專利名稱：帶有自設定接觸插針并適于多國使用的通用電力插頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是1994年12月9日提交的申請?zhí)枮?4112928.4名稱為“帶有自設定接觸插針并適于多國使用的通用電力插頭”的專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及適用于各個國家的不同墻電插座標準的電力插頭并一般地涉及這樣的一種電插頭，該電插頭能夠當它被插入到墻壁或其他插座中時從各個國家的標準結構中自動選擇一種適當?shù)慕佑|插針配置。
對于使電力纜線與電源匹配的適配器，使將電力纜線直接連接到電源的通用電力插頭顯然是更可取的。適配器會失去。另外，它們作為一種用電源來修正電器的模式，在大多數(shù)國家中是不能接受的。通用插頭能夠以所希望的方式降低用戶移動和/或銷售到具有與它們自己的不同電源插座標準的國家的產(chǎn)品(諸如膝上計算機)的重量。最后，采用可普遍接受的電力插頭減少了不同插頭結構的種類，因而減少了國際銷售的產(chǎn)品所需的庫存量。
以前已經(jīng)提出了眾多的通用電力插頭或適配器。以下的裝置是申請人所知道的與本發(fā)明最相關的先有技術。
PCT WO 93/11588公布了一種電適配器，它能夠使帶有接觸插針的根據(jù)一個國家標準的電插頭插入到根據(jù)另一個國家標準設置的電力插座的孔中。接觸插針或叉可滑動地被保持在插針外殼的長孔中。一個可轉動的選擇板，使得適用于選定的國家標準的接觸插針能夠被暴露出來、從保持孔中被收回、并隨后通過手動而擰到設置在孔的外端附近的螺紋上。一個圍繞著插針外殼的罩，在正常情況下受到彈簧的偏置以覆蓋接觸插針，就象德國標準所要求的那樣；但當適配器與墻電插座匹配時，該罩被克服地推回，以暴露接觸插針。
美國專利第4,626,052號中公布了一種多插針適配器，它包括多個可滑動的承載器，每一個都帶有一個適用于相應的國家標準的接觸插針陣列。通過手動地滑動適當?shù)某休d器，適當?shù)牟遽橁嚵械玫窖由旌玩i定。這些插針被保持在延伸狀態(tài)，直到一個突耳被按下并解脫了一個爪以通過手動將承載器和插針陣列縮回。
美國專利第4,543,624號顯示了一對兩部分接觸插針，其每一個具有一個平整的前部和一個圓住形的、只能圍繞其軸進行有限的轉動的后部。這使得該前部能夠被轉動至平行狀態(tài)以用于美國插座，并能夠被轉動至具有角度的狀態(tài)以用于澳大利亞/新西蘭插座。
另一種被認為只有次要的相關性但仍然顯示了電力插頭或適想器的另一種結構的先有技術，是美國專利第4,815,983號、4,518,212號和3,025,486號；以及英國專利GB2,097,202A。
需要一種通用電力插頭，它能夠(i)在該插頭與一個墻電插座或其他插座嚙合時，檢測并自動選擇接觸叉的適當配置；(ii)不需要手動選擇或擰螺紋；(iii)緊湊，不需要比傳統(tǒng)的英國電力插頭更大的體積；以及(iv)能夠適合標準的美國、歐洲、英國、德國以及澳大利亞/新西蘭插座。
提供了一種電插頭，它能夠有選擇地插入到具有不同的孔口結構的插座中，以實現(xiàn)可選擇的電連接。多個接觸叉具有延伸的位置，在這些位置它們伸出到一個外殼以外。這些叉的各個適當?shù)淖咏M得到自動適配，以檢測并進入選定插座的匹配孔口中，而其他的叉借助與孔口附近選定的插座的表面的接觸和相對于該表面的運動而被移到外殼以內(nèi)，使子組的至少一些叉在它們進入匹配孔口中時被鎖定在延伸的位置上。通過手動而將一個單個的按鈕從正常位置按下至另一個位置，以同時釋放所有的接觸叉，并使它們能夠被恢復到它們被延伸的位置。
