CN111355097B - 具有防水结构的电源连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种具有防水结构的电源连接装置，包含：电源模块，设置有端口与第一橡胶垫圈；其中，端口上分别具有第一纵柱与第二纵柱；连接线，包含连接线外壳；以及，连接头，设置在连接线外壳前端，其连接线外壳前端的表面上并设有第二橡胶垫圈，当电源模块与连接线电性耦接时，藉由第二橡胶垫圈与第一橡胶垫圈互相挤压咬合固定住电源连接装置，藉以提高连接的密封性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有防水结构的电源连接装置，具体的，其为一种在电源连接的连接处，具有橡胶材料，该连接处藉由数个纵柱与横柱结构增加密封性，达到防止水气渗入降低意外风险的目的。
背景技术
自从电力普及人类的生活以来，各种功能的电器开始进人们的生活之中，其中，电源连接装置被安装于电器中，其功能在于传输电能、电信号，或是实现交流电与直流电的变压与整流，例如目前商务市场上常见的笔记本电脑的电源连接装置，即普遍具有整流功能；便携式智能装置的电源连接装置，则同时具备信号与电能传输，与整流功能等等。
请参照图1，在习知技术中，一般的电源连接装置100结构通常包含电源模块101，内部含有印刷电路1011或电子组件，传输电能、电信号的连接线103则透过电源模块101外部所设置的端口1013上各种相对应的公母接头镶接。然则，由于上述习知电源连接装置100结构，因电源模块101外部所设置的端口1013缺乏防水或防尘的结构，往往使得水气或悬浮微粒容易渗入或累积在端口1013的电极之上，在装置逐渐老旧以后，使电极绣蚀，产生故障或短路，使整个装置的电压瞬间升高，伤害到供应电能的电器设备使其寿命缩短，甚至因此引起火灾或漏电。
因此，目前市场上就有厂商推出一类具有防水结构的电源连接装置，例如欧洲专利公告号EP1059698A2，揭示了一种具有防水结构的电源连接器，其连接器外壳的结构为包含一橡胶垫圈，装设于端口的接口表面，并具有数个凹槽，设于外壳前端，使电线能穿设于连接器的内部与外部，在连接的过程中，端口和连接线通过该橡胶垫圈的形变彼此紧密咬合，使其具有一定程度的防水性能。然而，就目前情况下，该类防水结构依然存在需要改进的地方：首先就橡胶垫圈来说，目前市面上的产品在铺设时大多仅限于端口接口平面中，靠近电极的位置，而并未将橡胶垫圈完整铺设于端口的整个接口表面，使水气依然有机会从端口与连接线的缝隙中渗入，无法达到全面的防水效果；再者，端口与连接线的表面结构并未或较少具有在连接的过程中，可将其内部残存空气平均地往外挤压的结构，这使得端口与连接线中的缝隙仍然存在少量的空气，降低了整个电源连接装置的密封性。
因此，基于上述问题，目前的市场依然需要改善电源连接装置的防水结构，以达到改善其密封性，阻绝水气进入电源连接装置的目的。
发明内容
有鉴于上述习知技术的缺点，本发明提出一种具有防水结构的电源连接装置，包含：电源模块，设置有端口与第一橡胶垫圈；其中，端口上分别具有第一纵柱与第二纵柱，且第一纵柱的长度大于第二纵柱；以及，连接线，包含连接线外壳；连接头，设置在连接线外壳前端，其连接线外壳前端的表面上并设有第二橡胶垫圈，当电源模块与连接线电性耦接时，藉由第二橡胶垫圈与第一橡胶垫圈互相挤压咬合固定住电源连接装置；其中，上述的第一纵柱与第二纵柱垂直于连接头的设置方向，透过纵向的挤压将空气排出电源连接装置，以提高连接的密封性。
根据本发明内容，上述连接头包含第一横柱与第二横柱，当连接头与电源模块耦接的过程中，可与与前述第一纵柱与第二纵柱分别形成横向与纵向的挤压力道，促使连接头与端口缝隙间的空气缓慢排出，进一步提高连接的密封性。
