CN103986027B - 插头电连接器、导线及其组件 - Google Patents
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Abstract
具有弹性导接端子的电连接器插头，系与电连接器插座导接，电连接器插座包括罩体及设于罩体内的两组连接端子，电连接器插头包括：导电外壳、设于导电外壳内的介电壳体及弹性导接端子，其中介电壳体包括基座部、自基座部沿长向延伸的前缘部，前述两者共围绕出接触空间。而两排的弹性导接端子彼此沿长向枢转对称且分设于介电壳体中，每一弹性导接端子具有水平段及上凸接触段，且上凸接触段抵压导接至连接端子，并具有受前缘部限位的端部。环绕前缘部并导接导电外壳的金属屏蔽辅助框，具有前侧段、及两段侧向保护段，每一侧向保护段具有不低于上凸接触段的高度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电连接器，尤其涉及一种插头电连接器、导线及其组件。
背景技术
如今电脑普及，常见人们以各种周边装置连接电脑，进而获取额外或必需的功能。常见的周边装置，例如外接硬碟、随身碟、影音播放器、外接电源、滑鼠或键盘等。然而多媒体电脑刚起步时，各家厂商尚未达成共识，周边装置的传输介面各具规格，如印表机只能使用LPT port、数据机则只能接RS232、而滑鼠键盘只能用PS/2等。各种繁杂的介面系统，各对应至不同的安装驱动程式、且还需重新开机才能使用。这造成消费者使用上的困扰，也增加电脑厂与周边制造商协调上的困难。
在此状况下，由于USB支援带电插拔和随插即用的功能，所谓支援带电插拔即配合适当的软体，运用USB的周边装置可在电脑运作时，可以直接插入或拔除，主机或周边装置不会因此而烧毁。随插即用则意味着电脑能够即时侦测、使用新插入的周边装置，不须重新开机。此外，USB的速度远比并列埠（例如EPP、LPT）与串列埠（例如RS-232）等传统标准汇流排快。具有上述优势，又赶上市场的需求，通用序列汇流排(下称USB)成为普及的公认规格。
USB技术发展至今，已经历1.0到3.0三大阶段。由于传统的USB只能单面向插接，若使用者插错面向，将导致USB插座受损。而插座内建于电脑主机中，更换维修时具有一定的困扰，故需设置一些防呆结构，避免反向插入的情况发生，虽可避免反插，但仍然给使用者增添不便。故最新的USB 3.0的插头，于正反两面都设有导电端子。使用者无论正插或反插，该插头都可电性连接至插座，改良单面向插接的结构设计。
可见，由于该USB插座维修的不便性，使用者与厂商积极地改良该USB插座的保护性，以避免维修的麻烦。但除上述的插接问题之外，仍有几项因素易导致USB插座坏损送修，其中之一为该USB插座内的弹性导电端子。该弹性导电端子的作用系当该USB插头嵌入后，该USB插座内的弹性导电端子受该USB插头的导接端子压迫而退缩，同时抗拒该压迫力，从而紧抵前述的导接端子。两者处于紧抵的状态，排除任何间隙，确保该USB插座与该USB插头的良好电性连接。
然而，由于USB 3.0在体积方面已较以往的1.0与2.0大幅缩小，弹性导电端子更因数量众多而结构更精致且纤细，若该弹性导电端子受到不当的压迫或经长期使用，导致结构变形，则可能发生弹性疲乏或错位等情况。进而产生空隙、中断该导接端子与该弹性导电端子的电性连接，并影响上述USB周边装置的有效运作。且有许多场合，需要多个USB周边装置彼此协调应用。例如欲使用一颗外接硬碟，以清理、归纳电脑中过多或杂乱的资料，此时滑鼠、键盘与外接硬碟三种物件缺一不可。若任何一个USB插座失灵，三者之中必须择一放弃，使用该外接硬碟清理归纳的目的便无法完成。甚至有些周边装置需较大电能驱动，本身即占用两个相邻USB插座，若其中之一无法使用，将会让电脑操作者相当不便。
