專利名稱：可穿戴的和便攜式計算機的安全usb端口和接頭的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及計算機外圍設備接口接頭的領域。
背景技術(shù)：
在二十世紀90年代后期，通用串行總線(下文稱作“USB”)標準就成為個人計算機(PC)工業(yè)中外圍設備的首選連接接口。最初受到微軟視窗(Microsoft Windows) 98的支持，該連接接口很快就替換了傳統(tǒng)的串行和并行端口，從而作為外圍設備選擇的接頭。它為計算機總線提供容易和快速的(對于USB2可以達到450兆比特每秒(Mbps))的連接，并且建立外圍設備廠商能夠設計的新標準。例如打印機、數(shù)字照相機、鍵盤、鼠標、外置光驅(qū)(CD ROMS)等設備都很快地適應了USB標準。為利用在該體系結(jié)構(gòu)上所建立的各種外圍設備的優(yōu)點，膝上型計算機、桌上型計算機、可穿戴的計算機、以及個人數(shù)字助理(PDA)等都制造成具有USB端口。
另外如USB端口中已知，USB接頭的計算機端是直接安裝的開放的插座，該插座在中心方向電接觸點上具有扁平、成直角的卡。接頭的設備端包括套管，該套管插入到插座中并且圍繞卡形成匹配的電連接。這種接頭在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的。這種接頭的普及為消費者增加了用途，由于標準化而在并行總線上充分提高了數(shù)據(jù)傳輸速度，和降低外圍設備的制造成本。個人計算機廠商通常將一個或多個USB端口合并為他們的I/O端口序列。這不僅包括桌上型計算機廠商，并且還包括便攜式和可穿戴計算機廠商?？纱┐鞯?、或使用者支撐的計算機在計算機技術(shù)中也是眾所周知的。這些例子包括美國專利5,844,824和5,305,244(Newman等人)，其中描述了不用手的、語音啟動的、使用者支撐的計算機穿戴在使用者身上。美國專利5,285,398(Janik I)和5,491,651(Janik II)還描述了可穿戴的計算機，其公開了包括計算機元件或組件的belt計算機。對于本說明書和權(quán)利要求書的目的，術(shù)語“使用者支撐”或“可穿戴計算機”將表示例如由這些專利所描述的計算機，或者和穿戴在使用者身上處于相同物理條件和環(huán)境的任意其它計算機。
USB體系結(jié)構(gòu)的主要缺點在于，其主要是為桌上型計算機應用而特別設計的。與伴隨固定式計算機有關的問題完全不同于可穿戴計算機所遇到的問題。任何時候一件產(chǎn)品例如計算機與人體接觸、或與人體一同運動過長的一段時間后，對于所產(chǎn)生的額外熱量、電連接和其它可穿戴計算機的特殊困難應給以特別的注意。甚至于與膝上型計算機的有關問題完全不同于可穿戴計算機的問題，因為膝上型計算機由除人體外的桌面或扁平面支撐。通常在膝上型計算機和桌上型計算機中并不重要的電連接，在可穿戴計算機的電連接中就變成主要問題。沒有對USB接頭最優(yōu)化使其與使用時可以運動的可穿戴計算機一同工作。這一問題基于沒有確保接頭到計算機連接安全的鎖緊或夾線零件這樣一個事實。因此，當使用者攜帶或穿戴這些可移動的或可穿戴的計算機并且暴露于使用者身體的行走和彎曲中，通過USB連接而連接到計算機上的設備就容易斷開。該問題只有可移動計算機領域才有。當在桌上型計算機上使用時，通常接頭的純粹的摩擦力足以提供阻力來保持連接關系；外圍設備可以定時地添加或移走，但是整個連接系統(tǒng)通常位于固定位置中。但是，對于可穿戴計算機，當計算機本身圍繞使用者身體移動時，這種基于摩擦力的連接對于確保連接的連續(xù)性就是不夠強的。結(jié)果是，在連接中可能出現(xiàn)意外斷開。取決于所使用的操作系統(tǒng)，斷開可能會導致數(shù)據(jù)丟失、浪費時間、并且甚至重新啟動計算機。因此，在可移動計算機的范圍中，并且尤其是在可穿戴計算機中，需要一個新的和有用的USB接頭，其具有固定機構(gòu)，當計算機移動并且拉緊電纜本身時確保連接保持安全。
因此本發(fā)明的目的在于，創(chuàng)建可以避免上述缺點的USB接頭和端口。
