Соединительный узел для соединения периферийного устройства с главным носимым устройством

Изобретение в общем относится к «интеллектуальной» защитной экипировке. В частности, изобретение относится к вспомогательной системе для «интеллектуальных» защитных устройств, предоставляющей механизм механического соединения, а также обеспечивающей возможность обмена данными и электропитанием между периферийным устройством и главным носимым устройством. Соединительный узел для соединения периферийного устройства с главным носимым устройством. Вариант реализации узла может представлять собой защитную каску с гнездом для подсоединения вспомогательного приспособления, обеспечивающим механическое и электрическое присоединение различных вспомогательных приспособлений, таких как наушники, видеодисплей, головная лампа, щиток сварщика. Однако, поскольку защитное снаряжение становится «интеллектуальным», существует необходимость в простом и универсальном решении, обеспечивающем возможность как механического, так и электрического соединения устройств. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

[0001] Настоящая заявка является частичным продолжением патентной заявки США №14/883,157, поданной 14 октября 2015 г., которая является выделенной из патента США 9,177,458, который является выделенным из патента США 9,013,297, заявка на который подана 17 октября 2014 г.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] 1. Область техники

[0003] Изобретение в общем относится к «интеллектуальной» защитной экипировке. В частности, изобретение относится к вспомогательной системе для «интеллектуальных» защитных устройств, предоставляющей механизм механического соединения, а также обеспечивающей возможность обмена данными и электропитанием между периферийным устройством и главным носимым устройством.

[0004] 2. Уровень техники

[0005] В современных производственных условиях рабочие часто используют различные вспомогательные приспособления, такие как наушники, защитный щиток для лица, головная лампа, которые прикрепляют на носимый на голове предмет экипировки или другие предметы одежды или личного защитного снаряжения. Известные системы прикрепления вспомогательных приспособлений обеспечивают только средства механического соединения периферийных и главных носимых устройств. Однако, поскольку защитное снаряжение становится «интеллектуальным», существует необходимость в простом и универсальном решении, обеспечивающем возможность как механического, так и электрического соединения устройств.

Раскрытие сущности изобретения

[0006] Соединительный узел обеспечивает соединение периферийного устройства с главным носимым устройством. Соединительный узел содержит корпус, прикрепленный к главному носимому устройству. Корпус образует гнездо. Электрический контакт проходит через корпус в часть главного носимого устройства.

Краткое описание чертежей

[0007] Преимущества настоящего изобретения будут лучше понятны при ознакомлении со следующим подробным описанием в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых:

[0008] на фиг. 1 показан вид сбоку одного варианта реализации изобретения, присоединенного к носимому устройству;

[0009] на фиг. 2 показан вид сверху носимого устройства по фиг. 1;

[00010] на фиг. 3 показан перспективный вид снизу носимого устройства;

[00011] на фиг. 4 показан вид в поперечном разрезе, выполненном по линиям 4-4 на фиг. 1;

[00012] на фиг. 5 показан перспективный вид в разобранном состоянии носимого устройства со вспомогательным приспособлением в виде наушника;

[00013] На фиг. 6 показан перспективный вид носимого устройства со вспомогательным приспособлением в виде наушника, прикрепленным к нему;

[00014] на фиг. 7 показан вид сбоку в поперечном разрезе, выполненном по линиям 7-7 на фиг. 1, с частичным вырезом;

[00015] на фиг. 8 показан вид сбоку в поперечном разрезе, выполненном по линиям 8-8 на фиг. 5, с частичным вырезом;

[00016] на фиг. 9 показан вид сбоку в поперечном разрезе, выполненном по линиям 9-9 на фиг. 6, с частичным вырезом;

[00017] на фиг. 10 показан перспективный вид носимого устройства с двумя периферийными устройствами, которые последовательно прикреплены к нему; и

[00018] на фиг. 11 показан перспективный вид в разобранном состоянии носимого устройства со вторым периферийным устройством, отсоединенным от первого периферийного устройства.

Осуществление изобретения

[00019] Рабочие используют соединительный узел для механического и электрического присоединения различных периферийных устройств (например, наушников, щитка сварщика, видеодисплея и т.д.) к главному носимому устройству. Соединительный узел выполнен таким образом, чтобы обеспечивать возможность присоединения известных неэлектрических вспомогательных приспособлений. В дополнение к механизму механического соединения узел содержит электронные схемы, обеспечивающие интерфейс передачи данных и электропитания. Такой узел обеспечивает возможность обмена данными (включая аудио- и видеосигналами) между главным носимым устройством и присоединенным «интеллектуальным» периферийным устройством, а также обеспечивает устройство электропитанием. Соединители для вспомогательных приспособлений могут быть выполнены таким образом, чтобы обеспечивать возможность одновременного присоединения нескольких вспомогательных приспособлений к одному порту главного устройства (далее в настоящем документе такая конфигурация именуется как «последовательная»). Интерфейс данных и электропитания может быть совместимым с промышленными стандартами для электрических соединений и протоколами передачи данных, такими как USB, UART, PBI, FireWire и т.п. Так как главное носимое устройство может носиться в среде с наличием летучих веществ, требуется прикрепление и электрическое присоединение периферийных устройств к главному носимому устройству с использованием искрогасительного соединения.

