CN101471517B - 电连接器组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于安装到电气元件(106)的插座(102),其包括配置成保持电触头的触头保持部分(122)。所述触头保持部分包括被配置成接合插头组件的连接器面(128),和一对相对侧面(123,125)。一对安装结构(124,126)从所述相对侧面向外延伸。每个安装结构具有紧固件通道(164,165)和平行于紧固件通道延伸的锁定空腔(182,183)。所述紧固件通道被配置成接收用于安装到电气元件上的紧固件,并且所述锁定空腔被配置成接收用于安装到电气元件上的锁定件。一对导向柱(156,157)从安装结构延伸。每个所述导向柱包括基部(168,169)和顶端(172,173),并且每个所述导向柱具有弯曲的轮廓和从基部延伸至顶端的平面侧(174,175)。

Description

电连接器组件
技术领域
本发明涉及一种具有改进的导向和安装性能的电连接器组件。
背景技术
电连接器组件用于连接电子装置或系统中的电气元件并在其间传输电能或信号。通常,电连接器组件被安装在电路板或装置的其他部分上。由于电路板上或装置中的可利用的表面面积量有限,因此连接器组件的尺寸应当最小化。
在一个传统系统中,该系统通过将插座连接至插头组件上而形成。该插座包括矩形外壳,其成形为沿着外壳的长度保持一系列的电触头。该电触头互相堆叠或设置为互相共线。一对导向柱连接到矩形外壳的相对端上,且电触头排列其间。导向柱具有带圆形顶端的基本上类似圆柱体的形状。插头组件包括成形为空腔,该空腔具有用于接收圆柱形导向柱的圆形开口。当插座和插头组件被连接时,导向柱的圆形顶端接触开口的边缘,迫使插座和插头组件对准。然后导向柱被相应的开口所接收。在这种传统的配置中,圆柱形导向柱被一个空隙区从插座的中部横向隔开,该空隙区足够宽以接收围绕开口的插头组件的部分。然而,由于导向柱沿着插座的两侧定位,因此插座的总宽度(以及因此电路板上被插座所覆盖的表面面积)取决于导向柱的尺寸和间距。
在另一个传统系统中,与上述所讨论的类似,支架与插座外壳一起形成,每个支架具有延伸进支架的孔。该孔可保持住诸如螺丝的螺纹紧固件以安装到电路板。可替代的,所述插座可以形成有用于夹紧电路板的锁定件。至此,制造出了两种不同类型的插座结构,一种采用螺纹紧固件,一种采用锁定件。而且,两种类型的插座都不提供多余的安装机构。
因此,对于电连接器组件,需要减少电路板上所需要的表面面积并提供多种安装选择。
发明内容
根据本发明,用于安装至电气元件的插座包括被配置成保持电触头的触头保持部分。该触头保持部分包括被配置成接合插头组件的连接器面,和一对相对侧。一对安装结构从相对侧向外延伸。每个安装结构具有紧固件通道和延伸为平行于紧固件通道的锁定空腔。该紧固件通道被配置成接收用于安装至电气元件的紧固件,并且锁定空腔被配置成接收用于安装至电气元件上的锁定件。一对导向柱从安装结构延伸。每个导向柱包括基部和顶端,并且每个导向柱具有弯曲的轮廓和从基部延伸至顶端的平面侧。
附图说明
图1是根据示例性实施例形成的电连接器组件的透视图。
图2是用于图1中所示的电连接器组件的插座的透视图。
图3是用于图2中所示的插座的导向柱的侧视图。
图4是用于图2中所示的插座的导向柱的前视图。
图5是图2中所示的插座的底视图。
图6是用于图2中所示的插座的一个支架的侧面透视图。
图7是图1中所示的插头组件的正视平面图。
图8是插头组件与插座接合以形成图1中所示的连接器组件的顶视图。
图9是图8中所示的插头组件和插座的侧视图。
图10A-10D示出了根据示例性实施例形成的连接器组件可以具有的几种结构。
具体实施方式
图1是根据示例性实施例形成的电连接器组件100的透视图。该电连接器组件100包括互相接合的插头组件104和插座102。该电连接器组件100可以连接两个电气元件106和108。在图1中,插座102安装在电气元件106上,并且插头组件104安装在电气元件108上。连接器组件100允许通过多个触头(以下描述)在电气元件106和108之间进行电能量和/或信号的传输。
如图1所示,电气元件106由电路板110表示,电气元件108由另一块电路板112表示。电路板110和112可由环氧玻璃制成并具有多个从其穿透的触头孔(未示出)。虽然图1示出了直接连接至电路板110和112的连接器组件100,但是连接器组件100也可用于连接定位为互相远离的电气元件。例如,插头组件104或插座102可以用电缆连接至相应的电气元件。而且,连接器组件100可被用于连接两根电缆,其中每根电缆连接至定位为远离连接器组件100的电气元件。