此外本發(fā)明的目的在于，提供獨特的USB接頭和端口。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供主要用于可穿戴和可移動計算機的USB接頭和端口。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種USB接頭和端口，其具有鎖緊或安全保護機構(gòu)，防止當計算機是可移動計算機時計算機的意外或無意斷開。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種USB接頭和端口，其不會移開并且需要手工連接或斷開。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種新穎的、還與USB標準相稱的USB接頭和端口。
另外，本發(fā)明的另一個目的在于提供一種USB端口，其具有在使用時由與USB接頭相同的鎖緊或安全保護機構(gòu)來保持的整體防塵罩。
通常通過用于可移動并且尤其是可穿戴計算機的USB接頭來實現(xiàn)本發(fā)明的這些和其它目的，其具有確保計算機與接頭相連的固定裝置并且避免了上述缺點。
發(fā)明概述在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明是由于可移動和可穿戴計算機的新穎USB類型接頭和端口標準，其特點是一種防止由于擴展的加固使用、移動或拉緊電纜而引起無意斷開的安全保護裝置。USB端口還具有附裝的防塵罩，用于當不使用時防止它的電觸點沾上灰塵和暴露，其中當與計算機端口緊密配合時，防塵罩以與設備的USB接頭相同的方式來連接端口。更適合的是，防塵罩的一端固定到計算機或端口本身上，以使得當不使用時，其不會與計算機分離。
在一個實施例中，利用例如已知技術(shù)中所使用的RJ11和45類型接頭等線夾零件將USB接頭的設備部分連接到USB端口。這些接頭類型在本領域中是眾所周知的。Suffi等人的美國專利5,044,981公開了RJ11類型的接頭，同時Kern，Jr等人的美國專利5,993,237公開了RJ類型的接頭插座，包括RJ11和45。該接頭的特征在于通過壓下頂部和底部的單個線夾使其形成或拆除連接。此外，本發(fā)明能夠利用接頭每側(cè)上的兩個裝有彈簧的線夾，例如和小型計算機系統(tǒng)接口(SCSI)設備電纜一起使用。使用者同時擠壓接頭的兩側(cè)來形成或解開連接。
附圖的簡要說明

圖1A表示的是現(xiàn)有PC USB端口的上視圖；圖1B表示的是現(xiàn)有PC USB端口的直視圖；圖1C表示的是與USB端口緊密配合的外圍設備的現(xiàn)有USB類型接頭；圖2表示的是例如分別用于電話和計算機局域網(wǎng)連接的RJ45/11類型的插座和面板；
圖3A表示的是例如處于自然位置中的SCSI和VGA類型接頭的現(xiàn)有擠壓線夾類型接頭的頂視圖；圖3B表示的是例如處于“擠壓”位置中的SCSI或VGA類型接頭的現(xiàn)有擠壓線夾類型接頭的頂視圖；圖4A表示的是為確保USB接頭和USB端口的連接而使用RJ45/11類型固定器的本發(fā)明USB接頭的實施例；圖4B表示的是為確保USB接頭和USB端口的連接而使用RJ45/11類型插座的本發(fā)明USB接頭的實施例；圖5A表示的是為確保USB接頭和USB端口的連接而使用擠壓線夾類型固定器的本發(fā)明USB接頭的實施例；圖5B表示的是為確保USB接頭和USB端口的連接而使用擠壓線夾類型抑制托架的本發(fā)明USB接頭的實施例；圖6A表示的是本發(fā)明防護罩的實施例，罩固定在計算機上并且使用RJ45/11類型連接接口來確保與USB端口的連接；圖6B表示的是本發(fā)明防護罩的實施例，罩固定在計算機上并且使用擠壓線夾類型連接接口來確保與USB端口的連接。
附圖和優(yōu)選實施例的詳細說明本發(fā)明實質(zhì)上是新穎的USB接頭標準，其在例如照相機、打印機、鼠標、或其它外圍的外圍USB類型設備和它們所連接的計算機之間提供物理安全連接。當使用使用者支撐的或可穿戴計算機時，本發(fā)明具有特殊的用途。對于本說明書和權(quán)利要求書的目的，術(shù)語“USB接頭”用來表示建立在USB平臺上的任何接頭，包括標準的與實際尺寸相同的USB接頭、版本1.1和2、以及小型USB類型接頭。當前，USB接頭標準不包括保持其連接的任何固定或安全保護機構(gòu)。其原因是今天所銷售的大多數(shù)計算機是桌上型計算機。這些計算機通常位于桌子或書桌上并且不能四處移動。因此，當使用USB接口標準來連接外圍設備時，接頭通常不能承受移動或拖拉。結(jié)果是，將接頭設計成容易固定和取走。但是，可移動計算機具有不同組的需求。尤其是可穿戴計算機，當使用者的身體上攜帶或穿戴計算機并且在接頭上經(jīng)受持續(xù)的移動和潛在的拖拉時，就需要USB接頭不會出現(xiàn)無意斷開。
