TW202025566A - 具防水結構的電源連接裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種具防水結構的電源連接裝置，包含：電源模組，設置有連接埠與第一橡膠墊圈；其中，連接埠上分別具有第一縱柱與第二縱柱；連接線，包含連接線外殼；以及，連接頭，設置在連接線外殼前端，其連接線外殼前端的表面上並設有第二橡膠墊圈，當電源模組與連接線電性耦接時，藉由第二橡膠墊圈與第一橡膠墊圈互相擠壓咬合固定住電源連接裝置，藉以提高連接的密封性。

Description

具防水結構的電源連接裝置
本發明涉及一種具防水結構的電源連接裝置，更詳而言之，其為一種在電源連接的連接處，具有橡膠材料，該連接處藉由數個縱柱與橫柱結構增加密封性，達到防止水氣滲入降低意外風險的目的。
自從電力普及人類的生活以來，各種功能的電器開始進人們的生活之中，其中，電源連接裝置被安裝於電器中，其功能在於傳輸電能、電訊號，或是實現交流電與直流電的變壓與整流，例如目前商務市場上常見的筆記型電腦的電源連接裝置，即普遍具有整流功能；攜帶型智慧裝置的電源連接裝置，則同時具備訊號與電能傳輸，與整流功能等等。
請參閱圖1，在習知技術中，一般的電源連接裝置(100)架構通常包含電源模組(101)，內部含有印刷電路(1011)或電子元件，傳輸電能、電訊號的連接線(103)則透過電源模組(101)外部所設置的連接埠(1013)上各種相對應的公母接頭鑲接。然則，由於上述習知電源連接裝置(100)架構，因電源模組(101)外部所設置的連接埠(1013)缺乏防水或防塵的結構，往往使得水氣或懸浮微粒容易滲入或累積在連接埠(1013)的電極之上，在裝置逐漸老舊以後，使電極繡蝕，產生故障或短路，使整個裝置的電壓瞬間升高，傷害到供應電能的電器設備使其壽命縮短，甚至因此引起火災或漏電。
因此，目前市面遂有廠商推出一類具有防水結構的電源連接裝置，例如歐洲專利公告號EP1059698A2，揭示了一種具防水結構的電源連接器，其連接器外殼的結構即包含一橡膠墊圈，裝設於連接埠的接口表面，並具有數個 凹槽，設於外殼前端，使電線能穿設於連接器的內部與外部，在連接的過程中，連接埠和連接線透過該橡膠墊圈的形變彼此緊密咬合，使其具有一定程度的防水性能。然則，就目前時點下，該類防水結構依然存在需要改進的地方：首先就橡膠墊圈來說，目前市面上的產品在鋪設時大多僅限於連接埠接口平面中，靠近電極的位置，而並未將橡膠墊圈完整鋪設於連接埠的整個接口表面，使水氣依然有機會從連接埠與連接線的縫隙中滲入，無法達到全面的防水效能；再者，連接埠與連接線的表面結構並未或較少具有在連接的過程中，可將其內部殘存空氣平均地往外擠壓的架構，這使得連接埠與連接線中的縫隙仍然存在少量的空氣，降低了整個電源連接裝置的密封性。
因此，基於上述，目前的市場依然需要改善電源連接裝置的防水結構，以達到改善其密封性，阻絕水氣進入電源連接裝置的目的。
有鑒於前述習知技術的缺點，本發明提出一種具防水結構的電源連接裝置，包含：電源模組，設置有連接埠與第一橡膠墊圈；其中，連接埠上分別具有第一縱柱與第二縱柱，且第一縱柱的長度大於第二縱柱；以及，連接線，包含連接線外殼；連接頭，設置在連接線外殼前端，其連接線外殼前端的表面上並設有第二橡膠墊圈，當電源模組與連接線電性耦接時，藉由第二橡膠墊圈與第一橡膠墊圈互相擠壓咬合固定住電源連接裝置；其中，上述的第一縱柱與第二縱柱垂直於連接頭的設置方向，透過縱向的擠壓將空氣排出電源連接裝置，以提高連接的密封性。
根據本發明內容，上述連接頭包含第一橫柱與第二橫柱，當連接頭與電源模組耦接的過程中，可與與前述第一縱柱與第二縱柱分別形成橫向與縱向的擠壓力道，促使連接頭與連接埠縫隙間的空氣緩慢排出，進一步提高連接的密封性。
承上述，連接線的連接頭以正面視角觀之，數個第一橫柱與第二橫柱的排列呈現一「∞」狀的構型，該「∞」狀構型在與電源模組耦接的過程 中，因其受力面積較習知「O」狀的構型為大，因此在連接頭的左右兩端的壓力較為平均，在改善密封性的同時，使電源連接裝置得以避免連接頭左右兩端壓力不一致，致使連接頭壓力較高之一端雖能有效提高密封性，但在壓力較低之一端產生縫隙，使環境空氣、水氣與懸浮微粒有機會進入電源連接裝置的內部，影響其正常的運作。
