CN105264718A - 直接替换汽车点烟器/电源插座的usb电源插座/充电器 - Google Patents

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Abstract

一种用于便携式电子装置的电源插座/充电器，电源插座/充电器包括具有近端和远端的电绝缘壳体，近端具有开口，远端具有第一电连接器；电子转换器电路，牢固地容纳在壳体中用于通过第一连接器从车辆电源接收第一电压并用于将第一电压转换成与USB(通用串行总线)标准兼容的第二电压；以及通过近端开口设置并被连接以接收第二电压的USB连接器；壳体被调整为直接替换标准车辆电点烟器插座/电源插座并适合于车辆仪表板中的用于标准车辆电点烟器插座/电源插座的开口，第一电连接器可连接至具有与第一连接器可释放地连接的连接器的车辆的电气线束。优选地，第一连接器包括US-CAR连接器。

Description

直接替换汽车点烟器/电源插座的USB电源插座/充电器
技术领域
本发明涉及用于便携式电子装置/电气装置的电源插座/电池充电器，具体地说，涉及一种能直接替换机动车辆中常见的点烟器/电源插座的USB(通用串行总线)电源插座/充电器。具体地说，本发明涉及一种电源插座/充电器，其可用作汽车点烟器/电源插座的直接替换并且在输出端具有用于容纳(receive)USB连接器插头的USB插口以及在输入端具有US-CAR(UnitedStatesCounselforAutomotiveResearch(美国汽车研究委员会))连接器。US-CAR连接器常见于用于将车辆线束连接至电源插座/点烟器插座的目前制造的美国生产车辆的线束上。
背景技术
目前，美国制造的汽车通常设有点烟器插座或电源插座或两种类型的插座。点烟器插座能容纳在插座内被加热至点火温度的点烟器并且具有在插座中或***插座中的点烟器中发现的自动断开装置，通常为双金属装置。
具有类似比例的电源插座在车辆中是常见的。这些电源插座适于容纳便携式电气装置/电子装置和/或充电装置的配件插头。点烟器插座除了能够容纳点烟器之外，还可以容纳被电源插座容纳的相同电气配件插头。
这种插头通常具有用于连接至电源插座/点烟器插座的插座的中央正极侧供电接触部的弹簧负载中央接触部和接合插座壁且用作接地回路的一个或多个装有弹簧的侧接触部。配件插头的类型的示例示于图22的100处，其中102表示正极供电接触部，104表示接地回路接触部。图23示出了其中***插头100的电源插座110的示例，其示出插座井106和用于连接至车辆线束的连接器部108。
许多当今的便携式电子装置设有USB连接。USB连接能作用以启动由USB连接线连接的装置之间的串行数据传输。另外，USB连接包括连接至被连接的装置的可用于对便携式装置的电池充电的电压源连接。USB电压通常是5伏。
点烟器插座/电源插座可用于对便携式电子装置的电池充电。然而，为了利用机动车辆的电源插座/点烟器插座对符合USB标准的装置充电，必要的是提供将来自机动车辆的12-14伏的电源电压转换为5伏USB标准的转换器。此外，必要的是这种转换器具有能***至汽车点烟器插座/电源插座式插座中、通过合适的电气连接器装置将电力提供至转换器并提供用于***正在充电的便携式电气装置/电子装置的凸形(male)USB型连接器的适配器插头。
这提出对单独转换器/充电装置的需求以及当有必要为便携式电子装置/电气装置供电或充电时将它们存储在车辆中或根据需要携带它们的附带需求。
同时，对于过去经常使用的老式点烟器插座/电源插座的需求更少，因为现在很多装置符合USB连接器标准。
因此，存在对可在车辆中使用以通过USB连接器提供5伏电源用于通过USB连接器插头对电气装置进行供电和/或充电的永久固定电源插座/充电装置的需求。
存在对可提供直接替换现在在车辆中使用的标准12伏点烟器插座/电源插座的提供符合USB标准的5伏电源的这种USB式电源插座/充电器的进一步需求。
此外，存在对这种电源插座/充电器的需求，这种电源插座/充电器能在5伏通过USB型连接器为对需要更高电流充电即高达2.1安培的诸如手机和平板计算机例如苹果iPhone和iPad的各种移动/便携式装置智能充电的USB2.0提供多达2.1安培。
发明内容