該接觸叉可包括一對矩形叉，它們具有面對的縱向延伸的半柱形槽和一對可滑動地容納在所述槽中的半柱形叉。這些矩形叉和半柱形叉被鎖定在一起以形成英國式叉，但矩形叉可相對于半柱形叉沿縱向向外殼裝置的內(nèi)部移動以構成一個歐洲式叉。
該插頭可包括一對固定的從外殼延伸的片形電力叉和一對可沿縱向滑動的接地叉，后者具有延伸的位置，在這些位置它們伸出到外殼的外部。該接地叉自動地檢測并進入選定的插座的對準的匹配孔口中，或者在缺乏匹配孔口的情況下借助與選定的插座的表面的接觸和相對于該表面的運動而移動到外殼的內(nèi)部。
該插頭可包括一對叉，這些叉具有延伸的位置，在這些位置它們伸出到外殼以外。這對中的各個叉包括兩個在正常情況下對準的矩形片形部件和一個連接這些部件以使其中的一個相對于另一個扭曲的元件。兩個部件都被偏置到相應的位置，在這些位置它們彼此平行并在沒有扭曲的情況下適于進入選定插座中的平行孔口。二者都具有斜切的孔口檢測端，以便于在進入選定插座的具有角度的孔口時檢測當前的扭曲。


圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的一個通用電力插頭的立體圖；如圖所示的，它與一個電源構成一體。
圖2是圖1的電力插頭部分的放大正視圖。
圖3是沿著圖2的3-3線取的縱剖視圖。
圖4是沿著圖2的4-4線取的豎直剖視圖。
圖5是圖4所示的彈簧—金屬子組件的立體圖，該組件提供了與插頭的各種接觸叉的電連接。
圖6A和6B分別是象圖2那樣的側視圖和沿著圖6A的6-6線取的水平剖視圖，顯示了構成英國插頭的插頭。
圖7A和7B分別是象圖2的側視圖和沿著圖7A的7-7線取的水平剖視圖，顯示了作為歐洲插頭的插頭。
圖8A和8B分別是象圖2那樣的側視圖和沿著圖8A的8-8線取的水平剖視圖，顯示了構成美國插頭的插頭。
圖9A和9B分別是一個接觸叉的縱剖視圖和側視圖，該接觸叉可被用于實現(xiàn)本發(fā)明的一種修正實施例。
在說明書和權利要求書中，術語“叉”被用來表示圓形的接觸插針、平的片形觸頭(象傳統(tǒng)的美國插頭的平行電力觸頭)或各種形狀的叉或其他可插入按照多個國家標準中的任何一種構成的電力或接地插座的接觸部件。
如圖1所示，體現(xiàn)本發(fā)明的通用電力插頭10包括上和下外殼部分12和14。如所示，下外殼部分14與電源16成一體地制成，而電源16可通過一個纜線18而與一個電源(未顯示)相連。電源16最好是可商業(yè)獲得的交流適配器(諸如IBM Part No.09G1246)，它采用脈沖寬度檢測以自動提供適合于與插頭連接的插座的電壓和頻率。該電源16還最好包括一個指示器，諸如一個紅燈，它在未建立接地連接時發(fā)光。然而，如果需要的話，插頭可與電源分離。
在正常情況下，如所示的，上部分12與下部分14豎直對準，且成對的美國、英國、和歐洲式的平行、可沿軸向移動的接觸叉20、22、24分別從該上部分的正面26向前延伸。與上部分12構成一體并從上部分12的相反的側面伸出的，是矩形翼28，后者從正面26向后與叉20、22、24平行地延伸一段短距離。上部分12可通過手動而相對下外殼部分14(以及電源16—如果采用的話)向左滑動至一個向前的位置，在該位置它覆蓋并掩蓋住叉20、22、24，如圖1所示。這使插頭10能夠被插入到在德國采用的凹槽式插座中，該插座具有相對的槽以接收翼28。美國結構的接地叉30和英國結構的接地叉32一般在下外殼部分14的前面延伸，但可沿著軸向相對于下外殼部分14滑動。
如從圖2和4可見，一個插桿34可在美國接地叉30中的一個孔中滑動，且一個插桿36可在英國接地叉32中的一個孔中滑動。插桿34、36在正常情況下都被相應的向上偏置片形彈簧38、40的銷38a、40a偏置到一個延伸位置；在圖中顯示了它們處于該位置的情況。