此外，在連接線外殼的後端，設置有一後端膠套，封住連接線與連接線外殼的縫隙，使連接線外殼外部與內部隔絕，阻絕外部環境空氣、水氣與懸浮微粒進入連接線外殼內部。
根據本發明之內容，第二橡膠墊圈與第一橡膠墊圈可為，但不限於選用自聚氨酯(Polyurethane，PU)、丁基橡膠(Butyl Rubber，IIR)、氯磺化聚乙烯膠(Hypalon Polyethlene Rubber，CSM)、天然橡膠(Natural Rubber，NR)、丙烯酸脂橡膠(Polyacrylate Rubber，ACM)、氯丁膠(Neoprene Rubber，CR)等等，或以上材料的組合。
根據本發明提出之防水結構中，其防水等級可達到IPX4-IPX9(International Protection Marking)的防水標準。
以上所述係用以說明本發明之目的、技術手段以及其可達成之功效，相關領域內熟悉此技術之人可以經由以下實施例之示範與伴隨之圖式說明及申請專利範圍更清楚明瞭本發明。
100‧‧‧電源連接裝置
101‧‧‧電源模組
1011‧‧‧印刷電路
1013‧‧‧連接埠
103‧‧‧連接線
200‧‧‧電源連接裝置
201‧‧‧電源模組
2011‧‧‧第一橡膠墊圈
2013‧‧‧連接埠
2015‧‧‧第一縱柱
2017‧‧‧第二縱柱
203‧‧‧連接線
2031‧‧‧連接頭
2033‧‧‧連接線外殼
2035‧‧‧後端膠套
2037‧‧‧第二橡膠墊圈
2038‧‧‧第一橫柱
2039‧‧‧第二橫柱
如下所述之對本發明的詳細描述與實施例之示意圖，應使本發明更被充分地理解；然而，應可理解此僅限於作為理解本發明應用之參考，而非限制本發明於一特定實施例之中。
圖1係說明習知電源連接裝置的架構。
圖2顯示本發明具防水結構的電源連接裝置的架構。
圖3說明電源模組與電源線耦接後如何達成提高密封性的細部結構。
圖4A-4C說明連接線的組裝過程。
圖5顯示連接線以正視圖觀之，連結頭呈現一「∞」狀的構型。
本發明將以較佳之實施例及觀點加以詳細敘述。下列描述提供本發明特定的施行細節，俾使閱者徹底瞭解這些實施例之實行方式。然該領域之熟習技藝者須瞭解本發明亦可在不具備這些細節之條件下實行。此外，本發明亦可藉由其他具體實施例加以運用及實施，本說明書所闡述之各項細節亦可基於不同需求而應用，且在不悖離本發明之精神下進行各種不同的修飾或變更。本發明將以較佳實施例及觀點加以敘述，此類敘述係解釋本發明之結構，僅用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍。以下描述中使用之術語將以最廣義的合理方式解釋，即使其與本發明某特定實施例之細節描述一起使用。
本發明之目的，在於改善習知電源連接裝置的防水結構，首先就橡膠墊圈的部分，本發明的橡膠墊圈採用埋入射出的方式，將其完整鋪設於連接埠與連接頭的接口平面中，包含靠近電極的位置，排除水氣、懸浮微粒進入連接線外殼內部的機會；此外，於電源模組與連接線在耦接的過程中，盡可能將內部的殘存空氣平均地往外擠壓的架構，使連接頭兩端的壓力均勻化，減少水氣於壓力較低的縫隙處滲入的可能，其詳細的構造與實施方式，將詳如下述。最後，在本發明中，所述之複數個第一縱柱、第二縱柱，第一橫柱、第二橫柱，可依應用上的需要選擇合適的數量，其分別可被統稱為「縱柱」，與「橫柱」，其同樣僅是用於說明而非限制本發明之權利範圍。
請參閱圖2與圖3，本發明提出一種具防水結構的電源連接裝置 (200)，包含：電源模組(201)，設置有連接埠(2013)與第一橡膠墊圈(2011)；其中，連接埠(2013)上分別具有第一縱柱(2015)與第二縱柱(2017)，且第一縱柱(2015)的長度大於第二縱柱(2015)；以及，連接線(203)，包含連接線外殼(2033)；連接頭(2031)，設置在連接線外殼(2033)的前端，其連接線外殼(2033)前端的表面上並設有第二橡膠墊圈(2037)，當電源模組(201)與連接線(203)電性耦接時，藉由第二橡膠墊圈(2037)與第一橡膠墊圈(2011)互相擠壓咬合固定電源連接裝置；其中，上述的第一縱柱(2015)與第一縱柱(2017)垂直於連接頭(2031)的設置方向，透過縱向的擠壓將空氣排出電源連接裝置，以提高連接的密封性。
