УНИВЕРСАЛЬНЫЙ АДАПТЕР ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ (ВАРИАНТЫ) И ОСНОВАНИЕ ДЛЯ ТАКОГО АДАПТЕРА

Настоящая заявка на полезную модель выделена из заявки №2007114990 на выдачу патента РФ на изобретение, поданной 11.04.2007 с испрашиванием приоритета по дате подачи первой заявки US 11/401, 443, поданной в Патентное ведомство США 11.04.2006.
Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к сетевому зарядному устройству и/или силовому адаптеру для портативного электронного оборудования. Более конкретно, хотя не исключительно, полезная модель относится к универсальному зарядному устройству и/или силовому адаптеру, имеющему выбор конфигураций для использования в разных странах и с различным оборудованием.
Уровень техники
Выводы настенных розеток и электрических штепселей в разных странах имеют различную конфигурацию. В путешествие вместе с переносным электронным оборудованием часто приходиться брать адаптеры для зарядных устройств и/или силовые адаптеры для подключения оборудования. Эти устройства бывают громоздкими и объемистыми. В наше время многие возят с собой несколько электронных устройств. Например, человек может иметь мобильный телефон, персональный медиаплеер (например, МР3-плеер) и переносной компьютер. В поездку такой человек должен брать с собой также несколько зарядных устройств и силовых адаптеров, которые еще более громоздки, чем адаптеры для поездок.
Дома также могут возникать проблемы с ограниченным количеством розеток для подключения нескольких зарядных устройств и/или силовых адаптеров для всех имеющихся переносных электронных устройств.
Раскрытие полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является устранение или существенное уменьшение, по меньшей мере, одного из указанных недостатков и/или, более конкретно, создание усовершенствованного универсального зарядного устройства и/или силового адаптера, имеющего выбор конфигураций для использования в разных странах и с разными электронными устройствами.
В одном аспекте предлагается универсальный силовой адаптер для использования в странах, где сетевые разъемы штырь/гнездо не допускают альтернативных ориентации при вставке штепселя в розетку, содержащий основание, от одной стороны которого отходят проводящие штыри для ввода в отверстия электрической розетки, а с другой стороны основания расположены электрические клеммы, соответствующие каждому из проводящих штырей и электрически соединенные с ними, поворотную защитную крышку, размещенную с возможностью закрытия электрических клемм и имеющую отверстия, обеспечивающие доступ к клеммам при повороте крышки, и зацепляемые элементы поворотного соединения; и корпус, имеющий зацепляющие элементы поворотного соединения, выполненные с возможностью взаимодействия с указанными зацепляемыми элементами основания для прикрепления корпуса к основанию посредством поворота, причем корпус снабжен элементами для поворота защитной крышки и электрическими контактами, выполненными с возможностью соединения с клеммами основания при указанном прикреплении корпуса к основанию.
В другом аспекте предлагается основание для универсального силового адаптера, имеющего корпус с электрическими контактами и зацепляющими элементами поворотного соединения для прикрепления корпуса к основанию посредством поворота, причем основание содержит проводящие штыри, отходящие от одной стороны основания для ввода в отверстия электрической розетки, электрические клеммы, расположенные с противоположной стороны основания, соответствующие каждому из проводящих штырей и электрически соединенные с ними; поворотную защитную крышку, размещенную с возможностью закрытия электрических клемм и имеющую отверстия, обеспечивающие доступ к клеммам при повороте крышки, и зацепляемые элементы поворотного соединения, выполненные с возможностью взаимодействия с указанными зацепляющими элементами корпуса для прикрепления корпуса к основанию посредством поворота таким образом, что при указанном прикреплении корпуса к основанию электрические контакты основания соединены с электрическими клеммами корпуса.