注意，插桿34、36具有漸細的端部，它們起著凸輪表面34a、36a的作用，彈簧銷38a、40a分別被向上偏置到阻擋插桿34、36相對叉30、32向右運動的位置，在圖4中顯示了它們處于該位置的情況。插桿34、36分別被保持在止動臺肩30a、32a和端蓋30b、32b之間的叉30、32中。注意片形彈簧38、40彼此平行，并借助它們與插入在凹槽44(圖1)中的外部接地帶42(圖4)的連接而起著接地插針的作用。
如圖2和5所示，各個美國叉20是薄的矩形片或條。各個英國叉22具有縱向延伸的半柱形槽，該槽容納著相應的半柱形歐洲叉24。歐洲叉24可一致地運動，因而形成了英國叉22的一部分，但它可在需要歐洲叉時相對于英國叉沿著軸向滑動。
如圖4和5所示，一個由彈簧金屬構成的、通常為U形的部件46在其伸出端具有兩對向上彎的片或凸緣46a、46b。在其另一端，它被固定到彈簧金屬構成的兩個平行帶52的一端50，而帶52具有刮除接觸銷54，以提供至選定的叉的電連接并借助橫向絕緣帶56而得到電絕緣。
一個可在上外殼部分12的一個孔中滑動的柱形插桿58，將絕緣帶56固定在一個叉釋放部件(諸如按鈕60)上。包圍插桿58并抵住上外殼12中的一個臺肩的，是一個螺旋彈簧62，且后者將按鈕60向上偏置，從而使彈簧帶52和接地彈簧銷38a、40a處于圖4所示的位置。彈簧62和將按鈕60固定在插桿58上的螺釘64，與外部接地帶42相電連接，以起著為歐洲接觸叉24進行接地的作用。
與插桿58平行的另一個柱形插桿66也可在上外殼12中的一個孔中滑動。當按鈕60被按下時，插桿66推下U形彈簧部件46、降低片46a、46b并釋放一個以樞軸連接的爪68。這使能夠借助重力或用戶的手腕的輕擊(與搖動溫度計相似)而延伸到它們的位置，如圖1、3和4所示。以上述方式，該以樞軸連接的爪68能夠對片46a、46b進行定位，以將歐洲和英國叉22、24固定在一起，以作為英國插頭而一致地運動。爪68還能夠在不同的壁插座結構下起作用，以分別將美國、英國、或歐洲叉20、22、24有選擇地鎖定在縮回的位置。
注意片46a比片46b更向后伸出(如圖5所示)，但是兩個片有相同的高度。另外，縱向延伸的凹槽24a在歐洲叉24的底部，且美國叉20比叉22、24略微短些。另外，為了防止短路，叉20、22、24、30、32的伸出端的端部是用適當?shù)慕^緣材料制成的或用之涂覆，諸如塑料，且插桿34、36最好全部由這種材料制成。
在操作中，假定按鈕60被按下時，所有的叉20、22、24、30、32和插桿34、36都如圖1、3和4所示地延伸，且按鈕60隨后被釋放。
A.用作英國插頭英國墻壁插座沒有用于接收美國的叉20和接地叉30的開口。
在操作中，通過與墻壁接觸而將叉20推入并按下片46a。叉20使爪68作樞軸轉動，如圖3中的箭頭所示，并定位在相應的歐洲叉24之后，從而防止叉24縮回到外殼中。同時，U形彈簧部件46的各個片46b將落下并脫離美國叉20的端部而被定位在叉22之后；其結果，叉22和24進行一致的運動并一起進入墻壁，且爪68和叉20、22、24因而將如圖6B所示地得到定位。
同時，銷40a，由于片形彈簧40的向上偏置，在英國接地叉32進入墻壁插座開口時，將叉32及其插桿36保持在它們的延伸位置。然而，當美國接地叉30的插針34觸到墻時，它將被迫向內(nèi)移動。這使凸輪表面34a將搖動彈簧38向下到固定插針30c以下，從而釋放接地叉30，以使它與插桿34能夠被推入到外殼14中。插針30c用于引導叉30和插桿34以防止它們翹起。
然后，各種叉和彈簧38、40將如圖6A和6B所示地得到定位，并將通用插頭10配置成英國標準插頭。