为继续执行电脑资料的备份与清理，大部分的使用者迫于无奈，可能会将更换新的USB插座视为考量的选项之一。然而USB插座极难自行更换，需拆卸电脑，从主机板上着手更换。此种维修，一来一回往往费时数日。在极其仰赖电脑的今日，可以想见，使用者为这一类非核心的小组件浪费时间，延宕工作、娱乐，令人感到不太值得。
本发明试图提供一种插头电连接器、导线及其组件，避免弹性导电端子成为USB插座的弱点，同时提供一层保护，辅助弹性导电端子，避免其因过度的压迫造成结构损坏。透过本案技术，以期降低弹性导电端子失灵的可能性，若仍不幸损毁，也可以轻易地自行更换，无须动用厂商维修，从而浪费时间与人力。
发明内容
本发明之一目的在提供一种插头电连接器、导线及其组件，将易损坏的弹性导电端子装设于USB插头，免除过往更换困难、浪费时间等问题。
本发明另一目的在提供一种插头电连接器、导线及其组件，于USB插头上加装一个金属屏蔽辅助框，给予易损坏的弹性导电端子多一层保护，将过度的外力交由金属屏蔽辅助框吸收，从而降低弹性导电端子的结构受外力破坏的机率。
本发明再一目的在提供一种插头电连接器、导线及其组件，于USB插头上加装一个金属屏蔽辅助框，增加一道电磁串扰(cross talk)的防护。
为达上述目的，本案提供一种具有弹性导接端子的电连接器插头，系供与一电连接器插座导接，其中该电连接器插座包括一罩体及设置于该罩体内的两组连接端子，该电连接器插头包括：一导电外壳；一设置于该导电外壳内、并具有一个长向的介电壳体，且该介电壳体包括一个基座部、及一个沿着上述长向延伸自该基座部的前缘部，前述基座部及前述前缘部共同环绕出一个接触空间；两排彼此沿上述长向枢转对称、并分别设置于上述介电壳体中的弹性导接端子，每一前述弹性导接端子具有一段至少部分固定设置于上述介电壳体上述基座部的水平段，及一由该水平段弯折延伸的上凸接触段，其中，每一前述水平段彼此平行，且每一前述上凸接触段分别供对应抵压导接上述电连接器插座的上述连接端子之一，且每一上凸接触段分别具有一个受上述前缘部限位的端部；及一环绕上述前缘部并导接固定至上述导电外壳的金属屏蔽辅助框，且前述金属屏蔽辅助框具有一前侧段、及两段由该前侧段两端弯折环绕上述前缘部的侧向保护段，每一前述侧向保护段分别具有不低于上述弹性连接端子的上述上凸接触段的高度。
将上述电连接器插头接合至连接线的至少一端，即为一种导线，系供与一电连接器插座导接，其中该电连接器插座包括一罩体及设置于该罩体内的两组连接端子，该导线包括至少一个电连接器插头；及一导接前述电连接器插头的线材；其中，该电连接器插头包括：一导电外壳；一设置于该导电外壳内、并具有一个长向的介电壳体，且该介电壳体包括一个基座部、及一个沿着上述长向延伸自该基座部的前缘部，前述基座部及前述前缘部共同环绕出一个接触空间；两排彼此沿上述长向枢转对称、并分别设置于上述介电壳体中的弹性导接端子，每一前述弹性导接端子具有一段至少部分固定设置于上述介电壳体上述基座部的水平段，及一由该水平段弯折延伸的上凸接触段，其中，每一前述水平段彼此平行，且每一前述上凸接触段分别供对应抵压导接上述电连接器插座的上述连接端子之一，且每一上凸接触段分别具有一个受上述前缘部限位的端部；一导接上述弹性导接端子上述水平段至上述线材的电路板；及一环绕上述前缘部并导接固定至上述导电外壳的金属屏蔽辅助框，且前述金属屏蔽辅助框具有一前侧段、及两段由该前侧段两端弯折环绕上述前缘部的侧向保护段，每一前述侧向保护段分别具有不低于上述弹性连接端子的上述上凸接触段的高度。