В дальнейшем аспекте предлагается универсальный силовой адаптер для использования с различным электрическим оборудованием, содержащий корпус адаптера, выполненный с возможностью соединения с электрической системой, шнур питания, отходящий от корпуса к приемному гнезду, и съемный адаптерный штекер, расположенный на удаленном конце шнура питания, при этом приемное гнездо содержит соединительное звено, прикрепленное к удаленному концу шнура питания и имеющее штыревые гнезда на конце, противоположном шнуру питания; электрические клеммы, расположенные в штыревых гнездах и электрически соединенные с силовым адаптером посредством жил в шнуре питания; запорное кольцо, размещенное с возможностью поворота на соединительном звене и имеющее байонетный захват на внутренней стенке, а съемный адаптерный штекер содержит тело, один конец которого снабжен соединительным элементом для электрического оборудования, а противоположный конец - штыревыми выводами для ввода в штыревые гнезда, причем соединительный элемент для электрического оборудования электрически соединен со штыревыми выводами, и фиксирующий выступ на указанном теле, выполненный с возможностью сцепления с байонетным захватом при повороте запорного кольца для обеспечения разъемного прикрепления адаптерного штекера к приемному гнезду.
В еще одном аспекте предлагается универсальный силовой адаптер для использования в странах, где сетевые разъемы штырь/гнездо не допускают альтернативных ориентации при вставке штепселя в розетку, содержащий основание, от одной стороны которого отходят проводящие штыри для ввода в отверстия электрической розетки, электрические клеммы, расположенные на противоположной стороне основания, соответствующие каждому из проводящих штырей и электрически соединенные с ними, и зацепляемые элементы поворотного соединения; корпус, имеющий зацепляющие элементы поворотного соединения, выполненные с возможностью взаимодействия с указанными зацепляемыми элементами основания для прикрепления корпуса к основанию посредством поворота, и электрические контакты, выполненные с возможностью соединения с клеммами основания при указанном прикреплении корпуса к основанию; и силовой преобразователь, расположенный в корпусе и соединенный с переключателем напряжения, имеющим видимую снаружи часть для просмотра выбранного напряжения, причем видимая часть содержит полупрозрачный индикаторный диск, имеющий отметки напряжения, и источник освещения, расположенный под диском для подсветки диска снизу.
Дальнейшее описание полезной модели приведено ниже.
Краткое описание чертежей
Ниже с помощью чертежей описан предпочтительный вариант реализации настоящей полезной модели.
На фиг.1 схематично представлен универсальный силовой адаптер в соответствии с настоящей полезной моделью.
На фиг.2 схематично представлен корпус силового адаптера.
На фиг.3 и 4 схематично представлены различные основания силового адаптера.
На фиг.5 и 6 представлены виды сверху и снизу, соответственно, защитной крышки основания.
На фиг.7 схематично представлено основание с установленной защитной крышкой.
На фиг.8 схематично представлена крышки, скрывающая соединительную часть корпуса.
На фиг.9, 10 и 11 схематично представлены приемные гнезда и сменные адаптерные штекеры силового адаптера.
На фиг.12 и 13 схематично представлен вид в вертикальном разрезе, проходящем через приемное гнездо и адаптерный штекер.
На фиг.14 схематично представлен вид в горизонтальном разрезе, проходящем через приемное гнездо.
На фиг.15 схематично представлена верхняя часть приемного гнезда.
На фиг.16 схематично представлена нижняя часть адаптерного штекера.
На фиг.17 схематично представлены приемное гнездо, адаптерный штекер с ориентирующим адаптером.
На фиг.18 схематично представлена задняя сторона корпуса, с изображением переключателя напряжения и ключа.
На фиг.19 схематично представлен корпус, разбитый на составные части.
На фиг.20 представлен переключатель напряжения.
На фиг.21 представлено альтернативное основание с отходящим от него удлинительным шнуром с авиационным и/или автомобильным штепселем на удаленном конце.
Осуществление полезной модели
Правопреемник автора является заявителем по заявкам, которые предлагают электрический адаптер для использования в странах, где сетевые разъемы штырь/гнездо не допускают альтернативных ориентации при вставке вилки в розетку. Этот адаптер описан в следующих опубликованных документах, содержание которых включено путем ссылки:
- Патент США 6942508 от 13 сентября 2005,
- Публикация ЕР 1437804 А2 от 14 июля 2004,
- Публикация JP 2004214206 A2 от 29 июля 2004, и
- Публикация CN 1518169 A от августа 2004.
На прилагаемых чертежах в схематическом виде представлено универсальное зарядное устройство и силовой адаптер для использования в разных странах и с различными переносными электронными устройствами.