B.用作歐洲插頭在歐洲墻壁插座中，沒有用于接收叉20、22和接地叉30的開口。在操作中，叉22，在較短的美國叉20之前，通過與墻壁的輕微接觸，而得到驅動。其結果，叉22將使爪68作樞軸轉動而在叉20被推進之前被定位在歐洲叉24之后。由于片形彈簧46上的片46b將不能落下并脫離叉20的端部而定位在叉22之后，所以后者將能夠完全收回到外殼12中。
美國接地叉30將被向內(nèi)推，且英國接地叉32將借助與在上述的A.中描述的操作類似的操作而保持在延伸狀態(tài)，只是叉32的接地是借助至外部接地帶42的電連接而實現(xiàn)的。
隨后各種部分將如圖7A和7B所示地得到定位，并構成作為歐洲標準插頭的通用插頭10。
C.用作美國插頭在美國插座中，沒有用于接收叉22、24或接地叉32的開口。當叉22、24與墻壁接觸時，它們將如圖3所示地向上前進，并阻止爪68進行樞軸運動。這將使叉20被鎖定在延伸的位置。在這種運動中，叉22、24將受到固定銷70的引導以防止其翹起，并跨在片46b上。片46a在此時不起作用。
同時，美國接地叉30和插桿34將被通過凸輪表面34a起作用的彈簧38a和在叉30上的臺肩30a保持在延伸位置。然而，插桿36因而叉32將被向內(nèi)推，從而向下?lián)u動彈簧40的銷40a。
隨后各個部件將被如圖8A和8B所示地定位，并構成作為美國標準插頭的通用插頭10。
D.用作德國插頭上外殼部分12通過手動而被移動到下外殼部分14之前，最初覆蓋電力叉20、22、24。翼28與在凹進的德國標準插座中的相對的開口對準。然后，上外殼部分12，在其向墻壁移動的同時被向后推，以暴露出叉20、22、24。然后，通用插頭10的部件以與部分B.中描述的方式相同的、用于歐洲插頭結構的方式進行操作。
在被用作在部分A-D中描述的任何插頭結構之后，插頭10被從插座上收回。所有的叉都能夠被復置到它們的延伸位置，從而能夠僅僅通過按下按鈕60而被用作不同配置的插頭。這使通過絕緣交叉帶56起作用的插桿58，將銷54從與叉20、22、24的刮除接觸降低，并分別將彈簧38、40的銷38a、40a降低到插針30c、32c以下。同時，按鈕60通過插桿66而起作用，以按下U形彈簧46并因此而降低其片46a、46b，以解脫樞軸連接的爪68。這使叉20、22、24、30和32能夠借助重力或用戶的手腕的輕擊而運動到它們各自的延伸位置。
按鈕60隨后被釋放，并受到彈簧62的向上偏置。接觸銷54將重新與叉20、22、24進行刮除接觸并通過摩擦來保持叉20、22、24；片46a、46b將向上運動；且彈簧38、40將通過銷38a、40a進行作用，以將接地叉30、32和它們的插桿34、36保持在它們的延伸位置?，F(xiàn)在各個部件再次被如圖1-4所示地定位。
E.變形可以看到，作為本發(fā)明的一個明顯的變形，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無法從它們的延伸位置縮回的。例如，叉22、24和歐洲接地叉32可被省去，且美國叉20可得到固定，且美國接地叉32及其插桿36可以以所述的方式縮回和操作。在此情況下，該插頭可被插入到墻壁插座或具有接地連接的其他插座中，并可被插入到?jīng)]有接地連接的插座中。