上述电连接器插头与搭配的插座，合称为一种电连接器组件，包括：一电连接器插座，包括一罩体及设置于该罩体内的两组连接端子；及一供对应连接上述电连接器插座的电连接器插头，包括：一导电外壳；一设置于该导电外壳内、并具有一个长向的介电壳体，且该介电壳体包括一个基座部、及一个沿着上述长向延伸自该基座部的前缘部，前述基座部及前述前缘部共同环绕出一个接触空间；两排彼此沿上述长向枢转对称、并分别设置于上述介电壳体中的弹性导接端子，每一前述弹性导接端子具有一段至少部分固定设置于上述介电壳体上述基座部的水平段，及一由该水平段弯折延伸的上凸接触段，其中，每一前述水平段彼此平行，且每一前述上凸接触段分别供对应抵压导接上述电连接器插座的上述连接端子之一，且每一上凸接触段分别具有一个受上述前缘部限位的端部；及一环绕上述前缘部并导接固定至上述导电外壳的金属屏蔽辅助框，且前述金属屏蔽辅助框具有一前侧段、及两段由该前侧段两端弯折环绕上述前缘部的侧向保护段，每一前述侧向保护段分别具有不低于上述弹性连接端子的上述上凸接触段的高度。
本案所揭露的一种插头电连接器、导线及其组件，将弹性导电端子改设于USB插头之上，并提供一个金属屏蔽辅助框，辅助弹性导电端子，避免其因过度的压迫而失去弹性回复力。如此一来，该USB插头上的弹性导电端子多一层防护，不易损坏。就算不幸损毁，只需更换备用的USB周边装置、甚至只要更换USB周边装置的连接导线即可，而不需大费周章的将电脑主机送修。据此结构改良过往USB插座的一大弊病，提升USB插座的耐用性，省除使用者送修、厂商维修的麻烦。
附图说明
图1为本发明第一较佳实施例的俯视图，用以说明电连接器插头与插座接合时，导电凸部接触罩体之情形。
图2为本发明第一较佳实施例电连接器插头的立体图。
图3为本发明第一较佳实施例的透视图，用以说明弹性导接端子的结构。
图4为本发明第一较佳实施例的示意图，用以说明两排弹性导接端子彼此枢转对称的状态。
图5为本发明第一较佳实施例部分结构的爆炸图，用以说明弹性导接端子、介电壳体与金属遮蔽辅助框的连结关系。
图6为本发明第一较佳实施例的前视图，用以说明电连接器插座之结构。
图7为本发明第二较佳实施例的爆炸图，用以说明定位件与接地片。
图8为本发明第二较佳实施例的透视图，用以说明电路板与上下壳体一次性焊接的状况。
图9为本发明第三较佳实施例的示意图，用以说装连有线材与电路板的电连接器之导线。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式之较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。其中本案实施例是以USB连接器为例，然而本案的技术并不局限于USB连接器上，亦可应用于其他相关的产品以及连接器。
本发明第一较佳实施例为一个电连接器组件，如图1、2所示。本例中，该电连接器组件释例为一个USB连接器组件，系由一个释例为USB插座的电连接器插座6与一个释例为USB插头的电连接器插头2所组成。当两者嵌合导接时，该电连接器插头2的导电外壳20会透过至少一个导电凸部201与该电连接器插座6的罩体60电性连接，而该罩体60又设置于例如电脑等电器产品的主机板或壳体上。如此一来，该电连接器插头2便与整个电器产品形成联系，具有接地与屏蔽的防护效果。
请一并参考图3、4，该电连接器插头设有两排弹性导接端子22，沿中间线上下，各设置有一排。两排弹性导接端子22皆设置于介电壳体21之中，从电连接器插头前测的示意图4中审视，可见两排受固定的弹性导接端子22彼此对应排列，其中任一排弹性导接端子22以中轴为枢转轴，旋转180度即与另一排弹性导接端子22完全相符；故在此为行文的精简与顺畅，将上述中轴称为长向211，并以沿该长向211枢转对称这一词，来定义前述两排弹性导接端子22彼此对应设置的状态。
