TWI508397B - Plug electrical connectors, wires and their components - Google Patents

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Description

插頭電連接器、導線及其組件
一種插頭電連接器、導線及其組件。
如今電腦普及,常見人們以各種周邊裝置連接電腦,進而獲取額外或必需的功能。常見的周邊裝置,例如外接硬碟、隨身碟、影音播放器、外接電源、滑鼠或鍵盤等。然而多媒體電腦剛起步時,各家廠商尚未達成共識,周邊裝置的傳輸介面各具規格,如印表機只能使用LPT port、數據機則只能接RS232、而滑鼠鍵盤只能用PS/2等。各種繁雜的介面系統,各對應至不同的安裝驅動程式、且還需重新開機才能使用。這造成消費者使用上的困擾,也增加電腦廠與周邊製造商協調上的困難。
在此狀況下,由於USB支援帶電插拔和隨插即用的功能,所謂支援帶電插拔即配合適當的軟體,運用USB的周邊裝置可在電腦運作時,可以直接插入或拔除,主機或周邊裝置不會因此而燒毀。隨插即用則意味著電腦能夠即時偵測、使用新插入的周邊裝置,不須重新開機。此外,USB的速度遠比並列埠(例如EPP、LPT)與串列埠(例如RS-232)等傳統標準匯流排快。具有上述優勢,又趕上市場的需求,通用序列匯流排(下稱USB)成為普及的公認規格。
USB技術發展至今,已經歷1.0到3.0三大階段。由於傳統的USB只能單面向插接,若使用者插錯面向,將導致USB插座受損。而插 座內建於電腦主機中,更換維修時具有一定的困擾,故需設置一些防呆結構,避免反向插入的情況發生,雖可避免反插,但仍然給使用者增添不便。故最新的USB 3.0的插頭,於正反兩面都設有連接端子。使用者無論正插或反插,該插頭都可電性連接至插座,改良單面向插接的結構設計。
可見,由於該USB插座維修的不便性,使用者與廠商積極地改良該USB插座的保護性,以避免維修的麻煩。但除上述的插接問題之外,仍有幾項因素易導致USB插座壞損送修,其中之一為該USB插座內的彈性導接端子。該彈性導接端子的作用係當該USB插頭嵌入後,該USB插座內的彈性導接端子受該USB插頭的連接端子壓迫而退縮,同時抗拒該壓迫力,從而緊抵前述的連接端子。兩者處於緊抵的狀態,排除任何間隙,確保該USB插座與該USB插頭的良好電性連接。
然而,由於USB 3.0在體積方面已較以往的1.0與2.0大幅縮小,彈性導接端子更因數量眾多而結構更精緻且纖細,若該彈性導接端子受到不當的壓迫或經長期使用,導致結構變形,則可能發生彈性疲乏或錯位等情況。進而產生空隙、中斷該連接端子與該彈性導接端子的電性連接,並影響上述USB周邊裝置的有效運作。且有許多場合,需要多個USB周邊裝置彼此協調應用。例如欲使用一顆外接硬碟,以清理、歸納電腦中過多或雜亂的資料,此時滑鼠、鍵盤與外接硬碟三種物件缺一不可。若任何一個USB插座失靈,三者之中必須擇一放棄,使用該外接硬碟清理歸納的目的便無法完成。甚至有些周邊裝置需較大電能驅動,本身即佔用兩個相鄰USB插座,若其中之一無法使用,將會讓電腦操作者相當不便。
為繼續執行電腦資料的備份與清理,大部分的使用者迫於無 奈,可能會將更換新的USB插座視為考量的選項之一。然而USB插座極難自行更換,需拆卸電腦,從主機板上著手更換。此種維修,一來一回往往費時數日。在極其仰賴電腦的今日,可以想見,使用者為這一類非核心的小組件浪費時間,延宕工作、娛樂,令人感到不太值得。
本發明試圖提供一種插頭電連接器、導線及其組件,避免彈性導接端子成為USB插座的弱點,同時提供一層保護,輔助彈性導接端子,避免其因過度的壓迫造成結構損壞。透過本案技術,以期降低彈性導接端子失靈的可能性,若仍不幸損毀,也可以輕易地自行更換,無須動用廠商維修,從而浪費時間與人力。
本發明之一目的在提供一種插頭電連接器、導線及其組件,將易損壞的彈性導接端子裝設於USB插頭,免除過往更換困難、浪費時間等問題。
本發明另一目的在提供一種插頭電連接器、導線及其組件,於USB插頭上加裝一個金屬屏蔽輔助框,給予易損壞的彈性導接端子多一層保護,將過度的外力交由金屬屏蔽輔助框吸收,從而降低彈性導接端子的結構受外力破壞的機率。
本發明再一目的在提供一種插頭電連接器、導線及其組件,於USB插頭上加裝一個金屬屏蔽輔助框,增加一道電磁串擾(cross talk)的防護。