[00020] На фиг. 1-3 один вариант реализации изобретения в целом обозначен позицией 20. Изобретение представляет собой соединительный узел 20. Соединительный узел 20 прикреплен к главному носимому устройству, в целом обозначенному позицией 22. В этом варианте реализации главное носимое устройство 22 представляет собой носимый на голове предмет защитной экипировки, обычно именуемый защитной каской. Специалистам в данной области техники будет понятно, что главное носимое устройство 22 может являться жилетом, курткой, воротником, перчатками или любым другим устройством, предназначенным для ношения оператором.

[00021] Защитная каска 22 содержит жесткую наружную оболочку 24. Наружная оболочка 24 выполнена так, чтобы покрывать голову взрослого человека. Наружная оболочка 24 имеет периферию 26, образующую отверстие 28 (лучше всего показанное на фиг. 3). Защитная каска 22 обычно содержит наголовник 30, исключающий необходимость непосредственного расположения защитной каски 22 на голове оператора. В изображенном варианте реализации наголовник 30 содержит регулятор 32, позволяющий оператору регулировать наголовник 32 до нужного размера таким образом, чтобы обеспечивать комфортное расположение защитной каски 22 на голове, при этом достаточно плотное, чтобы исключать спадание защитной каски 22.

[00022] Защитная каска 22 также содержит козырек 34, способствующий защите лица оператора, на котором надета защитная каска 22. Электронные устройства 36 могут быть прикреплены к козырьку 34 или любой другой части защитной каски 22. Электронные устройства 36, соединенные с защитной каской, раскрыты в патентах США 9,013,297 и 9,177,458, содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.

[00023] В варианте реализации, изображенном на чертежах, предоставлено два соединительных узла 20, прикрепленных к главному носимому устройству (защитной каске) 22. Эти два соединительных узла 20 расположены диаметрально противоположно друг другу. В других вариантах реализации может быть предоставлено большее или меньшее количество соединительных узлов 20, прикрепленных к защитной каске 22, при этом использование большего или меньшего их количества зависит от среды применения защитной каски 22.

[00024] Несмотря на то, что показаны два соединительных узла 20, прикрепленных к защитной каске 22, в остальной части документа будет описан только один соединительный узел 20, так как они функционируют идентично. Каждый соединительный узел 20 функционирует одинаково, даже несмотря на то, что некоторые варианты реализации могут содержать разные соединительные узлы 20 с различными конфигурациями.

[00025] Соединительный узел 20 содержит корпус 40, прикрепленный к защитной каске 22. В частности, корпус 40 прикреплен к наружной оболочке 24 защитной каски 22. Корпус 40 изготовлен из такого же жесткого материала, как и наружная оболочка 24. Во многих случаях корпус 40 выполнен заодно целое с наружной оболочкой 24.

[00026] Корпус 40 образует гнездо 42. Гнездо 42 выполнено с возможностью приема адаптера 44 периферийного устройства, более подробно описанного далее. Гнездо 42 в целом выполнено в форме прямоугольной трубки, имеющей боковую стенку 46, проходящую вертикально вверх по участку наружной оболочки 24. Гнездо 42 имеет верхнее 48 и нижнее 50 отверстия. Адаптер 44 периферийного устройства может быть выполнен с возможностью ввода в одно из этих отверстий 48, 50. В непоказанном варианте реализации участок боковой стенки 46 гнезда 42 убран для закрепления периферийных устройств альтернативной конструкции или для очистки внутренней части гнезда 42. Боковая стенка 46 содержит внутреннюю поверхность 52 боковой стенки, которая более подробно будет описана далее. Две направляющие 53, 55 используют для направления адаптера 44 периферийного устройства в гнездо 42. Направляющие 53, 55 могут представлять собой простые боковые стенки, как показано на чертежах, или они могут включать в себя пазы.