图2是当插座102没有与插头组件104(图1)接合时插座102的透视图。插座102包括外壳120,外壳120包括连接器面128、安装界面129、顶部146、和背面148。该外壳120由诸如热塑塑料的绝缘材料制成,并且保持多个电触头(未示出)。例如,外壳120可由填充有玻璃的高温尼龙制成。而且,外壳120可以整体形成或模制形成以作为整体结构的一部分包括以下所讨论的元件。可替代的,外壳120可以由相同或不同材料制成的单个元件所构成。
在图2中,外壳120包括在一对相对侧面123和125之间延伸的触头保持部分122。触头保持部分122被配置成保持一个或多个电触头(未示出)。保持部分122的连接器面128可以具有便于接合和指引插座102进入插头组件104(图1)的一对斜边缘142和144。保持部分122被配置成保持多个触头,这些触头被取向和定位为接合相应的触头226和224(图7中示出)用于传输电能和/或信号。连接器正128包括多个具有矩形形状且在基本竖直的位置取向的能量凹槽130。每个能量凹槽130保持接收来自插头组件104的相应能量触头226的一个能量触头(未示出)以用于在其间传输电能。而且,连接器面128包括多个插孔138,每个插孔保持在插头组件104中接收相应信号触头224的一个信号触头(未示出)。在一个实施例中,插孔138形成插孔阵列140,例如,这里插孔138成行-列布置。
顶部146具有通常平的,平面表面且包括多个开口150。每个开口150对应一个能量凹槽130。而且,顶部146与背面148一起形成以具有多个用于当连接器组件100(图1)使用时从能量触头散热的对流窗口152。
保持部122在能量凹槽130之间可以具有多个间隔,这可以取决于通过能量凹槽130所传输的电压水平。通常,当能量触头传输更高电压时,能量凹槽130之间的间隔增加。而且,保持部122的长度可以延伸以适应更多或更少的能量凹槽130。同样的,插孔138的阵列140也可以配置为具有更多或更少的插孔138以适应实际应用的需要。
图2中还示出,一对安装结构124和126定位为分别靠近侧面123和125或者从并且沿着侧面123和125向外延伸。该安装结构124和126每个分别都包括平台160、161,台阶162、163,以及导向柱156、157。相对于安装结构124、平台160和台阶162可以基本上互相垂直。平台160可以垂直于侧面123和表面177延伸,表面177与连接器面128的表面平行。台阶162包括紧固件通道164和至少部分延伸入台阶162的锁定空腔182(图5中示出)。锁定件166从空腔182和安装界面129突出。还示出,导向柱156在基本垂直于平台160的表面177的方向上从平台160突出。更具体的,导向柱156在基本上垂直于由连接器面128形成的平面的方向上延伸越过连接器面128。该导向柱156包括形成到主体170中的基部168和顶端172。该导向柱156也包括主体由170和顶端172共享的平面侧174(图4中示出)。该平面侧174在基本上垂直于由连接器面128形成的平面的方向上突出越过连接器面128。在一个实施例中,平面侧174邻接侧面123并且直接邻接连接器面128,这样平面侧174和连接器面128在一个边缘相接触(未示出)。同时,主体170可以具有凸角193。
类似的,相对于安装结构126,平台161可基本上垂直于台阶163。该平台161可向外延伸并垂直于侧面125而使得表面179平行于连接器面128。台阶163具有类似于紧固件通道164和锁定空腔182的紧固件通道165和锁定空腔183(图5中示出)。还示出,导向柱157在基本上垂直于平台161的表面179的方向上从平台161突出。更具体的,该导向柱157在基本上垂直于由连接器面128所形成的平面的方向上延伸越过连接器面128。该导向柱157包括形成到主体171中的基部169和顶端173。平面侧175在垂直于由连接器面128所形成的平面的方向上突出越过连接器面128。在一个实施例中,平面侧175邻接侧面125并且直接邻接连接器面128,这样平面侧175和连接器面128在一个边缘181相接触。虽然未示出,主体171可以具有类似于凸角193的凸角。
图3示出了安装结构124沿图2中所示线33截取的侧视图。图4是安装结构沿着线4-4截取的正视图。虽然以下讨论与安装结构124相关,但是该描述可类似的应用于安装结构126的相应部分。如图3和4所示,导向柱156可位于比安装界面129更靠近顶部146的位置。基部168从平台160延伸并形成主体170。该主体具有直径dB。该主体170接着形成包括弯曲部分176和线性部分178的顶端172。随着导向柱156远离平台160向末端延伸,该顶端172具有连续减小的直径。更具体的,如图3所示,弯曲部分176具有非线性的斜面以使得弯曲部分176开始处的直径dB以非线性的方式减小。线性部分178具有以线性方式减小的直径dL。在一个实施例中,顶端172包括具有直径dT的平顶180。
