有一个斜切的孔口检测端，以便于在进入带角度的孔口时对其检测和同时扭曲。
8.根据权利要求7的插头，其特征在于各个所述一个部件受到扭转偏置，以在正常情况下同与其相应的所述另一部件相平行对准。
9.根据权利要求1的插头，其特征在于两个所述叉中的每一个都包括两个在正常情况下平行对准的、大体邻接的矩形片形部件，这些矩形片形部件具有位于中心的长孔，所述片形部件中的一个的转动受到了限制，且这两个叉中的每一个还包括一个扭转杆，该扭转杆被设置在所述孔中并被固定在各个所述片形部件的端部的附近以使另一个所述片形部件能够相对于所述一个片形部件扭曲，各个所述另一个片形部件具有斜切的孔口检测端，以便于它在进入到一个带角度的孔口时的检测和同时扭曲。
10.根据权利要求1的插头，其特征在于所述外壳装置具有一个部分，该部分在一个位置覆盖了至少某些叉并在另一个外壳部分之前延伸，所述一个部分可插入到一个凹进的插座并能够通过与所述表面啮合而相对所述另一外壳部分向后滑动，以在所述子组的叉进入所述孔口时将这些叉暴露出来。
11.根据权利要求1的插头，其特征在于包括释放装置，该释放装置可通过手动而被按下，以使所有的接触插针能够通过用户手腕的轻击而被恢复到它们的延伸位置。
12.一种电插头，它能够有选择地插入到具有不同的孔口结构以实现可选择电连接的插座中，所述插头的特征在于包括以下部分的组合一个外壳装置;以及多个接触叉，它们具有延伸位置，在这些延伸位置它们伸出到外壳装置以外，所述叉的一个适当子组得到了自动的适配以检测并进入选定插座的匹配孔口，其余的叉在这种进入期间通过与邻近这些孔口的选定插座的表面的接触和相对该表面的运动而向外壳装置的内部运动;在外壳装置中的装置，用于当所述子组的叉进入匹配孔口时将这些叉锁定在延伸位置;用于在所述其余的叉被强迫进入外壳装置时引导所述其余的叉的装置;以及释放装置，它能够借助手动而进行操作，以同时解脱对所有的接触叉的限制，从而使它们能够被恢复到它们的延伸位置。
13.一种电插头，它能够有选择地插入到具有不同的孔口结构以实现可选择电连接的插座中，所述插头的特征在于包括以下部分的组合一个外壳装置;以及多个接触叉，包括一对从外壳装置延伸的固定电力叉和一对可沿纵向滑动的接地叉，该接地叉具有延伸位置，在该延伸位置这些接地叉伸出到外壳装置以外，所述接地叉在电力叉进入选定的插座时可进行操作以自动检测并进入所述插座中对准的匹配孔口或者在没有所述匹配的孔口的情况下通过与所述插座的一个表面的接触和相对运动而向外壳装置的内部运动。
14.一种电插头，它能够有选择地插入到具有不同的孔口结构以实现可选择电连接的插座中，所述插头的特征在于包括以下部分的组合一个外壳装置;以及多个接触叉，包括一对具有延伸位置的叉，在该延伸位置这些叉伸出到外壳装置以外，所述对中的各个叉包括两个在正常情况下对准的矩形片形部件和一个元件，该元件将所述部件连接在一起，以使所述部件之一能够相对于另一个部件扭曲，所述一个部件被偏置到使它们彼此平行的相应位置并适于在不扭曲的情况下进入选定插座中的平行孔口中，所述部件具有斜切的孔口检测端，以便于在进入所述选定插座中的带角度的孔口时的检测和同时扭曲。
15.根据权利要求1的插头，其特征在于包括与其整体形成的电源部件，该电源部件利用脉冲宽度检测来将电压自动调节到适合于所述选定插座的值。
全文摘要
一种电插头，它能够有选择地插入到具有不同孔口结构以实现可选择电连接的插座中，多个接触叉具有延伸位置，在该延伸位置这些叉延伸到一个外壳以外。这些叉的一个适当的子组中的每一个叉都得到了自动适配，以检测和进入选定插座的匹配的孔口。在这种进入期间，其余的叉，通过与邻近这些孔口的选定插座的表面的接触和相对运动，而移动到外壳内部，并使该子组的叉在它们进入匹配的孔口时被锁定在它们的延伸位置。
文档编号H01R29/00GK1110021SQ94112928
公开日1995年10月11日 申请日期1994年12月9日 优先权日1994年2月2日
发明者埃德温·J·塞尔克尔, 威廉·M·戴尔 申请人:国际商业机器公司