上述之連接線外殼(2033)外型為一盒狀構型，並在前端與尾端設有通孔，使連接線(203)之線材得以穿設而過，前端之通孔配合橫柱而呈現一「∞」狀結構，後端則以兩個或數個半徑不同的圓柱形疊加而成，使連接線(203)之線材得以逐漸收束，以提高連接線外殼(2033)對連接線(203)的密封性。
請參閱圖3，在本發明之一實施例中，所述第一縱柱(2015)位於第二縱柱(2017)之左邊，該第一縱柱(2015)之長度大於第二縱柱(2017)的目的，在於當連接頭(2031)插入電源模組(201)時，位於左邊的第一縱柱(2015)可提供較第二縱柱(2017)為大的擠壓力，使第一橡膠墊圈與第二橡膠墊圈是互相咬合擠壓的過程中，可保證殘存的空氣會被往右邊擠壓從而排出電源連接裝置(200)之外，以達到提高電源連接裝置(200)密封性，防止環境中水氣、懸浮微粒滲入電源連接裝置(200)的目的。
承上述，在本發明之較佳的實施例中，第二橫柱(2039)的長度較第一橫柱(2038)為長，使連接頭(2031)的中央長度較連接頭(2031)的周遭為長，且橫柱之間彼此平行，在本發明觀點中，如此結構的目的在於，當連接頭(2031)插入電源模組(201)時，第二橫柱(2039)位於中央對殘存空氣的擠壓力將較周遭第一橫柱(2038)為大，可使空氣在耦接的過程中，確實被排出電源連接裝置(200)，如此一來，前述的縱柱與橫柱分別形成兩個方向的擠壓力道，促使連接頭(2031)與電源模組(201)縫隙間的空氣確實排出，進一步提高連接的密封性。
請參閱圖5，連接線(203)的連接頭(2031)以若正面視角觀之，數個第一橫柱(2038)與第二橫柱(2039)的排列呈現一「∞」狀的構型，以盡量提高連接頭(2031)與連接埠(2013)中的受力面積，使連接頭(2031)的左右兩端的壓力較為平均，第二橡膠墊圈(2037)則完整鋪設連接頭(2031)內側，並與之平行的表面。此外，在本發明之一觀點中，當電源連接裝置(200)因所傳輸的電能或電訊號較為大量(如：強調快速充電的大電流充電器；或強調高通量資料流的傳輸器)，而使流接頭(2031)或連接埠(2013)需要多個腳位(multiple-pin)時，則可依應用之需要擴充相應數量的縱柱與橫柱，以使電源連接裝置(200)形成具有多個「∞」狀構型的連接頭(2031)，使電源連接裝置(200)的連接埠(2013)壓力保持一致，有效提高密封性，在本發明所提出之防水結構中，其可在較為經濟的成本下，達到IPX4以上的要求，亦即，依照國際防護等級認證(International Protection Marking，IP)的標準，本發明所提出之電源連接裝置(200)，足以承受水壓80-100kPa，水流量10L/min，持續5分鐘的水流潑濺而不損傷設備，並可依應用的需要將防水標準提高至IPX9的水平，在本發明之實施例中，其密封性的範圍處於粗略真空(Rough Vacuum)至中度真空(Medium Vacuum)的範圍，即10-750Torr之間。
請參閱圖4A-4C，其說明了連接線(203)的組裝過程。其中，連接線外殼(2033)在製作時採用一埋入射出成形的方式，將第二橡膠墊圈(2037)於製作時事先放置在模具中，待開模取出連接線外殼(2033)時，則第二橡膠墊圈(2037)可依據本身的彈性，完全相合於第一橫柱(2038)與第二橫柱(2039)的構型，亦可縮小連接線外殼(2033)的體積並提高製造精度，無形中亦能改善其防水的密封性，達到改善習知防水架構中，直接將橡膠墊圈直接以接著劑或真空膠黏貼於裝置表面上防水成效不佳的缺點。而在本發明之另一實施例中，第一橡膠墊圈(2011)與連接埠(2013)的製造亦可但不限於埋入射出成形。