在一个实施例中,顶端172和主体170的至少一部分共享平面侧174。更具体的,随着柱156向外延伸至末端,平面侧174的宽度基本上等于导向柱156的直径。因此,基部168、主体170、以及顶端172具有弯曲的轮廓。更具体的,柱156可以具有月牙或半圆形状。使用具有基本上月牙或半圆形状的导向柱156,相对于具有完整圆形或圆柱形状的导向柱来说,导向柱156的尺寸显著减小。在一个实施例中,导向柱156的横截面积略大于半圆形。在替代实施例中,导向柱156可被构造成具有多种几何形状,只要顶端172包括至少一个横截面面积减少的部分。例如,部分176和178可形成宽度减小到一个点而形成三角形顶端的半锥形或减小至平的类似方形的顶端的半锥形。
在顶端172的开始处,导向柱156具有直径dB。当导向柱156朝着末端向外延伸,顶端172的直径减小至直径dT。如以下将讨论的,直径dB和dT的差值为距离X,其代表插座102相对于插头组件104未对准的距离。
图5是示出了安装界面129的插座102的底视图。如可看到的,连接器面128和斜边缘144在两个相对的导向柱156和157之间延伸,导向柱156和157在相对于连接器面128基本上垂直的方向上延伸。更具体的,连接器面128在平面侧174,175之间延伸。因此,柱157的平面侧175可以直接与柱156的平面侧174相对。如图5中所示,相对于安装结构124,台阶162的下侧具有多个开口,该开口包括紧固件通道164的开口,锁定空腔182的开口,以及两个用于两个材料空腔184的开口。在一个实施例中,紧固件164具有延伸到台阶162的侧面196之下的暴露的侧面开口186。通过具有暴露的侧面开口186,相对于传统插座所使用的其他结构,安装结构124可具有减小的尺寸。锁定空腔182被配置成保持或夹紧锁定件166(图2)。例如,锁定件166可以是板锁或压缩夹。
相对于图5中所示的安装结构126,台阶163的下侧具有多个开口,该开口包括紧固件通道165的开口、用于锁定空腔183的开口和两个用于材料空腔185的开口。在一个实例中,紧固件通道165具有延伸到台阶163的侧面197之下的暴露的侧面开口187。锁定空腔183被配置成保持或夹紧锁定件(未示出)。同样,例如,这个锁定件可以是板锁或压缩夹。
图6是示出了紧固件通道164、锁定空腔182、以及材料空腔184的位置的安装结构124的侧面透视图。虽然未示出,但以下的描述可以类似的应用于安装结构126。如图6中可看到的,通道164和空腔182,184被定位为使得台阶162的宽度最小。更具体的,锁定空腔182位于背面148和紧固件通道164之间并远离侧面196一段距离。只要空腔182和侧面196之间形成的壁199具有足以支撑或保持锁定件(图6中未示出)的厚度,这个距离就可以被最小化。虽然图6示出了空腔182的长度垂直于侧面196,另一个实施例可以将空腔182的长度定位为平行于侧面196。而且,空腔182可以位于通道164和连接器面128(图2)之间的紧固件通道164的另一侧。
因此,锁定空腔182、183和紧固件通道164、165提供具有两种安装选择的可安装插座102,同时最小化需要提供两种选择的表面面积。如以上所讨论的,柱156和157的宽度相对于传统插座显著减小。这样,相对于传统安装结构,安装结构124和126减小了空间量,同时仍然提供对准校正和用于将插座102安装在元件上的两种不同选择。
虽然安装结构124和126被描述为与插座102相关,但安装结构124或126可类似的与插头组件104,或者例如可安装在电路板上的任何其他的电连接器元件一起被应用或制造。
图7是用于图1中所示的电连接器组件中的插头的组件104的正视图。插头组件104包括基本上成矩形并具有顶部表面210、侧面212和214、以及连接器面202的插头外壳105。连接器面202包括触头空腔204,其由接触壁206和空腔侧壁208所限定。接触壁206限定了空腔204的后面,并且空腔侧壁208限定出空腔204。多个导电信号触头224和/或多个导电能量触头226从接触壁206突出。导电触头224和226可由高导电性铜合金制成。
插头组件104具有与保持部分122(图2)中的凹槽130和/或插孔138的布置互相补的触头保持部分220。更具体的,触头保持部分220包括信号触头224,该信号触头被排列成接合插座102中的插孔138的阵列140中的触头;以及接合相应的能量凹槽130中触头的多个能量触头226。