[00027] Соединительный узел 20 также содержит электрический контакт 54. Электрический контакт 54 проходит по меньшей мере вдоль одной внутренней стенки 56 гнезда 42. Электрический контакт 54 может содержать множество или совокупность контактов 54, 54', 54'' (показанных на фиг. 1) таким образом, чтобы обеспечивать выполнение нескольких функций через одну «точку» контакта. В качестве примера, если электрический контакт 54 является единственным контактом, он может быть выполнен с возможностью подачи только электрического напряжения в этой точке. Если электрический контакт фактически представляет собой совокупность контактов 54, 54', 54'', каждый может быть выполнен с возможностью подачи электрического напряжения, сигнала данных и аудио/видеосигнала, соответственно. В зависимости от используемого протокола и сжатия данных, через один контакт может быть обеспечена передача одного или более типов данных. Дополнительные электрические контакты могут быть встроены в направляющие 53, 55 в зависимости от требований к информационной емкости.

[00028] Электрический контакт 54 электрически соединен с проводником 58, который в свою очередь электрически соединен с блоком 60 управления. Блок 60 управления может проходить вдоль передней части защитной каски 22, как показано на фиг. 6, или он может быть расположен внутри корпуса 62 электронного устройства, как показано на фиг. 4, и выполнен с возможностью подачи электропитания (от батареи, не показанной, которая расположена внутри корпуса 63 батареи) и данных к электрическому контакту 54 и к любым электронным устройствам 36, встроенным в главное носимое устройство 22, и от указанного контакта и электронных устройств. Блок 60 управления более подробно описан в указанных ранее патентах США.

[00029] На фиг. 5, 6, 8 и 9 периферийное устройство в целом обозначено позицией 64. На этих чертежах периферийное устройство 64 представляет собой пару звукозащитных наушников (на фиг. 10 и 11 показаны только два). Звукозащитные наушники 64 заглушают или поглощают шум, образуемый в окружающей среде, для защиты ушей оператора. Звукозащитные наушники 64 также выполнены с возможностью передачи информации оператору через аудиосигналы посредством громкоговорителя 66 (показанного пунктиром), и выполнены с возможностью определения, оборудованы ли звукозащитные наушники 64 таким устройством или нет. Например, звукозащитные наушники 64 могут иметь датчик внешней освещенности или датчик температуры окружающей среды, прикрепленный к ним. Датчик температуры тела может также быть прикреплен к звукозащитным наушникам для измерения температуры оператора.

[00030] Передача этих сигналов к электрическим устройствам (графически представленных микрофоном 66), установленным в звукозащитных наушниках 64, и от них обеспечивается посредством адаптера 44 периферийного устройства. Адаптер 44 периферийного устройства содержит контакт 68 адаптера, подсоединенный через подходящий многожильный кабель к электрическим устройствам 66, встроенным в звукозащитные наушники 64. На фиг. 11 изображены три контакта 68, 68', 68'' адаптера, электрически соединенные с указанными тремя электрическими контактами 54, 54', 54'' по фиг. 1. Адаптер 44 периферийного устройства выполнен с возможностью ввода в соединительный узел 20. Адаптер 44 периферийного устройства проходит до дальнего конца 70. Адаптер 44 периферийного устройства может быть короче длины гнезда 42 и, следовательно, может не проходить за его пределы при полном введении в гнездо 42. Адаптер 44 периферийного устройства содержит наружную поверхность 72, к которой прикрепляют контакт 68 адаптера. Как указано выше, может быть предоставлена совокупность контактов 68, 68', 68'' адаптера, присоединенных к наружной поверхности 72, которая будет находиться в электрическом контакте с совокупностью электрических контактов 54, 54', 54'' посредством физического контакта при плотной посадке.

[00031] Адаптер 44 периферийного устройства также содержит наклонную поверхность 74. Наклонная поверхность 74 примыкает к внутренней поверхности 52 боковой стенки гнезда 42. Наклонная поверхность 74 обеспечивает введение контакта (контактов) 68 адаптера во взаимодействие с электрическим контактом (контактами) 54. Посредством трения наклонная поверхность 74 фиксирует адаптер 44 периферийного устройства в соединительном узле 20. Это предотвращает отсоединение периферийного устройства 64 от защитной каски 22. В альтернативном варианте реализации для абсолютного предотвращения выведения адаптера 44 периферийного устройства из гнезда 42 используется физически различимая фиксирующая поверхность или рельеф.

[00032] На фиг. 10 главное носимое устройство 22 показано со вторым периферийным устройством 80. Второе периферийное устройство 80 представляет собой откидной защитный щиток для лица с дисплеем дополненной реальности. Оператор, использующий главное носимое устройство 22, может переводить откидной защитный щиток 80 для лица в эксплуатационное положение и из него в зависимости от выполняемой работы. На фиг. 10 откидной защитный щиток 80 для лица находится не в своем эксплуатационном положении, а в убранном положении.