Силовой адаптер имеет сменные штепсельные основания 10 для использования с розетками в разных странах. Силовой адаптер имеет три вывода 28, 30 на удаленном конце выводного шнура 21, 61, 62 для присоединения сменных адаптерных штекеров, подходящих к электронным устройствам разного типа. Два вывода 28 имеют выходное напряжение 5,5 В для зарядки или питания устройств, которые обычно могут заряжаться (питаться) от порта USB компьютера, таких как мобильные телефоны, КПК, портативные компьютеры и аудиоплееры (МР3-плееры). Сменные адаптерные штекеры для таких устройств соединяются плотной посадкой с выводами 28. Третий вывод, приемное гнездо 30, имеет изменяющееся выходное напряжение для питания (зарядки) переносных компьютеров и тому подобных устройств. Имеется возможность выбора значений выходного напряжения приемного гнезда 30. Другие сменные адаптерные штекеры 31 соединяются с приемным гнездом 30 для использования с переносными компьютерами и подобными устройствами.
На фиг.3 и 4 представлено сменное основание 10 адаптера. Основание 10 адаптера обычно изготавливается в виде отливки из пластика и содержит пластину 13, имеющую два или три металлических проводящих штыря, выступающих с одной стороны: фазовый и нулевой штыри 11 и заземляющий штырь 12. Основание 10 адаптера по фиг.4 имеет австралийскую компоновку штырей, а другие основания 10, представленные на фиг.3, демонстрируют британскую компоновку, компоновку США и европейскую компоновку. Следует понимать, что выполнение штырей может относиться к любой стране.
На другой стороне пластины 13 имеется плоская несущая поверхность 14, выполненная в виде отливки, составляющей одно целое с пластиной 13. Внутрь и концентрически относительно несущей поверхности 14 расположено внутреннее круглое отверстие 7 и внешний круглый буртик 15. Между отверстием и буртиком выполнен кольцевой канал 9, имеющий пару диаметрально противоположных клемм 17. Одна из клемм соединяется с фазовым или нулевым штырем 11, а другая клемма соединяется с другим штырем 11. Также может иметься дополнительная клемма, соединенная с заземляющим штырем 12.
От наружного буртика 15 отходят четыре выступа 16 байонетного соединения. Каждый выступ 16 байонетного соединения расположен на некотором расстоянии от несущей поверхности 14 и включает отходящую по окружности скошенную верхнюю поверхность. Диаметрально противоположная пара выступов 16 байонетного соединения имеет одинаковый размер, однако соседняя пара выступов байонетного соединения имеет разные размеры.
На фиг.2 представлен корпус 20 адаптера для байонетного соединения с основанием 10. Корпус 20 обычно изготавливается из нескольких отлитых из пластмассы частей, которые свинчиваются, защелкиваются или свариваются ультразвуком. Корпус 20 включает в себя силовой конвертер для преобразования сетевого входного напряжения в 5,5 В стабилизированного выхода постоянного тока для выводов 28 и изменяемого выхода для приемного гнезда 30. Корпус 20 имеет выходящий из него через резиновую втулку 22 выходной шнур 21 питания, соединенный с выводом силового конвертера. В разветвителе 54 выходной шнур разделяется на отдельные шнуры 61, 62, идущие к выводам 28 и приемному гнезду 30.
Корпус 20 содержит плоское несущее кольцо 27 для соединения с несущим кольцом 14 основания 10 адаптера. Имеется центральная выемка 25, в которой расположена пара диаметрально противоположных электрических пружинных контактов 26. Эти пружинные контакты электрически соединены с входом силового конвертера. Вокруг центральной выемки 25 расположены четыре отверстия 19. Диаметрально противоположная пара отверстий 19 имеет одинаковый размер, в то время как соседние пары отверстий 19 имеют разные размеры. При помощи этого устройства выступы 16 байонетного соединения основания 10 адаптера могут входить в отверстия 19 корпуса 20 только в двух возможных положениях, расположенных под углом 180 градусов друг к другу. Рядом с каждым отверстием 19 и под несущим кольцом 27 расположены прорези 29 для захода байонетных выступов 16 байонетного соединения. Для прикрепления основания 10 к корпусу 20 выступы 16 байонетного соединения основания 10 адаптера могут помещаться в отверстия 19 корпуса 20, и основание 10 и корпус 20 поворачиваются относительно друг друга так, чтобы выступы 16 байонетного соединения зашли в принимающие прорези 29.