空腔204包括一对分别接近侧面212和214的相对的导向开口230和232。当插头组件104和插座102接合时,导向开口230和232被成形为分别接收导向柱156和157(图2)。在每个开口230,232中,空腔侧壁208分别从接触壁206向外延伸至斜边缘234,236,该斜边缘朝着连接器面202向外倾斜。槽口238和240可分别切入每个斜边缘234,236中。而且,导向开口230和232每个可分别具有切入接触壁206的后开口242和244。该后开口242和244被成形为使得当接合时顶端172的一部分可移动穿过后开口242和244。
图8和9分别示出了插头组件104和插座102将要接合时的电连接器组件100的顶部平面视图和侧视图。在接合过程中,将导向柱156和157分别与导向开口230和232精确对准是很困难的。如所示,导向柱156和157包括中心线C,中心线C分别是主体170和171的表面切线,其沿着主体170和171的表面的顶点纵向延伸并且还延伸穿过各自导向柱的垂直中心。导向开口230还具有沿着空腔侧壁208(图7)的表面延伸的线L。当插头组件104和插座102结合时,中心线C变得基本与线L重合。当插座102和插头组件104没有横向对齐时,导向柱156和157必须横向移动距离y(图8),距离y是线C和L之间的横向距离。同样,当插座102和插头组件104没有垂直对齐时,导向柱156和157必须垂直移动距离z(图9),距离z是线C和L之间的垂直距离。
如图8和9中所示,为了形成连接器组件100,插座102和插头组件104定位在彼此前面,这样插座102的连接器面128与插头组件104的接触壁206(206)相对。然后在插头组件104上施加连接力Fm,以使得插头组件104朝向插座102进行接合。当顶端和/或顶端172和173分别与斜边缘234,236(图7中示出)接触时,插座102和组件104首先互相接触。随着连接力Fm的持续施加,斜边缘与各个顶端产生滑动接触,从而引导插头组件进入对准位置。导向柱156和157分别继续穿过导向开口230和232,直到顶端172和173分别穿过后开口242和244。在接合位置(图10A中示出),插头组件104的面202(图7)靠近或邻接安装结构124的表面177(图4)。在一个实施例中,当插座102和插头组件104接合时,凸角193(图2中示出)滑入相应的槽口238中。
图10A-10D示出了根据示例性实施例形成的连接器组件的四个接合的板到板配置。图10A示出了图1中所示的连接器组件100的侧视图。插头组件104和插座102每个都具有直角结构。这里所使用的“直角”结构是指相应的连接器面和相应的电路板的表面是互相垂直的。图10B示出了电连接器组件300,其具有安装在电路板310上并且接合插头组件304的的插座302,所述插头组件安装在电路板312上。插座302具有垂直结构。这里所使用的“垂直”结构是指相应的连接器面和相应的电路板的表面是互相平行的。当插座具有垂直结构时,导向柱(未示出)在基本平行于紧固件通道和锁定空腔(未示出)的方向上延伸。
图10C示出了电连接器组件400,其具有安装在电路板410上并且接合安装至电路板412的垂直插头组件404的直角插座402。图10D示出了电连接器组件500,其具有安装在电路板510上并且接合安装至电路板512的垂直插头组件504的直角插座502。

Claims (5)

1.一种用于安装到电气元件(106)的插座(102),所述插座包括:配置成保持电触头的触头保持部分(122),所述触头保持部分包括被配置成接合插头组件的连接器面(128),以及一对相对侧面(123,125),其特征在于:
一对安装结构(124,126)从所述相对侧面向外延伸,每个安装结构具有紧固件通道(164,165)和平行于紧固件通道延伸的锁定空腔(182,183),其中所述紧固件通道被配置成接收用于安装到电气元件上的紧固件,并且所述锁定空腔被配置成接收用于安装到电气元件上的锁定件,并且一对导向柱(156,157)从安装结构延伸,每个所述导向柱包括基部(168,169)和顶端(172,173),每个所述导向柱具有弯曲的轮廓和从基部延伸至顶端的平面侧(174,175)。
2.根据权利要求1所述的插座,其中所述导向柱在垂直于所述紧固件通道和锁定空腔延伸方向的方向上延伸。
3.根据权利要求1所述的插座,其中所述基部和所述顶端具有基本上半圆形的横截面。
4.根据权利要求1所述的插座,其中每个紧固件通道(164,165)在安装结构(124,126)中具有暴露的侧面开口(186,187)。
5.根据权利要求1所述的插座,其中所述导向柱的平面侧(174,175)在所述触头保持部分(122)的各个相对的侧面上互相相对。
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