為達上述目的,本案提供一種具有彈性導接端子的電連接器插頭,係供與一電連接器插座導接,其中該電連接器插座包括一罩體及設 置於該罩體內的兩組連接端子,該電連接器插頭包括:一導電外殼;一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的介電殼體,且該介電殼體包括一個基座部、及一個沿著上述長向延伸自該基座部的前緣部,前述基座部及前述前緣部共同環繞出一個接觸空間;兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述介電殼體中的彈性導接端子,每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述介電殼體上述基座部的水平段,及一由該水平段彎折延伸的上凸接觸段,其中,每一前述水平段彼此平行,且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一,且每一上凸接觸段分別具有一個受上述前緣部限位的端部;及一環繞上述前緣部並導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框,且前述金屬屏蔽輔助框具有一前側段、及兩段由該前側段兩端彎折環繞上述前緣部的側向保護段,每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的上述上凸接觸段的高度。
將上述電連接器插頭接合至連接線的至少一端,即為一種導線,係供與一電連接器插座導接,其中該電連接器插座包括一罩體及設置於該罩體內的兩組連接端子,該導線包括至少一個電連接器插頭;及一導接前述電連接器插頭的線材;其中,該電連接器插頭包括:一導電外殼;一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的介電殼體,且該介電殼體包括一個基座部、及一個沿著上述長向延伸自該基座部的前緣部,前述基座部及前述前緣部共同環繞出一個接觸空間;兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述介電殼體中的彈性導接端子,每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述介電殼體上述基座部的水平段,及一由該 水平段彎折延伸的上凸接觸段,其中,每一前述水平段彼此平行,且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一,且每一上凸接觸段分別具有一個受上述前緣部限位的端部;一導接上述彈性導接端子上述水平段至上述線材的電路板;及一環繞上述前緣部並導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框,且前述金屬屏蔽輔助框具有一前側段、及兩段由該前側段兩端彎折環繞上述前緣部的側向保護段,每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的上述上凸接觸段的高度。
上述電連接器插頭與搭配的插座,合稱為一種電連接器組件,包括:一電連接器插座,包括一罩體及設置於該罩體內的兩組連接端子;及一供對應連接上述電連接器插座的電連接器插頭,包括:一導電外殼;一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的介電殼體,且該介電殼體包括一個基座部、及一個沿著上述長向延伸自該基座部的前緣部,前述基座部及前述前緣部共同環繞出一個接觸空間;兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述介電殼體中的彈性導接端子,每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述介電殼體上述基座部的水平段,及一由該水平段彎折延伸的上凸接觸段,其中,每一前述水平段彼此平行,且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一,且每一上凸接觸段分別具有一個受上述前緣部限位的端部;及一環繞上述前緣部並導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框,且前述金屬屏蔽輔助框具有一前側段、及兩段由該前側段兩端彎折環繞上述前緣部的側向保護段,每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的 上述上凸接觸段的高度。
本案所揭露的一種插頭電連接器、導線及其組件,將從USB插座改設於USB插頭之上,並提供一個金屬屏蔽輔助框,輔助彈性導接端子,避免其因過度的壓迫而失去彈性回復力。如此一來,該USB插頭上的彈性導接端子多一層防護,不易損壞。就算不幸損毀,只需更換備用的USB周邊裝置、甚至只要更換USB周邊裝置的連接導線即可,而不需大費周章的將電腦主機送修。據此結構改良過往USB插座的一大弊病,提升USB插座的耐用性,省除使用者送修、廠商維修的麻煩。
2、2”‧‧‧電連接器插頭
20、20’‧‧‧導電外殼
200’‧‧‧焊接處
202’‧‧‧上殼體
203’‧‧‧下殼體
21、21’‧‧‧介電殼體
211‧‧‧長向
212‧‧‧基座部
213‧‧‧前緣部
210‧‧‧接觸空間
214‧‧‧導槽
215‧‧‧導引部