[00033] Со ссылкой на фиг. 11, второе периферийное устройство 80 содержит блок 90 управления периферийным устройством, который при необходимости может содержать силовой трансформатор. Блок 90 управления периферийным устройством связан с блоком 60 управления через совокупность контактов 92 адаптера, обеспечивающих возможность приема им электропитания, передачи данных и приема данных от него. В одном варианте реализации откидной защитный щиток 80 для лица содержит экранное устройство 94, выполненное с возможностью отображения видео в качестве голограммы или проекции. В другом варианте реализации экранное устройство 94 может содержать покрытие для наружной поверхности 82. Покрытие может представлять собой прозрачную пленку сенсорного экрана, предоставляющую оператору лучшие возможности связи и свободу двухсторонней передачи данных. Второе периферийное устройство 80 расположено последовательно в пределах первой совокупности периферийных устройств 64 с использованием разъемов 96, выполненных с возможностью приема и электрического подключения второго периферийного устройства 80. Если второе периферийное устройство 80 не используется, над разъемами 96 могут быть установлены заглушки (не показаны) для защиты компонентов, находящихся внутри разъемов 96, от повреждения.

[00034] Второе периферийное устройство 80 установлено последовательно относительно первого периферийного устройства 64 таким образом, что контакты адаптера второго периферийного устройства 80 проходят вдоль адаптера периферийного устройства, принимаемого первым периферийным устройством 64, которое обеспечивает электрическое соединение второго периферийного устройства 80 с главным носимым устройством 22 через соединительный узел 20.

[00035] Список возможных периферийных устройств может без ограничения включать: наушники, дисплеи дополненной реальности, защитные щитки для лица, щитки сварщика, карманные фонари, осветительные фонари, различные биометрические датчики и датчики показателей окружающей среды, устройства беспроводной связи (включая сотовые телефоны), микрофоны, любительские радиопередатчики, камеры, противогазы, подбородочные ремни, звукозащитные наушники, защитные очки, защитные покрытия и т.п.

[00036] Описание изобретения носит иллюстративный характер. Следует понимать, что используемая терминология носит типовой, а не ограничивающий характер.

[00037] На основании предшествующего описания возможны многие модификации и изменения изобретения. Следовательно, изобретение может быть реализовано в формах, отличающихся от конкретно описанных, в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

1. Соединительный узел для соединения периферийного устройства с главным носимым устройством, содержащий:

корпус, прикрепленный к главному носимому устройству и образующий гнездо; и

электрический контакт, проходящий через указанный корпус в часть главного носимого устройства, причем

корпус содержит наклонную поверхность, расположенную вдоль части указанного корпуса для прикрепления периферийного устройства к указанному корпусу.

2. Соединительный узел по п. 1, в котором указанное гнездо образует отверстие с обеспечением возможности прохода через него части периферийного устройства.

3. Соединительный узел по п. 1, содержащий второй контакт, проходящий через часть главного носимого устройства и указанное гнездо для подачи электропитания на периферийное устройство.

4. Соединительный узел по п. 1, в котором указанное гнездо содержит открытый конец, обеспечивающий доступ к указанному электрическому контакту.

5. Соединительный узел по п. 1, в котором указанная наклонная поверхность обеспечивает контакт части периферийного устройства с указанным электрическим контактом для поддержания замкнутой цепи между указанным электрическим контактом и периферийным устройством при нахождении периферийного устройства внутри указанного гнезда.

6. Соединительный узел по п. 4, в котором указанная наклонная поверхность проходит под углом относительно указанного электрического контакта.

7. Соединительный узел по п. 3, в котором указанный электрический контакт представляет собой интерфейс данных.

8. Соединительный узел по п. 3, в котором указанный второй контакт представляет собой интерфейс электропитания.

9. Защитная каска в сборе, содержащая:

кольцевое основание для охватывания головы пользователя;

покрытие, проходящее вверх от кольцевого основания для покрытия и защиты головы;

соединитель для присоединения периферийного устройства к указанной защитной каске в сборе, при этом соединитель содержит корпус, прикрепленный к указанному кольцевому основанию, при этом корпус образует гнездо и наклонную поверхность для фиксации периферийного устройства в указанном гнезде; и

электрический контакт, проходящий через часть указанной защитной каски в сборе.

10. Защитная каска в сборе по п. 9, в которой указанный соединитель содержит множество электрических контактов, обеспечивающих возможность присоединения множества периферийных устройств к нему.

11. Защитная каска в сборе по п. 10, содержащая блок управления для управления множеством периферийных устройств, присоединенных к указанной защитной каске в сборе.