關于接頭的結(jié)構(gòu)設計，電接觸部分與現(xiàn)有USB標準相同，使得可移動USB接頭的兼容性和上市能力最大化，并且使當前USB接頭廠商的生產(chǎn)過程變化最小。但是，接頭本身將合并到機械鎖緊機構(gòu)中保持其位置。參考的目的是，將駐留在計算機內(nèi)的USB接頭部分設計成USB端口接頭，將來自外圍設備的部分設計成USB接頭。更適合的是，鎖緊機構(gòu)將控制抑制接頭短側(cè)邊上線夾的壓力，當插入接頭時可以用兩個手指對其擠壓。由于連接和移走螺釘所消耗的時間，尤其是當在穿戴計算機和使用中時，這種方法比螺紋擰緊的接頭更理想。
在一個優(yōu)選實施例中，插入式接頭包括兩個通過夾緊接頭兩側(cè)使其凹陷的管腳。一旦夾緊受壓點，接頭就可以插入到凹槽接頭中。凹槽部分具有兩個凹口以從物理上接受兩個管腳，使得當解除受壓點的壓力時接頭還將穩(wěn)固地保持住。同樣地，可以拖拉和/或搖動固定兩個緊密配合接頭的電纜，并且其不會斷開。
在另一個優(yōu)選實施例中，可以將單個管腳置放在例如標準RJ11或RJ45電話類型接頭的USB接頭的長側(cè)邊。該單個的線夾與連接端口上的插座緊密配合，便于實現(xiàn)物理安全連接。當如果電纜經(jīng)受特別拉力的拖拉而破壞該連接時，其將為普通壓力提供足夠的變形阻力。
現(xiàn)在將參照指定的附圖來描述本發(fā)明的細節(jié)。圖1A和1B是計算機技術(shù)中眾所周知的標準USB端口100的兩個不同視圖。端口100由與護罩104電接觸的舌狀接觸卡101所組成，護罩104固定在任一USB接頭103上。接頭100向符合USB標準的外圍設備提供簡易的連接和斷開。圖1C表示的是常見的USB接頭103。接頭103具有圍繞USB端口100的舌狀接觸卡101的護罩104，使得計算機與所固定的端口形成電連接，便于數(shù)據(jù)的傳輸。保持USB端口100和USB接頭103之間連接連續(xù)性的是護罩104和舌狀接觸卡101之間的摩擦力。在桌上型計算機環(huán)境中，該連接是非常有用的，因為其允許進行例如數(shù)字照相機、掃描儀、壓縮驅(qū)動器等USB柔性設備的簡易調(diào)換。但是，因為沒有固定器，當在可移動或可穿戴計算機、或連接經(jīng)受移動或拖拉電纜等任一其它環(huán)境中使用接頭103時，單純的摩擦力通常不足以維持USB接頭103和USB端口100的連接。
在計算機和電纜設計技術(shù)中已知多種接頭類型。通常是在經(jīng)受壓力的連接或它們通常保持在幾乎固定基期的環(huán)境中使用它們。圖2表示的是RJ45/11類型接頭105和接頭板107。這些接頭用于電話電纜和局域網(wǎng)的計算機的連接。接頭105在頂部或底部都具有單個線夾106，取決于輸出口107的方位，其確保接頭固定在輸出口107上。為取消連接，使用者必須擠壓線夾106以使接頭105平滑地滑出輸出口107。圖3A和3B表示的是在計算機技術(shù)中用于視頻監(jiān)視器以及其它標準和非標準連接而頻繁使用的另一個接頭類型。將這種接頭認為是擠壓線夾類型接頭108。接頭108具有一對當在自然位置時是充分向外延伸的可擠壓按鈕109和一組抑制引線或線夾110。這些引線相反移動到抓取或確保接頭與端口連接的線夾110上。當使用者擠壓按鈕109時，線夾110向外打開，允許使用者使實際接頭123與端口緊密配合。一旦連接適當，釋放按鈕109使得線夾110回到它們的自然位置?，F(xiàn)在將接頭108安全地固定在端口上并且將不會再斷開，直到有人擠壓按鈕109而釋放它。