本发明的上述目的和其它目的通过用于便携式电气装置/电子装置的电源插座/电池充电器来实现，电源插座/充电器包括具有近端和远端的电绝缘壳体，近端具有开口，远端具有第一电连接器；电子转换器电路，其牢固地容纳(housed)在壳体中用于通过第一连接器从车辆电源接收第一电压并用于将第一电压转换成与USB(通用串行总线)标准兼容的第二电压；以及通过近端开口设置并被连接以接收第二电压的USB连接器；壳体被调整(size)为直接替换标准车辆电点烟器插座/电源插座并适合于车辆仪表板中的标准车辆电点烟器插座/电源插座的开口，第一电连接器可连接至具有与第一连接器可释放地连接的连接器的车辆的电气线束。
优选地，第一连接器为US-CAR连接器。
本发明的其它目的、特征和优点从下述的详细描述中将变得显而易见。
附图说明
现在参照附图在下述详细的描述中将会更详细地描述本发明，其中：
图1是根据本发明可在机动车辆中使用的电源插座/充电器的透视图；
图2是图1的打开盖暴露USB插座的电源插座/充电器的透视图；
图3是从不同的角度示出的图1的电源插座/充电器的侧透视图；
图4是电源插座/充电器的侧视图；
图4A示出了插座壳体的透视侧视图/后视图；
图5是电源插座/充电器的分解透视图；
图6示出了车辆仪表板中的用于电源插座/充电器的安装孔；
图7是示出处于闭合位置的盖的电源插座/充电器的主视图；
图8示出了示出US-CAR连接器的电源插座/充电器的后视图；
图8A示出了处于后透视图的电源插座/充电器；
图9是移除盖的电源插座/充电器主视图；
图10示出了用于盖的弹簧负载铰链机构的细节；
图11示出了连接至车辆的线束中的被容纳在电源插座/充电器的后开口的US-CAR连接器；
图12示出了车辆线束US-CAR连接器的端子的布局；
图13示出了带有USB连接器的电源插座/充电器的面板/光管；
图14示出了附接有面板/光管的转换器电路板；
图15示出了转换器电路板和面板/光管的后分解透视图；
图16示出了在后透视图中组装至面板/光管的转换器电路板；
图17示出了分解视图中的面板/光管和转换器电路板的另一视图；
图18示出了面板/光管和转换器电路板的侧面分解视图；
图19示出了在组装状态下的面板/光管和转换器电路板的侧视图；
图20示出了在***转换器电路板之前的插座壳体；
图21示出了在卡入(snappingin)面板/光管之前带有安装在其中的转换器电路板的壳体的主视图，所示面板/光管卡入图9中的位置；
图22示出了现有技术配件电源插头；以及
图23示出了容纳图22的插头的车辆电源插座的现有技术插头。
具体实施方式
现在参照附图，图1示出了根据本发明的电源插座/充电器的透视图。根据本发明的电源插座/充电器是用于车辆中常见的且具有用于从通常是12-14伏的机动车辆电源接收电力的US-CAR连接器的点烟器插座/电源插座的直接替换，且在当今的电流生产车辆中，根据本发明的电源插座/充电器通过***式US-CAR连接器连接至车辆线束。
通常可用的电源插座被示于图23中。连接至便携式电气装置/电子装置且***到图23的插座中的电插头被单独地示于图22中。
US-CAR连接器被示于图11，电端子的布局被示于图12中。US-CAR连接器采用三个端子：车辆正电源(12-14伏)、车辆接地和配件/照明连接，配件/照明连接通常是用于为插座装置提供照明使得其能位于黑暗的车辆内部的切换式车辆电源连接。常见的是提供照明环，其是通过诸如白炽灯或位于点烟器插座/电源插座上或周围的LED等光源照亮的透光构件。
因此，本发明提供了一种电源插座/充电器，其将代替通常可用的点烟器插座/电源插座，容纳来自车辆线束的US-CAR连接器、将12-14伏车辆电源电压转换成5伏USB标准并且提供用于容纳凸形USB连接器的USB型凹形(female)连接器以连接至便携式装置。
如图1和2所示，电源插座/充电器一般表示在10处并且包括通常由诸如塑料等绝缘材料制成的插座壳体12。在后端或远端，插座具有带必要的电端子的US-CAR连接器14以接合车辆线束的配合US-CAR连接器。在装置的前端或近端，虽然盖不是必要的，但是优选地设置铰接的盖16。图2示出了处于其向下铰接位置的盖。优选地，铰链包括扭转弹簧18使得盖16在不用时弹回(snapsback)至闭合位置。也可使用其它已知的盖机构来代替弹簧铰链。优选地，盖16具有其是充电插座的合适符号/指示部。例如，如图1所示，盖包括电池充电符号20和其提供5伏的指示部21。
如图2所示，凹形USB插座22包含在电源插座/充电器中并且当盖16从装置的前表面移开时被暴露。优选地，其上设置有USB连接器22的表面是通过设置在充电装置中的光发射装置例如灯或LED照亮的透光面板/光管24。