如图3、5所示，该介电壳体21沿着该长向211延伸成形，并将两排弹性导接端子22以枢转对称的状态固定设置于其中。而每一排弹性导接端子22，为多条彼此平行配置、且水平延伸后弯折突起再回弯状的金属条之集合，其中水平延伸的段落命名为水平段221，而弯折延伸出的段落则称之为上凸接触段222。其中该介电壳体21其中的一部分形成有多道槽道214，以限位、固设该水平段221，在此为方便说明，将此部分定义为基座部212。从该基座部212沿着长向211延伸而出的部分则定义为前缘部213，该前缘部213形成有多个导引部215，系用以限位该上凸接触段222的端部220。透过上述槽道214与导引部215，弹性导接端子22中每一条金属条受限位，避免并彼此交错，造成电路短路。
且该基座部212与该前缘部213共同围绕出一区接触空间210，上下两排的该上凸接触段222彼此枢转对称的暴露于接触空间210中。另外，请一并参考图2，一个金属屏蔽辅助框23环绕该前缘部213，并导接固定至导电外壳20上，用以降低不同连接器彼此讯号串扰的机率。其中，该金属屏蔽辅助框23位于该前缘部213两侧的区段，具有特殊的功能，考量到说明的便利性，在此定义为两段侧向保护段232。而上述侧向保护段232分别从该金属屏蔽辅助框23位于该前缘部213前侧的区段两端弯折而出，故在此定义对应前缘部213前侧的区段为前侧段231。
该前侧段231的高度低于上述上凸接触段222与侧向保护段232，而位于两侧的侧向保护段232的高度至少不低于上述上凸接触段222。如此一来，正常状态下，图6所示的该电连接器插座6的上下两组连接端子62会穿过高度较低的该前侧段231，进入该接触空间210中，抵压、并电性导接至该弹性导接端子22。但若施力不当，或整组电连接器插座6的罩体60较狭窄，使得嵌入的该电连接器插头2受到较大的外力挤压时；力道过度的向下压迫，便会受到来自上述侧向保护段232的阻挡，防止该力道继续压迫该上凸接触段222，而造成结构性的损坏。
透过上述结构，可见本案达成两种功效。首先，具损害控制的效果。将纤细而极易坏损的弹性导接端子转而设置于电连接器插头上，并不影响电连接器插座与电连接器插头维持稳定的电性连接。且由于电连接器插头位于电脑或周边装置以外，更换成本低、使用者可以自行重购解决，且若存有备用电连接器插头，则几乎不需要任何的更换时间，上述的特性使弹性导接端子的可替换性大幅提升，变成消耗性元件；减少弹性导接端子损坏所带来的负面影响。
其次，提供一道施力底线，在容许范围内让上凸接触段受一定程度的压迫。本案的侧向保护段在压防护弹性导接端子的同时，并不阻碍上凸接触段与连接端子维持在基本的抵压状态；故无碍于电性导接的稳定。值得注意的是，本案所提及的电连接器插头皆可单独或搭配相关产品生产制作、贩卖。例如应用于随身碟这类产品，市面上常见随身碟上的电连接器插头与电脑的电连接器插座，就分属不同的电子设备制作、贩售商。
本案第二较佳实施例如图7至图8，相较于前一例透过介电壳体21’的槽道来固定水平段221’，本例利用一组定位件24’来固定两排上述弹性导接端子22’的水平段221’，使之维持于枢转对称的状态，再装入该介电壳体21’中。其中定位件24’与固设其中的弹性导接端子22’可于上游生产链、或先前组装步骤中组合为一，与介电壳体接合时，便省除弹性导接端子22’对位、设置于槽道的麻烦，加快组装速度、提升生产效率。且两排上述弹性导接端子22’间还设置一片接地片25’，用以阻隔电磁波，避免两排上述弹性导接端子22’彼此发生讯号串扰的现象。