Рядом с одним из отверстий 19 расположено заходящее в него фиксирующее устройство, состоящее из блокировочного язычка 24 и активатора 23, выполненных как одно целое. На фиг.4 видно, что наружный буртик 15 включает пару диаметрально противоположных блокировочных выемок 18, в одну из которых заходит с защелкиванием язычок 24 при байонетном соединении основания 10 и корпуса 20. Активатор 23 является частью корпуса 20 и имеет пару вырезов на каждой стороне, позволяющих блокировочному язычку 24 опускаться при надавливании пальцем на активатор 23. Скрепленные основание 10 и корпус 20 можно разъединить только при таком надавливании.
При использовании, когда части 10 и 20 скреплены с защелкиванием посредством байонетного соединения, клеммы 17 основания 10 соединяются с электрическими пружинными контактами 26 корпуса 20, образуя электрический контакт между штырями 11, 12 и силовым конвертером. Такое устройство позволяет путем замены основания 10 изменить компоновку штырей универсального зарядного устройства (силового адаптера) для использования его в любой стране.
Для того, чтобы избежать открытия находящихся под напряжением контактов основания 10, вставленного в настенную розетку без корпуса 20 адаптера, оно снабжено защитной крышкой 1.
На фиг.5-7 представлена защитная крышка 1. Защитная крышка 1 представляет собой кольцевую отливку, которая размещается в кольцевом канале 9 основания 10. Соединительные захваты 2 входят в отверстие 7 основания 10 для поворотного закрепления крышки 1 в кольцевом канале 9. Защитная крышка 1 имеет два диаметрально противоположных отверстия 3, которые, когда крышка 1 выровнена путем поворота определенным образом, открывают клеммы 17 основания 10. При повороте крышки 1 она закрывает электрические клеммы 17. В безопасном положении, закрывающем клеммы 17, защитная крышка 1 предотвращает возможность контакта с клеммами 17, если основание 10 вставлено в настенную розетку не соединенным с корпусом 20. Упругий захват 4 в канале 9 основания 10 входит в одно из двух диаметрально противоположных фиксирующих отверстий 5 в крышке 1, предотвращая любой случайный поворот крышки 1, открывающий клеммы 17.
В выемке 25 в корпусе 20 расположены два предохранительных выступа 6. При использовании, когда основание 10 выровнено с соответствующими соединительными элементами на корпусе 20, один из предохранительных выступов 6 входит в одно из отверстий 5 защитной крышки 1, нажимая на захват 4. При повороте основания 10 или корпуса 20 относительно друг друга для их байонетного скрепления выступ 6 поворачивает крышку 1, открывая доступ электрических пружинных контактов 26 к клеммам 17 через отверстия 3. При снятии основания 10 с корпуса 20 путем поворота в противоположном направлении с целью разъединения байонетного скрепления, выступы 6 поворачивают крышку 1 назад в положение, при котором клеммы 17 закрыты. Когда основание 10 снимается с корпуса 20, захват 4 снова входит в одно из вторичных отверстий 5, закрепляя защитную крышку 1.
Предусмотрен вариант, при котором основание электрического адаптера не обязательно выполнено с штырями, вставляемыми непосредственно в отверстия розетки. Например, как показано на фиг.21, основание может содержать инверторный модуль 90, преобразующий постоянный ток напряжением 12/15 В в переменный ток напряжением 110 В и иметь удлинительный шнур 91, на удаленном конце которого имеется стандартный авиационный штепсель 92 для соединения с персональным выводом с напряжением 15 В, имеющимся в самолетах коммерческой авиации. Автомобильный адаптер 93 также предназначен для соединения авиационной вилки с выводом автомобильного прикуривателя, имеющим напряжение 12 В постоянного тока. Инверторный модуль 90 имеет элементы 94 соединения посредством поворота, по существу идентичные имеющимся на основании 10, представленном на фиг.4, для соединения с корпусом 20 адаптера. Элементы 94 соединения посредством поворота включает в себя защитную крышку 1 для предотвращения открытия находящихся под напряжением контактов инверторного модуля 90, если штепсели 92, 93 вставлены в розетки без соединения с корпусом 20 адаптера.