如图所示，面板/光管24优选地还包括电池充电符号26。在黑暗的车辆内部，构件24将被照亮，因此将插座22暴露以查看并对照电池充电符号26。
优选地，如图所示，盖16铰接在底部，但它可以根据需要从顶部或从侧面被铰接。
图3是从不同的角度的电源插座/充电器10的透视侧视图。如图所示，壳体12包括平点28以使插座排列在图6中示出的车辆仪表板开口中，其通常使用如图所示的平点使得插座不会在仪表板中旋转并且具有期望的方向。图6示出了通常的仪表板开口尺寸(mm)。
柔性锁定突片(tabs)30也被示于图1、图2和图3中，其中的一些例如两个或更多围绕壳体10的周围使用以在其***在开口中时固定在车辆仪表板开口中的装置。
图4示出了示出当装置***在仪表板开口中时向内弯曲且然后弹回至仪表板31后面的位置的锁定突片30的电源插座/充电器的侧视图。
现在转到图5，电源插座/充电器的元件被示于分解视图中。电源插座/充电器包括容纳印刷电路板(PCB)组件32的壳体12，PCB组件32包括用于将约12-14伏DC的车辆电源转换成5伏DCUSB标准的DC-DC转换器且具有在其后端或远端的用于US-CAR连接器14的US-CAR连接器端子34和在前端或近端安装在板上的USB连接器插座22。电路板被容纳在设置在壳体12中的合适槽38中并且滑入壳体12中。在PCB32上发现的电子转换器电路的细节在本文中不再描述，因为其是本领域中公知的。这种转换器电路通常是诸如降压转换器等开关模式电源。
PCB组件32滑入壳体12的开口12B中，US-CAR连接器端子34滑动通过设置在壳体12的后部的开口，从而形成整体的US-CAR连接器14。在前端，在印刷电路板设置在壳体12中后，面板/光管24(由透光材料制成)卡入壳体12中并通过合适的柔性锁定突片25固定在壳体12中的开口13中。O形环或其它衬垫24C可设置在构件24和壳体12中的开口12B之间。
盖16可以包括例如三个构件，三个构件包括装饰性盖16A、装饰性环或小指示灯16B和橡胶/泡沫密封件/进水密封件16C，装饰性环或指示灯16B可包括例如铬环。如先前所描述的盖16安装在枢轴16D上并且通过扭力弹簧18被偏置至闭合位置。
电源插座/充电器10可设有合适的仪表板衬垫40，其在壳体12上滑动并提供壳体12的肩部12A和车辆仪表板31之间的衬垫。
图7示出了当安装在车辆仪表板中时其会出现的电源插座/充电器的主视图。图8示出了示出US-CAR连接器14且特别示出US-CAR连接器的三个电端子的电源插座/充电器的后部。也清晰可见的是用于定向在开口中的装置并且防止转动的平点28。图9示出了移除盖16，暴露USB插座22和面板/光管24。图10示出了示出用于枢轴销16D的模塑的枢轴凸台(bosses)16E以及模塑至盖座圈(bezel)16B的枢轴凸台18A的弹簧负载铰链设计的细节。
图13和14示出了带有USB连接器22的面板/光管24的改良形式的主视图。在这个实施例中，面板/光管24已经在25处设有深色的颜色或油漆使得光照只出现在24A处的光管/面板的周围并穿过电池充电符号20。优选地，面板/光管24利用用于环24A和电池符号20的激光蚀刻涂成黑色使得它们可被光源照亮。
图15和图16示出了电路板32和面板/光管24组件的透视后视图/侧视图。图15示出了在面板/光管24装配至印刷电路板32之前的印刷电路板32。图16示出了电路板32如何被容纳在面板/光管24中。面板/光管包括带有容纳USB连接器22的开口的整体壳体24B。优选地，壳体24B形成防止光通过USB插座逃逸从而只允许光照射环24A和电池符号20的小外壳。光源优选地包括被示于图16中安装在印刷电路板组件32的下侧的LED50。如图15所示，来自LED50的光被接收在面板/光管的表面52上，那些光线被投射向面板/光管24前面上的环24A和电池符号20。
图17示出了面板/光管24与印刷电路板组件32的组装的不同视图，特别示出LED光源50的位置。
图18展示了印刷电路板32和面板/光管24的侧面分解视图。图19示出了印刷电路板32和面板/光管24的组装，其示出USB连接器22和LED50被容纳在面板/光管24中的壳体24B开口中。