进一步，连接线的连接头以正面视角来看，数个第一横柱与第二横柱的排列呈现一“∞”状的构型，该“∞”状构型在与电源模块耦接的过程中，因其受力面积较习知“O”状的构型大，因此在连接头的左右两端的压力较为平均，在改善密封性的同时，使电源连接装置得以避免连接头左右两端压力不一致，致使连接头压力较高的一端虽能有效提高密封性，但在压力较低的一端产生缝隙，使环境空气、水气与悬浮微粒有机会进入电源连接装置的内部，影响其正常的运作。
此外，在连接线外壳的后端，设置有一后端胶套，封住连接线与连接线外壳的缝隙，使连接线外壳外部与内部隔绝，阻绝外部环境空气、水气与悬浮微粒进入连接线外壳内部。
根据本发明的内容，第二橡胶垫圈与第一橡胶垫圈可选用，但不限于选用自聚氨酯“Polyurethane，PU”、丁基橡胶“Butyl Rubber，IIR”、氯磺化聚乙烯胶“HypalonPolyethlene Rubber，CSM”、天然橡胶“Natural Rubber，NR”、丙烯酸脂橡胶“PolyacrylateRubber，ACM”、氯丁胶“Neoprene Rubber，CR”等等，或以上材料的组合。
根据本发明提出的防水结构中，其防水等级可达到IPX4-IPX8“InternationalProtection Marking”的防水标准。
以上所述是用以说明本发明的目的、技术手段以及其可达到的效果，相关领域内熟悉此技术的人可以经由以下实施例的示范与附图说明及申请专利范围更清楚明了本发明。
附图说明
如下所述对本发明的详细描述与实施例的示意图，应使本发明更被充分地理解；然而，应可理解此仅限于作为理解本发明应用的参考，而非限制本发明于一特定实施例之中。
图1为说明习知电源连接装置的结构图。
图2为本发明具有防水结构的电源连接装置的结构图。
图3为说明电源模块与电源线耦接后如何达到提高密封性的局部放大图。
图4A-4C为说明连接线的组装过程图。
图5为显示连接线从正视图看，连结头呈现一“∞”状的构型图。
符号说明
电源连接装置100 电源模块101 印刷电路1011
端口1013 连接线103 电源连接装置200
电源模块201 第一橡胶垫圈2011 端口2013
第一纵柱2015 第二纵柱2017 连接线203
连接头2031 连接线外壳2033 后端胶套2035
第二橡胶垫圈2037 第一横柱2038 第二横柱2039
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可通过本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的效果与其优点。且本发明也可通过其他具体实施例加以运用及实施，本说明书所阐述的各项细节也可基于不同需求而应用，且在不悖离本发明的精神下进行各种不同的修饰或变更。
本发明的目的，在于改善习知电源连接装置的防水结构，首先就橡胶垫圈的部分，本发明的橡胶垫圈采用埋入射出的方式，将其完整铺设于端口与连接头的接口平面中，包含靠近电极的位置，排除水气、悬浮微粒进入连接线外壳内部的机会；此外，电源模块与连接线在耦接的过程中，尽可能将内部的残存空气平均地往外挤压的结构，使连接头两端的压力均匀化，减少水气于压力较低的缝隙处渗入的可能，其详细的结构与实施方式，将详述如下。最后，在本发明中，所述的复数个第一纵柱、第二纵柱，第一横柱、第二横柱，可根据应用上的需要选择合适的数量，其分别可被统称为“纵柱”，与“横柱”，其同样仅是用于说明而非限制本发明的权利范围。
请参照图2与图3，本发明提出一种具有防水结构的电源连接装置200，包含：电源模块201，设置有端口2013与第一橡胶垫圈2011；其中，端口2013上分别具有第一纵柱2015与第二纵柱2017，且第一纵柱2015的长度大于第二纵柱2015；以及，连接线203，包含连接线外壳2033；连接头2031，设置在连接线外壳2033的前端，其连接线外壳2033前端的表面上并设有第二橡胶垫圈2037，当电源模块201与连接线203电性耦接时，通过第二橡胶垫圈2037与第一橡胶垫圈2011互相挤压咬合固定电源连接装置；其中，上述的第一纵柱2015与第一纵柱2017垂直于连接头2031的设置方向，通过纵向的挤压将空气排出电源连接装置，以提高连接的密封性。