請參閱圖4A-4C，根據本發明內容，電源連接裝置(200)的組裝，為將連接線(203)的線材由連接頭(2031)由前端往後端的方向插入連接線外殼(2033)，並將線材緊密固定於連接線外殼(2033)後，於連接線(203)的後端安裝上一後端膠套(2035)，其中該後端膠套(2035)將連接線外殼(2033)與線材固定，以 避免連接線(203)產生縫隙使水氣滲入。其中，該後端膠套(2035)位於連接線外殼(2033)的尾端，外型呈圓柱形以配合連接線外殼(2033)尾端之造型，且後端膠套(2035)的尾端半徑較前端為小，以使連接線(203)的線材得以被收束，該後端膠套(2035)的半徑可為一連續的梯度變化，或為兩個或數個不同圓柱形的疊加。
根據本發明之內容，第二橡膠墊圈(2037)與第一橡膠墊圈(2011)可為，但不限於選用自聚氨酯(Polyurethane，PU)、丁基橡膠(Butyl Rubber，IIR)、氯磺化聚乙烯膠(Hypalon Polyethlene Rubber，CSM)、天然橡膠(Natural Rubber，NR)、丙烯酸脂橡膠(Polyacrylate Rubber，ACM)、氯丁膠(Neoprene Rubber，CR)等等，或以上材料的組合。在本發明之較佳的實施例中，則因為考量到拉力、耐磨、密封性等因素，採用聚氨酯(Polyurethane，PU)作為橡膠墊圈材料，以提高其可有效插拔的次數，在本發明一較佳的實施例中，依據應用上的防水標準需要下(IPX4-IPX9)，其有效插拔的次數為9000-15000次。
200‧‧‧電源連接裝置
201‧‧‧電源模組
2011‧‧‧第一橡膠墊圈
2013‧‧‧連接埠
203‧‧‧連接線
2031‧‧‧連接頭
2033‧‧‧連接線外殼
2035‧‧‧後端膠套
2037‧‧‧第二橡膠墊圈

Claims (9)

  1. 一種具防水結構的電源連接裝置，包含：一電源模組，設置有一連接埠與一第一橡膠墊圈；其中，該連接埠上具有複數個縱柱，該複數個縱柱包含一第一縱柱與一第二縱柱，且該第一縱柱的長度大於該第二縱柱；一連接線，包含一連接線外殼；以及，一連接頭，設置在該連接線外殼之前端，該連接線外殼的前端表面上設有一第二橡膠墊圈，當該電源模組與該連接線電性耦接時，藉由該第二橡膠墊圈與該第一橡膠墊圈互相擠壓咬合固定該電源連接裝置；其中，該第一縱柱與該第二縱柱垂直於該連接頭的設置方向，透過縱向的擠壓將空氣排出該電源連接裝置，達到提高連接密封性之目的。
  2. 如請求項1所述之具防水結構的電源連接裝置，其中該連接頭包含複數個橫柱，該複數個橫柱的設置方向垂直於該第一縱柱與該第二縱柱，當該連接頭與該電源模組耦接的過程中，與該第一縱柱與該第二縱柱形成橫向與縱向的擠壓力，提高連接的密封性。
  3. 如請求項2所述之具防水結構的電源連接裝置，該複數個橫柱包含n個第一橫柱與一第二橫柱，該第二橫柱的長度較該n個第一橫柱為長，使該連接頭的中央長度較該連接頭的周遭為長，其中，n≧2。
  4. 如請求項1所述之具防水結構的電源連接裝置，該第一橡膠墊與該第二橡膠墊的材料可為聚氨酯、丁基橡膠、氯磺化聚乙烯膠、天然橡膠、丙烯酸脂橡膠、氯丁膠，或以上材料的組合。
  5. 如請求項1所述之具防水結構的電源連接裝置，該連接線外殼的後端包含一後端膠套，該後端膠套呈圓柱形，且尾端半徑較前端為小，其半徑可為連續的梯度變化，或為兩個或數個不同圓柱形的疊加。
  6. 如請求項1所述之具防水結構的電源連接裝置，該連接頭正面由複數個橫柱排列呈現至少一「∞」狀構型，該至少一「∞」狀構型，其中，藉由該至少一「∞」狀構型可使該連接頭的左右兩端與該電源模組耦接的過程中平均壓力大小。
  7. 如請求項1所述之具防水結構的電源連接裝置，該電源連接裝置的達到的防水標準為IPX4-IPX9。
  8. 如請求項7所述之具防水結構的電源連接裝置，該第一橡膠墊圈與第二橡膠墊圈在維持能達到的防水標準前題下，可承受9000-15000次的插拔次數。
  9. 如請求項7所述之具防水結構的電源連接裝置，該電源連接裝置的密封性範圍處於粗略真空至中度真空，即10-750Torr之間。
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