На фиг.9-16 представлено приемное гнездо 30 и сменный адаптерный штекер 31 на удаленном конце выводного шнура 21, 61. Приемное гнездо 30 имеет цилиндрическое соединительное звено 32, сформованное на конце шнура. На дальнем конце соединительного звена 32 имеются штыревые гнезда 33, куда вставляются электрические штыри 34 адаптерного штекера 31. В штыревых гнездах 33 имеются электрические клеммы 35, 36, соединяемые с выводом с изменяемым напряжением адаптера через жилы в шнуре 22, 61. Электрические клеммы представляют собой упруго деформируемые металлические контакты для соединения со штырями 34 известным способом. От дальнего конца соединительного звена 32 рядом со штыревыми гнездами 33 отходит ориентирующий штырь 52, не имеющий электрического контакта в адаптере. На верхней части звена 32 расположена окружающая штыревые гнезда 33 стыковочная втулка 37, которая стыкуется с нижней частью 38 адаптерного штекера 31, когда штыри 34 вставляются в штыревые гнезда 33.
Запорное кольцо 41 поворачивается вокруг соединительного звена 32 и имеет на внутренней стенке 42 L-образный байонетный захват 40. Запорное кольцо 41 имеет проходящий по окружности фиксирующий лепесток 50, который может проходить и фиксироваться под удерживающим кольцом 51 на соединительном звене 32 для размещения и закрепления запорного кольца 41. Верхнее кольцо запорного кольца 41 имеет метки 43, 44 и стрелку 45, указывающую направление фиксации кольца.
Адаптерный штекер 31 обычно изготавливается в виде отливки из пластика с соединительной ножкой 55 и угловой адаптерной головкой 56 со штекерным наконечником 57 для соединения с силовым входом электронного устройства. Разные сменные адаптерные штекеры 31 имеют разные штекерные наконечники 57. Пользователь может иметь разные адаптерные штекеры 31 со штекерными наконечниками 57 различной конфигурации для соединения с различными переносными электронными устройствами. Пользователь может выбрать наконечник адаптера, подходящий для конкретного устройства и соединить адаптерный штекер с приемным гнездом 30. В конструкции адаптерного штекера 31 важную роль играет устройство соединительной ножки 55 для соединения с приемным гнездом 30. Соединительная ножка 55 имеет пару диаметрально противоположных фиксирующих выступов 39, радиально отходящих от ее стенки у нижней стороной 38, от которого отходят электрические штыри 34. Нижняя сторона 38 адаптерного штекера 31 также имеет ориентирующее гнездо 53, в которое входит ориентирующий штырь 52 приемного гнезда 30 для обеспечения правильной ориентации при входе штырей 34 в гнезда 33.
Когда адаптерный штекер 31 соединен с приемным гнездом 30, запорное кольцо 41 может поворачиваться, чтобы соединить байонетный захват 40 с фиксирующим выступом 39 адаптерного штекера. Когда запорное кольцо 41 поворачивается в фиксирующее положение, метка 46 на боковой стенке соединительного звена 32 совпадает с одной из меток 44, означая то, что губа L-образного байонетного захвата 40 соединяется с краем фиксирующего выступа 39, предотвращая дальнейшее вращение кольца 41.
Без адаптерного штекера 31, соединенного с приемным гнездом 30, запорное кольцо 41 может непрерывно вращаться в любом направлении. Если фиксирующий воротник 41 находится в неправильном положении, вставить штекер 31 адаптера в приемное гнездо 30 затруднительно. Чтобы устранить это неудобство, рядом с выемкой соединительного звена 32 расположен незамкнутый поясок 47 в виде полуокружности. Внутренняя стенка 42 запорного кольца 41 имеет продольный выступ 48, входящий в пространство 49 между разомкнутыми концами пояска 47. Выступ 48 в любом направлении соприкасается с концами пояска 47 и ограничивает поворот запорного кольца 41 до 90 градусов, так что пользователь может легко повернуть запорное кольцо 41 в запертое или незамкнутое положение независимо от наличия присоединения адаптерного штекера 31.