图20说明了将印刷电路板32组装在壳体12中的方法。壳体12包括在其相对侧的槽或通道38，如图21所示，在槽或通道38中电路板32被可滑动地组装。然后，如图5所示，面板/光管被设置在壳体12的开口中并卡入其中，锁定突片25(参见图5)被容纳在壳体12中的开口13中，从而将面板/光管24固定地锁定至带有通过面板/光管24中的壳体24B开口暴露的USB连接器22的壳体12。
虽然已经描述了涉及其具体实施例的本发明，但是许多其它变型和修改以及其他用途对于本领域技术人员将会变得显而易见。因此，本发明不应受本文中的具体公开限制，而是仅通过所附的权利要求限制。

Claims (24)

1.一种用于便携式电气装置/电子装置的电源插座/充电器，所述电源插座/充电器包括：
电绝缘壳体，具有近端和远端，所述近端具有开口，所述远端具有第一电连接器；
电子转换器电路，其牢固地容纳在壳体中用于通过所述第一连接器从车辆电源接收第一电压并用于将所述第一电压转换成与USB(通用串行总线)标准兼容的第二电压；以及
USB连接器，其通过所述近端开口设置并被连接以接收所述第二电压；
所述壳体被调整为直接替换标准车辆电点烟器插座/电源插座并适合于车辆仪表板中的用于所述标准车辆电点烟器插座/电源插座的开口，所述第一电连接器可连接至具有与所述第一连接器可释放地连接的连接器的电气线束。
2.根据权利要求1所述的电源插座/充电器，其中所述第一电连接器为US-CAR连接器。
3.根据权利要求2所述的电源插座/充电器，其进一步包括设置在所述壳体的近端用于在不用时覆盖所述USB连接器的前盖。
4.根据权利要求3所述的电源插座/充电器，其中所述盖铰接地附接至所述壳体。
5.根据权利要求4所述的电源插座/充电器，其中所述盖在不用时通过弹簧被偏置以关闭所述盖。
6.根据权利要求2所述的电源插座/充电器，其进一步包括设置在所述壳体中用于照明所述壳体的近端的照明源。
7.根据权利要求6所述的电源插座/充电器，其进一步包括在所述壳体的近端的光管，其形成包围所述USB连接器的面板并照明在所述USB连接器的区域中的所述壳体的近端。
8.根据权利要求7所述的电源插座/充电器，其中所述光管包括照明环。
9.根据权利要求8所述的电源插座/充电器，其进一步包括设置在所述光管上的照明的电池充电符号。
10.根据权利要求3所述的电源插座/充电器，其中所述盖包括装饰表面和容纳并围绕所述装饰表面的环，所述环具有随其形成的用于所述盖的铰链部分。
11.根据权利要求1所述的电源插座/充电器，其中所述电子转换器电路包括用于将约12-14伏DC转换成约5伏DC的开关模式电源。
12.根据权利要求6所述的电源插座/充电器，其中所述电子转换器电路包括印刷电路板组件。
13.根据权利要求12所述的电源插座/充电器，其中所述印刷电路板组件在所述壳体中的通道中滑动并且通过所述面板保持在位置中。
14.根据权利要求13所述的电源插座/充电器，其中所述面板在所述近端卡入所述壳体，且具有开口，通过所述开口设置所述USB连接器，所述面板牢固地将所述印刷电路板组件固定在所述壳体中。
15.根据权利要求12所述的电源插座/充电器，其中所述照明源被安装在所述印刷电路板组件上。
16.根据权利要求15所述的电源插座/充电器，其中所述照明源包括LED。
17.根据权利要求15所述的电源插座/充电器，其中所述面板包括用于容纳所述USB连接器的防止形成所述照明源的光从所述USB连接器发散的壳体。
18.根据权利要求12所述的电源插座/充电器，其中所述印刷电路板组件包括在所述印刷电路板组件的远端的用于所述US-CAR连接器的电端子，所述电端子被容纳在所述壳体的远端中的相应开口中。
19.根据权利要求18所述的电源插座/充电器，其中所述印刷电路板组件具有USB连接器，所述USB连接器安装在所述印刷电路板组件上。
20.根据权利要求2所述的电源插座/充电器，其中所述电子转换器电路在5伏DC时具有约2.1A的电流容量。
21.根据权利要求1所述的电源插座/充电器，其中所述壳体具有当所述壳体***所述车辆仪表板中的开口中时用于紧靠车辆的仪表板的肩部并且所述壳体进一步包括用于将所述壳体锁定至仪表板的多个锁定突片。
22.根据权利要求21所述的电源插座/充电器，其进一步包括在所述壳体上的用于将所述壳体定位在所述车辆开口中的按键部。
23.根据权利要求22所述的电源插座/充电器，其中所述按键部防止所述壳体在仪表盘开口中旋转。
24.根据权利要求23所述的电源插座/充电器，其中所述按键部包括在所述壳体上的平点。
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