22、22’‧‧‧彈性導接端子
220‧‧‧端部
221、221’‧‧‧水平段
222‧‧‧上凸接觸段
23‧‧‧金屬屏蔽輔助框
231‧‧‧前側段
232‧‧‧側向保護段
24’‧‧‧定位件
25’‧‧‧接地片
26’、26”‧‧‧電路板
260’‧‧‧側面
4”‧‧‧線材
6‧‧‧電連接器插座
60‧‧‧罩體
201‧‧‧導電凸部
62‧‧‧連接端子
圖1為本發明第一較佳實施例的俯視圖,用以說明電連接器插頭與插座接合時,導電凸部接觸罩體之情形;圖2為本發明第一較佳實施例電連接器插頭的立體圖;圖3為本發明第一較佳實施例的透視圖,用以說明彈性導接端子的結構;圖4為本發明第一較佳實施例的示意圖,用以說明兩排彈性導接端子彼此樞轉對稱的狀態;圖5為本發明第一較佳實施例部分結構的爆炸圖,用以說明彈性導接端子、介電殼體與金屬遮蔽輔助框的連結關係;圖6為本發明第一較佳實施例的前視圖,用以說明電連接器插座之結構;圖7為本發明第二較佳實施例的爆炸圖,用以說明定位件與接地片; 圖8為本發明第二較佳實施例的透視圖,用以說明電路板與上下殼體一次性焊接的狀況;圖9為本發明第三較佳實施例的示意圖,用以說明連接有線材與電路板的電連接器之導線。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中,將可清楚的呈現。其中本案實施例是以USB連接器為例,然而本案的技術並不局限於USB連接器上,亦可應用於其他相關的產品以及連接器。
本發明第一較佳實施例為一個電連接器組件,如圖1、2所示。本例中,該電連接器組件釋例為一個USB連接器組件,係由一個釋例為USB插座的電連接器插座6與一個釋例為USB插頭的電連接器插頭2所組成。當兩者嵌合導接時,該電連接器插頭2的導電外殼20會透過至少一個導電凸部201與該電連接器插座6的罩體60電性連接,而該罩體60又設置於例如電腦等電器產品的主機板或殼體上。如此一來,該電連接器插頭2便與整個電器產品形成聯繫,具有接地與屏蔽的防護效果。
請一併參考圖3、4,該電連接器插頭2設有兩排彈性導接端子22,沿中間線上下,各設置有一排。兩排彈性導接端子22皆設置於介電殼體21之中,從電連接器插頭前側的示意圖4中審視,可見兩排受固定的彈性導接端子22彼此對應排列,其中任一排彈性導接端子22以中軸為樞轉軸,旋轉180度即與另一排彈性導接端子22完全相符;故在此為行文的精簡與順暢,將上述中軸稱為長向211,並以沿該長向211樞轉對稱這一 詞,來定義前述兩排彈性導接端子22彼此對應設置的狀態。
如圖3、5所示,該介電殼體21沿著該長向211延伸成形,並將兩排彈性導接端子22以樞轉對稱的狀態固定設置於其中。而每一排彈性導接端子22,為多條彼此平行配置、且水平延伸後彎折突起再回彎狀的金屬條之集合,其中水平延伸的段落命名為水平段221,而彎折延伸出的段落則稱之為上凸接觸段222。其中該介電殼體21其中的一部分形成有多道槽道214,以限位、固設該水平段221,在此為方便說明,將此部分定義為基座部212。從該基座部212沿著長向211延伸而出的部分則定義為前緣部213,該前緣部213形成有多個導引部215,係用以限位該上凸接觸段222的端部220。透過上述槽道214與導引部215,彈性導接端子22中每一條金屬條受限位,避免並彼此交錯,造成電路短路。
且該基座部212與該前緣部213共同圍繞出一區接觸空間210,上下兩排的該上凸接觸段222彼此樞轉對稱的暴露於接觸空間210中。另外,請一併參考圖2,一個金屬屏蔽輔助框23環繞該前緣部213,並導接固定至導電外殼20上,用以降低不同連接器彼此訊號串擾的機率。其中,該金屬屏蔽輔助框23位於該前緣部213兩側的區段,具有特殊的功能,考量到說明的便利性,在此定義為兩段側向保護段232。而上述側向保護段232分別從該金屬屏蔽輔助框23位於該前緣部213前側的區段兩端彎折而出,故在此定義對應前緣部213前側的區段為前側段231。
該前側段231的高度低於上述上凸接觸段222與側向保護段232,而位於兩側的側向保護段232的高度至少不低於上述上凸接觸段222。如此一來,正常狀態下,圖6所示的該電連接器插座6的上下兩組連接端 子62會穿過高度較低的該前側段231,進入該接觸空間210中,抵壓、並電性導接至該彈性導接端子22。但若施力不當,或整組電連接器插座6的罩體60較狹窄,使得嵌入的該電連接器插頭2受到較大的外力擠壓時;力道過度的向下壓迫,便會受到來自上述側向保護段232的阻擋,防止該力道繼續壓迫該上凸接觸段222,而造成結構性的損壞。
透過上述結構,可見本案達成兩種功效。首先,具損害控制的效果。將纖細而極易壞損的彈性導接端子轉而設置於電連接器插頭上,並不影響電連接器插座與電連接器插頭維持穩定的電性連接。且由於電連接器插頭位於電腦或周邊裝置以外,更換成本低、使用者可以自行重購解決,且若存有備用電連接器插頭,則幾乎不需要任何的更換時間,上述的特性使彈性導接端子的可替換性大幅提升,變成消耗性元件;減少彈性導接端子損壞所帶來的負面影響。