上述的连接线外壳2033外型为一盒状构型，并在前端与尾端设有通孔，使连接线203的线材得以穿设而过，前端的通孔配合横柱而呈现一“∞”状结构，后端则以两个或数个半径不同的圆柱形叠加而成，使连接线203的线材得以逐渐收束，以提高连接线外壳2033对连接线203的密封性。
请参照图3，在本发明的一实施例中，所述第一纵柱2015位于第二纵柱2017的左边，该第一纵柱2015的长度大于第二纵柱2017的目的，在于当连接头2031插入电源模块201时，位于左边的第一纵柱2015可提供较第二纵柱2017更大的挤压力，使第一橡胶垫圈与第二橡胶垫圈在互相咬合挤压的过程中，可保证残存的空气会被往右边挤压从而排出电源连接装置200之外，以达到提高电源连接装置200密封性，防止环境中水气、悬浮微粒渗入电源连接装置200的目的。
由上，在本发明的较佳的实施例中，第二横柱2039的长度比第一横柱2038长，使连接头2031的中央长度比连接头2031的周遭长，且横柱之间彼此平行，在本发明观点中，如此结构的目的在于，当连接头2031插入电源模块201时，第二横柱2039位于中央对残存空气的挤压力将比周遭第一横柱2038大，可使空气在耦接的过程中，确实被排出电源连接装置200，如此一来，前述的纵柱与横柱分别形成两个方向的挤压力道，促使连接头2031与电源模块201缝隙间的空气完全排出，进一步提高连接的密封性。
请参照图5，连接线203的连接头2031从正面看，数个第一横柱2038与第二横柱2039的排列呈现一“∞”状的构型，以尽量提高连接头2031与端口2013中的受力面积，使连接头2031的左右两端的压力更为平均，第二橡胶垫圈2037则完整铺设连接头2031内侧，并形成与之平行的表面。此外，在本发明的一观点中，当电源连接装置200因所传输的电能或电信号较大“如：强调快速充电的大电流充电器；或强调高通量数据流的传输器”，而使连接头2031或端口2013需要多个脚位“multiple-pin”时，则可依应用的需要扩充相应数量的纵柱与横柱，以使电源连接装置200形成具有多个“∞”状构型的连接头2031，使电源连接装置200的端口2013压力保持一致，有效提高密封性，在本发明所提出的防水结构中，其可在较为经济的成本下，达到IPX4以上的要求，同时，依照国际防护等级认证“InternationalProtection Marking，IP”的标准，本发明所提出的电源连接装置200，足以承受水压80-100kPa，水流量10L/min，持续5分钟的水流泼溅而不损伤设备，并可依应用的需要将防水标准提高至IPX8的水平，在本发明的实施例中，其密封性的范围处于粗略真空“RoughVacuum”至中度真空“Medium Vacuum”的范围，即10-750Torr之间。
请参照图4A-4C，其说明了连接线203的组装过程。其中，连接线外壳2033在制作时采用一埋入射出成形的方式，将第二橡胶垫圈2037在制作时事先放置在模具中，待开模取出连接线外壳2033时，则第二橡胶垫圈2037可依据本身的弹性，完全贴合于第一横柱2038与第二横柱2039的构型，亦可缩小连接线外壳2033的体积并提高制造精度，无形中也能改善其防水的密封性，达到改善习知防水结构中，直接将橡胶垫圈直接以接着剂或真空胶黏贴于装置表面上防水成效不佳的缺点。而在本发明的另一实施例中，第一橡胶垫圈2011与端口2013的制造也可但不限于埋入射出成形。