另外，导电外壳20’具有一个上壳体202’与下壳体203’，该上壳体202’与该下壳体203’于两侧的连接处，为说明方便，定义为焊接处200’。本例的导电外壳20’内还增设有一块电路板26’，系与上述的水平段221’电性连接。而该电路板26’具有一个正面、背面，以及连接正面与背面的两个侧面260’。上述两个侧面260’分别对应至上述两处焊接处200’。若焊接上述焊接处200’，将该上壳体202’焊至该下壳体203’，及该电路板26’上述两个侧面260’一并焊接至导电外壳20’上；因此得以节省一半的焊接动作，也更增强产品的结构稳固与接地效果。
当然，熟知本领域技术者亦可轻易推知，前述任一例中的电连接器插头，可搭配相关领域的产品一起制作。如本案第三较佳实施例提供一种电连接器的导线，如图9所示，将第一较佳实施例中的电连接器插头2”，内设一块电路板26”，并将该电路板一端导接水平段，另一端连接至一导电的线材4”上，使该水平段与该线材4”彼此电性导接，即可成为一种电连接器的导线。凡诸如此类产品的核心技术与本案所揭露技术相符，只是约略改良，亦不出本案的权利范围。
综上所述，本案将弹性导接端子改设于电连接器插头上，并辅以金属屏蔽辅助框，提供抗压、抗串扰的防护，并使弹性导接端子连同电连接器插头成为消耗性元件，可随手更换，省下来回送修的时间与费用；据此结构，限缩弹性导接端子损坏的影响程度，并降低弹性导电端子受外力破坏、及讯号串扰的机率。惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即大凡依本发明申请专利范围及发明说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖之范围内。
符号说明
电连接器插头 2、2’’ 导电外壳 20、20’
焊接处 200’ 上壳体 202’
下壳体 203’ 介电壳体 21、21’
长向 211 基座部 212
前缘部 213 接触空间 210
导槽 214 导引部 215
弹性导接端子 22、22’ 端部 220
水平段 221、221’ 上凸接触段 222
金属屏蔽辅助框 23 前侧段 231
侧向保护段 232 定位件 24’
接地片 25’ 电路板 26’、26”
侧面 260’ 线材 4”。
Claims (8)
1.一种具有弹性导接端子的电连接器插头，供与一电连接器插座导接，其中电连接器插座包括罩体及设置于罩体内的两组连接端子，电连接器插头包括：导电外壳、长向的介电壳体、金属屏蔽辅助框、两排设置于介电壳体中的弹性导接端子以及包括一组定位件和位于两排弹性导接端子之间的一片接地片，其特征在于：导电外壳延伸出至少一个导电凸部，当电连接器插头与电连接器插座导接时，为供电性导接电连接器插座的罩体；介电壳体设于导电外壳内并包括基座部及沿着长向延伸自基座部的前缘部，基座部及前缘部共同环绕出接触空间；两排弹性导接端子沿中间线上下，各设置有一排且彼此沿长向枢转对称而分别设于介电壳体中，每一弹性导接端子具有至少部分固定于基座部的水平段及由水平段弯折延伸的上凸接触段，每一水平段彼此平行且每一上凸接触段分别供对应抵压导接电连接器插座的连接端子之一，且每一上凸接触段分别具有受前缘部限位的端部，每一上凸接触段暴露于接触空间；金属屏蔽辅助框环绕前缘部且导接固定至导电外壳，并具有前侧段及由前侧段两端弯折环绕前缘部的侧向保护段，每一侧向保护段分别具有不低于弹性导接端子的上凸接触段的高度；定位件用以固定弹性导接端子的水平段，以及接地片隔绝两排弹性导接端子之间的讯号串扰。