其次,提供一道施力底線,在容許範圍內讓上凸接觸段受一定程度的壓迫。本案的側向保護段在防護彈性導接端子的同時,並不阻礙上凸接觸段與連接端子維持在基本的抵壓狀態;故無礙於電性導接的穩定。值得注意的是,本案所提及的電連接器插頭皆可單獨或搭配相關產品生產製作、販賣。例如應用於隨身碟這類產品,市面上常見隨身碟上的電連接器插頭與電腦的電連接器插座,就分屬不同的電子設備製作、販售商。
本案第二較佳實施例如圖7至圖8,相較於前一例透過介電殼體的槽道來固定水平段,本例利用一組定位件24’來固定兩排上述彈性導接端子22’的水平段221’,使之維持於樞轉對稱的狀態,再裝入該介電殼體21’中。其中定位件24’與固設其中的彈性導接端子22’可於上游生產鏈、或 先前組裝步驟中組合為一,與介電殼體21’接合時,便省除彈性導接端子22’對位、設置於槽道的麻煩,加快組裝速度、提升生產效率。且兩排上述彈性導接端子22’間還設置一片接地片25’,用以阻隔電磁波,避免兩排上述彈性導接端子22’彼此發生訊號串擾的現象。
另外,導電外殼20’具有一個上殼體202’與下殼體203’,該上殼體202’與該下殼體203’於兩側的連接處,為說明方便,定義為焊接處200’。本例的導電外殼20’內還增設有一塊電路板26’,係與上述的水平段221’電性連接。而該電路板26’具有一個正面、背面,以及連接正面與背面的兩個側面260’。上述兩個側面260’分別對應至上述兩處焊接處200’。原本焊接加工需要兩個步驟:先將該電路板26’上述兩個側面260’焊接至導電外殼20’上,再將該上殼體202’焊至該下殼體203’。然而,透過本例的結構,只需將焊錫置放於上述焊接處200’,由於該電路板26’的側面260’與該上殼體202’、下殼體203’接對應至焊接處200’,故可在一次焊接作業中,完成上述兩個步驟;得以節省一半的焊接動作,也更增強產品的結構穩固與接地的效果。
當然,熟知本領域技術者亦可輕易推知,前述任一例中的電連接器插頭,可搭配相關領域的產品一起製作。如本案第三較佳實施例提供一種電連接器的導線,如圖9所示,將電連接器插頭2”,內設一塊電路板26”,並將該電路板一端導接水平段,另一端連接至一導電的線材4”上,使該水平段與該線材4”彼此電性導接,即可成為一種電連接器的導線。凡諸如此類產品的核心技術與本案所揭露技術相符,只是約略改良,亦不出本案的權利範圍。
綜上所述,本案將彈性導接端子改設於電連接器插頭上,並輔以金屬屏蔽輔助框,提供抗壓、抗串擾的防護,並使彈性導接端子連同電連接器插頭成為消耗性元件,可隨手更換,省下來回送修的時間與費用;據此結構,限縮彈性導接端子損壞的影響程度,並降低彈性導接端子受外力破壞、及訊號串擾的機率。惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
20‧‧‧導電外殼
201‧‧‧導電凸部
22‧‧‧彈性導接端子
23‧‧‧金屬屏蔽輔助框

Claims (11)

  1. 一種具有彈性導接端子的電連接器插頭,係供與一電連接器插座導接,其中該電連接器插座包括一罩體及設置於該罩體內的兩組連接端子,該電連接器插頭包括:一導電外殼;一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的介電殼體,且該介電殼體包括一個基座部、及一個沿著上述長向延伸自該基座部的前緣部,前述基座部及前述前緣部共同環繞出一個接觸空間;兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述介電殼體中的彈性導接端子,每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述介電殼體上述基座部的水平段,及一由該水平段彎折延伸的上凸接觸段,其中,每一前述水平段彼此平行,且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一,且每一前述上凸接觸段分別具有一個受上述前緣部限位的端部;及一環繞上述前緣部並導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框,且前述金屬屏蔽輔助框具有一前側段、及兩段由該前側段兩端彎折環繞上述前緣部的側向保護段,每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的上述上凸接觸段的高度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭,其中該導電外殼延伸出至少一個導電凸部,當該電連接器插頭與上述電連接器插座導接時,供電性導接上述電連接器插座的上述罩體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭,更包括 一組定位件,該定位件係用以固定上述彈性導接端子的上述水平段。