请参照图4A-4C，根据本发明内容，电源连接装置200的组装，为将连接线203的线材由连接头2031由前端往后端的方向插入连接线外壳2033，并将线材紧密固定于连接线外壳2033后，于连接线203的后端安装上一后端胶套2035，其中该后端胶套2035将连接线外壳2033与线材固定，以避免连接线203产生缝隙使水气渗入。其中，该后端胶套2035位于连接线外壳2033的尾端，外型呈圆柱形以配合连接线外壳2033尾端的造型，且后端胶套2035的尾端半径比前端小，以使连接线203的线材被收束，该后端胶套2035的半径可为一连续的梯度变化，或为两个或数个不同圆柱形的叠加。
根据本发明的内容，第二橡胶垫圈2037与第一橡胶垫圈2011可为，但不限于选用自聚氨酯“Polyurethane，PU”、丁基橡胶“Butyl Rubber，IIR”、氯磺化聚乙烯胶“HypalonPolyethlene Rubber，CSM”、天然橡胶“Natural Rubber，NR”、丙烯酸脂橡胶“PolyacrylateRubber，ACM”、氯丁胶“Neoprene Rubber，CR”等等，或以上材料的组合。在本发明的较佳的实施例中，则因为考虑到拉力、耐磨、密封性等因素，采用聚氨酯“Polyurethane，PU”作为橡胶垫圈材料，以提高其可有效插拔的次数，在本发明一较佳的实施例中，依据应用上的防水标准需要为“IPX4-IPX8”，其有效插拔的次数为9000-15000次。
本发明将以较佳实施例及观点加以叙述，此类叙述是解释本发明的结构，仅用以说明而非用以限制本发明的申请专利范围。因此，除说明书中的较佳实施例之外，本发明亦可广泛实行于其他实施例中。
Claims (9)
1.一种具有防水结构的电源连接装置，其特征在于，包含：
一电源模块，设置有一端口与一第一橡胶垫圈；
其中，该端口上具有复数个纵柱，该复数个纵柱包含一第一纵柱与一第二纵柱，且该第一纵柱的长度大于该第二纵柱；
一连接线，包含一连接线外壳；以及，
一连接头，设置在该连接线外壳的前端，该连接线外壳的前端表面上设有一第二橡胶垫圈，当该电源模块与该连接线电性耦接时，藉由该第二橡胶垫圈与该第一橡胶垫圈互相挤压咬合固定该电源连接装置；
其中，该第一纵柱与该第二纵柱垂直于该连接头的设置方向，透过纵向的挤压将空气排出该电源连接装置，达到提高连接密封性的目的。
2.如权利要求1所述的具有防水结构的电源连接装置，其特征在于，其中该连接头包含复数个横柱，该复数个横柱的设置方向垂直于该第一纵柱与该第二纵柱，当该连接头与该电源模块耦接的过程中，该复数个横柱形成额外横向的挤压力，提高连接的密封性。
3.如权利要求2所述的具有防水结构的电源连接装置，其特征在于，该复数个横柱包含n个第一横柱与一第二横柱，该第二横柱的长度比该n个第一横柱长，其中，n≧2。
4.如权利要求1所述的具有防水结构的电源连接装置，其特征在于，该第一橡胶垫与该第二橡胶垫的材料可为聚氨酯、丁基橡胶、氯磺化聚乙烯胶、天然橡胶、丙烯酸脂橡胶、氯丁胶，或以上材料的组合。
5.如权利要求1所述的具有防水结构的电源连接装置，其特征在于，该连接线外壳的后端包含一后端胶套，该后端胶套呈圆柱形，且尾端半径比前端小，其半径可为连续的梯度变化，或为数个不同圆柱形的叠加。
6.如权利要求1所述的具有防水结构的电源连接装置，其特征在于，该连接头正面由复数个横柱排列呈现至少一“∞”状构型，藉由该至少一“∞”状构型可使该连接头的左右两端与该电源模块耦接的过程中提高该连接头与该电源模块的该端口的受力面积以平均该连接头左右两端的压力大小。
7.如权利要求1所述的具有防水结构的电源连接装置，其特征在于，该电源连接装置所达到的防水标准为IPX4-IPX8。
8.如权利要求7所述的具有防水结构的电源连接装置，其特征在于，该第一橡胶垫圈与第二橡胶垫圈在维持能达到的防水标准前提下，可承受9000-15000次的插拔次数。
9.如权利要求7所述的具有防水结构的电源连接装置，其特征在于，该电源连接装置的密封性范围处于粗略真空至中度真空，即10-750Torr之间。
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