為了簡化上述描述，叉20被顯示為薄的矩形片或條。然而，如果需要的話，叉20可被叉100所代替，以使該插頭能夠被有選擇地用于帶有平行孔口的美國插座或用于帶有有角度的孔的澳大利亞/新西蘭插座。如圖9A和9B所示，各個叉100包括兩個鄰接的薄矩形片或條102、104，且后者帶有對準并位于中心的孔102a、104a，這些孔從它們的鄰接端向內(nèi)延伸了較長的距離。一個扭轉桿106延伸到孔102a、104a中，并在其端部附近由諸如螺釘108固定在條102、104上。各個叉100(與叉20類似)的條104可沿著縱向移動，但不能轉動。然而，各個條102可以克服扭轉桿106的阻力而從與相應的條104平行對準的位置轉動到與相應的條成一個角度的位置。條102的外端在110a、110b處被傾斜且倒轉地斜切，以在穿過澳大利亞/新西蘭插座中的帶有角度的孔口時便于所述條相對于它們的相應條104的對準進入和扭轉桿106所允許的同時的扭曲。在從帶角度的孔口收回時，在扭轉桿106上的扭曲運動將被解除并將各個條102偏置到它與其相應的條104平行對準的位置。
雖然結合本發(fā)明的最佳實施例對本發(fā)明進行了顯示和描述，應該理解的是，在不脫離本發(fā)明的教導的前提下，可以進行各種改變。因此，本發(fā)明只受所附權利要求書的限定。
權利要求
1.一種電插頭，它能夠有選擇地插入到具有不同的孔口結構以實現(xiàn)可選擇電連接的插座中，所述插頭的特征在于包括以下部分的組合一個外殼裝置；以及多個接觸叉，它們具有延伸位置，在這些延伸位置它們伸出到外殼裝置以外，所述叉的一個適當子組得到了自動的適配以檢測并進入選定插座的匹配孔口，其余的叉在這種進入期間通過與鄰近這些孔口的選定插座的表面的接觸和相對該表面的運動而向外殼裝置的內(nèi)部運動；在外殼裝置中的裝置，用于當所述子組的叉進入匹配孔口時將這些叉鎖定在延伸位置；用于在所述其余的叉被強迫進入外殼裝置時引導所述其余的叉的裝置；以及釋放裝置，它能夠借助手動而進行操作，以同時解脫對所有的接觸叉的限制，從而使它們能夠被恢復到它們的延伸位置。
2.一種電插頭，它能夠有選擇地插入到具有不同的孔口結構以實現(xiàn)可選擇電連接的插座中，所述插頭的特征在于包括以下部分的組合一個外殼裝置；以及多個接觸叉，包括一對從外殼裝置延伸的固定電力叉和一對可沿縱向滑動的接地叉，該接地叉具有延伸位置，在該延伸位置這些接地叉伸出到外殼裝置以外，所述接地叉在電力叉進入選定的插座時可進行操作以自動檢測并進入所述插座中對準的匹配孔口或者在沒有所述匹配的孔口的情況下通過與所述插座的一個表面的接觸和相對運動而向外殼裝置的內(nèi)部運動。
3.一種電插頭，它能夠有選擇地插入到具有不同的孔口結構以實現(xiàn)可選擇電連接的插座中，所述插頭的特征在于包括以下部分的組合一個外殼裝置；以及多個接觸叉，包括一對具有延伸位置的叉，在該延伸位置這些叉伸出到外殼裝置以外，所述對中的各個叉包括兩個在正常情況下對準的矩形片形部件和一個元件，該元件將所述部件連接在一起，以使所述部件之一能夠相對于另一個部件扭曲，所述一個部件被偏置到使它們彼此平行的相應位置并適于在不扭曲的情況下進入選定插座中的平行孔口中，所述部件具有斜切的孔口檢測端，以便于在進入所述選定插座中的帶角度的孔口時的檢測和同時扭曲。
全文摘要
一種電插頭，它能夠有選擇地插入到具有不同孔口結構以實現(xiàn)可選擇電連接的插座中。多個接觸叉具有延伸位置，在該延伸位置這些叉延伸到一個外殼以外。這些叉的一個適當?shù)淖咏M中的每一個叉都得到了自動適配，以檢測和進入選定插座的匹配的孔口。在這種進入期間，其余的叉，通過與鄰近這些孔口的選定插座的表面的接觸和相對運動，而移動到外殼內(nèi)部，并使該子組的叉在它們進入匹配的孔口時被鎖定在它們的延伸位置。
文檔編號H01R31/06GK1434550SQ01125548
公開日2003年8月6日 申請日期2001年8月3日 優(yōu)先權日1994年2月2日
發(fā)明者埃德溫·J·塞爾克爾, 威廉·M·戴爾 申請人:國際商業(yè)機器公司