2.如权利要求1所述具有弹性导接端子的电连接器插头，其特征在于：电连接器插头为一个通用序列汇流排插头。
3.如权利要求2所述具有弹性导接端子的电连接器插头，其特征在于：更包括一电路板，供电性连接弹性导接端子的水平段，电路板具有一正面、一背面及连接正面与背面的两个侧面。
4.如权利要求3所述具有弹性导接端子的电连接器插头，其特征在于：导电外壳包括上、下壳体，其中上、下壳体分别形成有两个焊接处，且焊接处恰对应电路板的两个侧面，使上、下壳体与电路板可被一并焊接固定。
5.如权利要求4所述具有弹性导接端子的电连接器插头，其特征在于：介电壳体的基部形成有多道导槽，供限位弹性导接端子的水平段；介电壳体的前缘部形成有多个导引部，供限位弹性导接端子的上凸接触段的端部。
6.如权利要求5所述具有弹性导接端子的电连接器插头，其特征在于：金属屏蔽辅助框的两段侧向保护段的高度不低于前侧段，供保护弹性导接端子的前述上凸接触段。
7.一种导线，供与电连接器插座导接，其中电连接器插座包括罩体及设于罩体内的两组连接端子，导线包括至少一个电连接器插头以及导接电连接器插头的线材和电路板；电连接器插头包括：导电外壳、长向的介电壳体、金属屏蔽辅助框、两排设置于介电壳体中的弹性导接端子以及包括一组定位件和位于两排弹性导接端子之间的一片接地片，其特征在于：导电外壳延伸出至少一个导电凸部，当电连接器插头与电连接器插座导接时，为供电性导接电连接器插座的罩体；介电壳体设于导电外壳内并包括基座部及沿着长向延伸自基座部的前缘部，基座部及前缘部共同环绕出接触空间；两排弹性导接端子沿中间线上下，各设置有一排且彼此沿长向枢转对称而分别设于介电壳体中，每一弹性导接端子具有至少部分固定于基座部的水平段及由水平段弯折延伸的上凸接触段，每一水平段彼此平行且每一上凸接触段分别供对应抵压导接电连接器插座的连接端子之一，且每一上凸接触段分别具有一个受前缘部限位的端部，每一上凸接触段暴露于接触空间；导接弹性导接端子水平段经电路板与线材导通；金属屏蔽辅助框环绕前缘部且导接固定至导电外壳并具有一前侧段及两段由前侧段两端弯折环绕前缘部的侧向保护段，每一侧向保护段分别具有不低于弹性导接端子的上凸接触段的高度；定位件用以固定弹性导接端子的水平段，以及接地片隔绝两排弹性导接端子之间的讯号串扰。
8.一种电连接器组件，包括电连接器插座及供电连接器插座对应连接的电连接器插头，其中：电连接器插座包括罩体及设置于罩体内的两组连接端子；电连接器插头包括：导电外壳、长向的介电壳体、金属屏蔽辅助框、两排设置于介电壳体中的弹性导接端子以及包括一组定位件和位于两排弹性导接端子之间的一片接地片，其特征在于：导电外壳延伸出至少一个导电凸部，当电连接器插头与电连接器插座导接时，为供电性导接电连接器插座的罩体；介电壳体设于导电外壳内并包括基座部及沿着长向延伸自基座部的前缘部，基座部及前缘部共同环绕出接触空间；两排弹性导接端子沿中间线上下，各设置有一排且彼此沿长向枢转对称而分别设置于介电壳体中，每一前述弹性导接端子具有至少部分固定设于基座部的水平段及由水平段弯折延伸的上凸接触段，每一水平段彼此平行且每一上凸接触段分别供对应抵压导接电连接器插座的连接端子之一，且每一上凸接触段分别具有受前缘部限位的端部，每一上凸接触段暴露于接触空间；金属屏蔽辅助框环绕前缘部且导接固定至导电外壳并具有前侧段及两段由前侧段两端弯折环绕前缘部的侧向保护段，每一侧向保护段分别具有不低于弹性导接端子的上凸接触段的高度；定位件用以固定弹性导接端子的水平段，以及接地片隔绝两排弹性导接端子之间的讯号串扰。
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