  4. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭,更包括一片位於上述兩排彈性導接端子之間的接地片,藉以隔絕上述兩排彈性導接端子之間的訊號串擾。
  5. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭,該電連接器插頭為一個通用序列匯流排插頭。
  6. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭,更包括一電路板,供電性連接上述彈性導接端子的上述水平段,該電路板具有一正面、一背面及連接該正面與該背面的兩個側面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭,其中該導電外殼包括一上殼體、及一下殼體,其中該上、下殼體分別形成有兩個焊接處,且前述焊接處恰對應上述電路板的上述兩個側面,使該上殼體、該下殼體與上述電路板可被一併焊接固定。
  8. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭,其中該介電殼體的該基部形成有多道導槽,供限位上述彈性導接端子的上述水平段;該介電殼體的該前緣部形成有多個導引部,供限位前述彈性導接端子的該上凸接觸段的上述端部。
  9. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭,其中該金屬屏蔽輔助框的上述兩段側向保護段的高度不低於該前側段,係供保護前述彈性導接端子的前述上凸接觸段。
  10. 一種導線,係供與一電連接器插座導接,其中該電連接器插座包括一罩體及設置於該罩體內的兩組連接端子,該導線包括 至少一個電連接器插頭;及一導接前述電連接器插頭的線材;其中,該電連接器插頭包括:一導電外殼;一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的介電殼體,且該介電殼體包括一個基座部、及一個沿著上述長向延伸自該基座部的前緣部,前述基座部及前述前緣部共同環繞出一個接觸空間;兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述介電殼體中的彈性導接端子,每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述介電殼體上述基座部的水平段,及一由該水平段彎折延伸的上凸接觸段,其中,每一前述水平段彼此平行,且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一,且每一前述上凸接觸段分別具有一個受上述前緣部限位的端部;一導接上述彈性導接端子上述水平段至上述線材的電路板;及一環繞上述前緣部並導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框,且前述金屬屏蔽輔助框具有一前側段、及兩段由該前側段兩端彎折環繞上述前緣部的側向保護段,每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的上述上凸接觸段的高度。
  11. 一種電連接器組件,包括:一電連接器插座,包括一罩體及設置於該罩體內的兩組連接端子;及一供對應連接上述電連接器插座的電連接器插頭,包括:一導電外殼; 一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的介電殼體,且該介電殼體包括一個基座部、及一個沿著上述長向延伸自該基座部的前緣部,前述基座部及前述前緣部共同環繞出一個接觸空間;兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述介電殼體中的彈性導接端子,每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述介電殼體上述基座部的水平段,及一由該水平段彎折延伸的上凸接觸段,其中,每一前述水平段彼此平行,且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一,且每一前述上凸接觸段分別具有一個受上述前緣部限位的端部;及一環繞上述前緣部並導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框,且前述金屬屏蔽輔助框具有一前側段、及兩段由該前側段兩端彎折環繞上述前緣部的側向保護段,每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的上述上凸接觸段的高度。
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