在本發(fā)明中可以使用上述固定裝置中的任一個來安全地將USB接頭固定到USB端口上，所采用的方式是可以根據(jù)使用者的希望而快速使其斷開，但是不能意外斷開。參照圖4A和4B。圖4A表示的是改進的USB接頭103，其不僅具有標準的連接護罩104，并且還具有類似于RJ45/11接頭105中所使用的線夾111。當接頭103插入到USB端口中時，用手指壓下線夾111。圖4B表示的是與計算機設備是整體的本發(fā)明中改進的USB端口112的實施例。端口包括標準連接接口、舌狀連接卡101，并且還包括接納改進的USB接頭103的線夾111。當接頭103與端口112緊密配合形成安全連接，以使其能夠經(jīng)受住適度的張力和運動而不會斷開時，線夾111和凹槽113配合在一起。但是，如果使用者希望其斷開，通過在線夾111上施加壓力并且將接頭103拉出端口112可以很容易實現(xiàn)。
圖5A表示的是本發(fā)明的一個實施例，其中改進了USB接頭103，使其包括影響擠壓線夾115運動的整體按鈕116。為固定接頭103，使用者只是對按鈕116簡單地施加壓力并且將護罩104插入到端口113中與舌狀接觸卡101緊密配合。一旦護罩104一直插入，就釋放按鈕的壓力，從而使線夾115返回它們的自然位置并且確保USB接頭103和USB端口113的連接。為了方便這一點，端口113自身應該具有與線夾115緊密配合的重新調(diào)整托架114。參照圖5B。圖5B表示的是與具有擠壓線夾115的USB接頭103緊密配合的本發(fā)明的USB端口實施例。端口113符合USB標準，具有與USB接頭103的護罩104緊密配合的舌狀接觸卡，并且還具有用于對改進的USB接頭103的線夾115進行物理保護的一對重新調(diào)整托架114。
通過將保護裝置合并到USB端口中，還可以使用相同的安全保護裝置來固定防塵罩和防護罩。以該方式，由于可穿戴計算機將在例如沙漠、山區(qū)地形、充滿灰塵的工廠、田野等多種不同的環(huán)境中使用，可以保護USB端口100的接觸卡101不沾染灰塵和暴露。此外，該零件對可能暴露于環(huán)境中從而削弱或損壞USB端口100的電接觸部分101的便攜和可穿戴計算機增加了特殊的效用。當不使用時，通過保持固定在端口100上的防塵罩的安全固定，端口100的使用壽命將延長并且很少暴露，免于濕氣、灰塵和自然環(huán)境的損壞。圖6A表示的是本發(fā)明的一個實施例，其中防塵罩118通過螺釘117或其它固定裝置牢固地固定在計算機上。
本領域的技術(shù)人員會明白，在不違背本發(fā)明所述的精神和范圍內(nèi)，可以在設計中提出關于固定機構(gòu)的許多其它不同的建設性的實施例。事實上，本發(fā)明的本質(zhì)不僅直接特指固定機構(gòu)的特性，并且還指為解決可穿戴和可移動計算機領域外圍設備意外和/或無意斷開的問題而將固定機構(gòu)合并到USB接頭中的構(gòu)思。
這里所描述的本發(fā)明優(yōu)選和最佳實施例表示的是本發(fā)明的基本原理，但是必須明白在不違背本發(fā)明精神和范圍的前提下可以作出多種改進和變形。
權(quán)利要求
1.一種用于使用者支撐計算機的USB接頭，包括位于所述使用者支撐計算機中的USB端口，用于接受USB接頭；位于所述接頭上的固定裝置，用于確保所述接頭和所述端口的連接；位于所述端口上的相互的固定裝置，用于接受并且保護所述接頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB接頭，其中所述固定裝置包括單個固定器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB接頭，其中所述固定裝置包括一對固定器。
4.一種用于可移動和可穿戴計算機的安全USB接頭端口對，包括計算機上的USB端口；USB柔性接頭；所述接頭上的壓力觸發(fā)固定裝置；在所述端口上的相互接受裝置，用于接受所述固定裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的USB接頭，其中所述端口具有牢固地固定在該處的防塵罩，所述防塵罩允許USB接頭與所述端口緊密配合，當不使用所述端口時所述防塵罩還與所述接受裝置嚙合。
全文摘要
本發(fā)明基本上是一種新穎并且有用的USB類型計算機端口和接頭,其中接頭包括確保接頭與端口連接的固定裝置。本發(fā)明解決了可穿戴和便攜式計算機領域中意外和/或無意斷開的問題。
文檔編號H01R13/44GK1360240SQ01125790
公開日2002年7月24日 申請日期2001年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月18日
發(fā)明者J·W·威廉斯 申請人:齊伯瑙特有限公司