На фиг.17 представлен ориентирующий адаптер 58. Если возникает необходимость изменить ориентацию адаптерного штекера 31, между приемным гнездом 30 и адаптерным штекером 31 используется ориентирующий адаптер 58. Ориентирующий адаптер 58 имеет корпус с штыревым концом и гнездовым концом. На штыревом конце 59 выполнены штыри и ориентирующее гнездо, соответствующие первому ориентирующему положению для соединения с соединительным звеном 32. Гнездовой конец 60 имеет штыревые гнезда для вставки штырей 34 адаптерного штекера и ориентирующий штырь, выполненные имеющими дополнительную ориентирующую конфигурацию, позволяющую присоединить адаптерный штекер 31, повернутый на 180°, таким образом меняя ориентацию адаптерного штекера на противоположную.
На фиг.18-20 представлен переключатель 70 напряжения. На обратной стороне корпуса 20 адаптера, имеется доступный снаружи механизм 80 переключения напряжения, который приводится в действие посредством ключа 70 переключателя напряжения. Ключ 70 имеет головку 71 и прямоугольный стержень 72, который вставляется в прорезь переключателя 80. Из фиг.2 видно, что когда ключ 70 не используется, он хранится в блоке 73 для ключа на передней стороне корпуса 20. Блок 73 для ключа отлит вместе с оболочкой корпуса и включает в себя отверстие 74, в котором ключ 72 удерживается посредством трения.
На фиг.20 представлен расположенный в корпусе адаптера механизм переключения напряжения на выходе приемного гнезда 30. Он содержит регулируемый многопозиционный переключатель 81 известного типа, который соединен с конвертером для переключения выходного напряжения адаптера известным способом. От многопозиционного переключателя 81 отходит вращающаяся ось 82 переключателя, с которой соединен узел 83 многопозиционного переключателя. Доступная снаружи часть узла 83 многопозиционного переключателя состоит из концевой втулки 84 для помещения вращающегося многопозиционного переключателя в отверстии 90 внешнего кожуха и расположенную по центру прорезь 85 многопозиционного переключателя, в которую вставляется стержень 72 ключа для поворота переключателя 80 напряжения. Полупрозрачная шкала 86 индикации напряжения в форме диска расположена рядом с узлом 83 переключателя, и пользователь может ее видеть через прозрачное полукруглое стеклянное окошко 87, расположенное в полукруглом отверстии 91 внешнего кожуха.
Лепесток 88 отходит от поворотного переключателя 83 и может входить в соприкосновение с упором 89 в кожухе, предотвращает непрерывное вращение на 360° многопозиционного переключателя, что вызвало бы внезапные скачки выходного регулируемого напряжения от минимального до максимального или наоборот. Благодаря лепестку 88 и упору 89, для перехода от минимального напряжения к максимальному или наоборот пользователю необходимо повернуть многопозиционный переключатель, так чтобы он прошел через промежуточные положения.
Индикаторный светодиод 92 работы расположен на одной линии с окошком 87 и под полупрозрачным диском 86 индикации. Светодиод 92 работы обеспечивает индикацию работы пользователю следующим образом. Когда штепсель адаптера подключен к сети, светодиод 92 светится непрерывно, указывая на нормальную работу прибора. Если силовой адаптер работает нормально, светодиод горит непрерывно. Если выход силового адаптера перегружен, индикаторный светодиод равномерно мигает, а если на выходе происходит короткое замыкание, индикаторный светодиод гаснет. Преимущество расположения индикаторного светодиода 92 под шкалой 86 индикации 86, состоит в том, что он освещает шкалу, облегчая регулировку напряжения пользователем, и дополнительный светодиод не требуется. Это повышает эффективность и снижает себестоимость прибора.
Следует отметить, что модификации и изменения, очевидные для специалистов в данной области техники, не следует рассматривать как выходящие за пределы настоящей полезной модели.