CN101783456A - 用于高温环境的电连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于与互相配合的连接器建立电接触的电连接器，特别用于高温环境下，该电连接器包括：外壳，具有基本上为圆柱形的内部空间且至少一端开口；细长的接触单元，设置在内部空间中，当互相配合的连接器引入该内部空间时，该接触单元与互相配合的连接器接触；以及细长的弹性单元，设置在内部空间的侧壁与接触单元之间，以弹性支撑该细长的接触单元，其中该接触单元包括夹在壳体的第一和第二部分之间的固定部。

Description

用于高温环境的电连接器
技术领域
本发明涉及一种用于与互相配合的连接器建立电接触的电连接器，尤其是用于高温环境的电连接器，该电连接器包括：外壳，具有基本上为圆柱形的内部空间且一端开口；细长的接触单元，设置在所述内部空间中，当互相配合的连接器引入该内部空间时，该接触单元与互相配合的连接器接触；以及细长的弹性单元，设置在所述内部空间的侧壁与所述接触单元之间以弹性支撑该细长的接触单元。
背景技术
美国专利US 7,387,548公开了一种具有基本上圆柱形的电接触部分的母电连接器，其中部包括与互相配合的公电连接器接触的颈状部分。电接触部分是高导电性元件与弹性元件的层压件，其中高导电性元件可以由铜或者铜合金制成，弹性元件由例如不锈钢、磷青铜或者铍制成。在一个实施例中，弹性元件位于电接触部分的外侧上，而高导电性元件位于内侧上。高导电性元件的端部折叠越过弹性元件的端部，从而通过弹性元件来使得高导电性元件的一部分抵置于电连接器的壳体内壁，从而提供与壳体的电接触。
现有技术中的这种电连接器的缺点是，在高温下，弹性元件的弹力会变弱，不再以足够提供可靠电接触的力将高导电性元件压紧到壳体的内壁上。
德国专利申请DE 103 39 958A1公开了一种绕接器，将电极线连接到可植入的心脏起博器、去纤颤器(defibrillator)或者类似的器件。它包括管状接触弹性单元，该管状接触弹性单元具有多个纵向缝隙，从而形成纵向延伸的柔性向内弯成弓形的舌状物。如果电极线插头被引入绕接器，舌状物将会向外弹性偏离，从而弹性地抵置于插头的接触表面。此外，硅橡胶制成的支撑弹性元件扣紧在弹性单元周围，从而增加绕接器的接触弹性单元与插头的接触表面之间的接触压力。
现有技术中的这种装置可能的缺点是：在高温下弹性元件以及硅橡胶的弹性将会降低。结果，接触压力不够用于提供可靠的电接触。
国际专利申请WO 2003/044901 A1公开了一种电连接器，包括由多个细长的接触带形成的管状接触件，安装在电连接器的壳体的孔腔内。该接触件的一端设置有固定装置，用于将接触件的这一端固定连接到壳体的第一端。这些固定装置可以例如夹在壳体和在壳体上滑动的紧配合环状套圈之间。此外，该接触件的另一端设置有进一步的固定装置，用于例如通过铆钉，将接触件的该另一端固定连接到壳体上。
公开号为DE 198 36 196 C2的德国专利申请公开了一种高压电连接器，其内部空间带有接触弹簧，且内部空间的一端带有开口，供互相配合的连接器引入该电连接器。壳体的开口设置有螺纹，一圆环可通过螺纹配合旋入，从而夹紧接触弹簧的凸缘(collar)，使得接触件的一侧固定在壳体内。
发明内容
技术问题
本发明的目的是，提供一种改进的电连接器，特别用于在高温环境下，牢固建立与互相配合的电连接器的电接触。
技术方案
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种电连接器，用于与互相配合的连接器建立电接触，所述电连接器包括：外壳，具有基本上圆柱形的内部空间且一端开口；细长的接触单元，设置在所述内部空间中，当互相配合的连接器引入所述内部空间时，所述接触单元与互相配合的连接器接触；以及细长的弹性单元，设置在所述内部空间的侧壁与所述接触单元之间，以弹性支撑所述细长的接触单元，其中所述接触单元包括夹在壳体的第一和第二部分之间的固定部。
该内部空间至少在一端具有开口。优选地，通过该开口，互相配合的连接器的接触单元可以被引入所述内部空间。当然，也可以构思其它实施例，其内部空间的两端均设有开口。所述电连接器优选可以是电插座，互相配合的连接器可以是电插头。
本发明特别适合高温环境，例如，高于200℃的高温，由于温度的原因，弹性单元的弹性可能会降低，使得不再足以为接触单元和内部空间的侧壁之间提供可靠的接触。例如，靠近汽车的内燃机处，可能有大约200℃的温度。线缆和连接器的电功率消耗将会使得温度升高大约45℃。因此，在这样的环境中，要求连接器在接近250℃的温度下牢固建立电连接。其它的高温情况会发生在例如烤箱中，其中温度可达到400℃。
优选地，固定部夹紧在外壳的两部分之间，由于夹紧压力，会导致固定部的至少一部分冷焊到至少一个外壳部分上。这种冷焊为固定部和壳体之间提供特别可靠的电接触。这也可以帮助减小固定部和壳体之间的接触电阻。
对本发明的优选实施例的描述
本发明的优选特征可以单独应用或者组合应用，这将在从属权利要求中讨论。
在本发明的优选实施例中，细长的接触单元和细长的支撑单元是单独的部件。换句话说，它们是分开的。具体来说，细长的接触单元和细长的支撑单元优选不由包层材料、层压材料或者复合材料形成。优选地，该细长接触单元相对于细长支撑单元可滑动地设置，更优选地，沿接触单元和支撑单元的纵向和/或周向可滑动地设置。本发明的这个实施例可实现的优点是，可避免由于接触单元和支撑单元之间的热膨胀系数的不同而导致的不期望的后果。例如，可以避免双金属带由于温度而引起的弯曲。在最糟糕的情况下，这样的弯曲会导致接触单元从与其相连的部分分离。此外，可以避免各单元的损坏，尤其是在连接器在高温连接/分离时，从而延长连接器的寿命。可以使得连接器的特性(尤其是弹性性能)更少地依赖于温度。因此，连接器可以在低温和高温下简便、牢固地连接。细长的支撑单元最好紧扣在细长的接触单元周围。更优选地，它只紧扣在接触单元的没有夹在壳体的第一和第二部分之间的那些部分周围。该细长的接触单元优选没有夹在壳体的第一和第二部分之间。
在本发明的优选实施例中，壳体的第一部分包括电接触件，优选接触针，用于将电导体连接到电连接器。优选地，壳体的第一部分包括导电材料，以便将电从固定部传导到电接触件。该导电材料可以是例如铜或者铜合金，例如，黄铜。壳体的第一部分优选全部由导电材料制成。壳体的第一部分可以镀有导电材料，例如银或者金。有利的是，由于在本发明的实施例中，壳体的第一部分用于将电从接触单元传导到电接触件，第二部分并不必须由导电材料制成或镀有导电材料。但是，优选地，壳体的两部分都由导电材料制成，优选由相同的材料制成。这可以进一步改善与接触单元的电接触。
优选地，与接触单元不同，弹性单元没有夹在壳体的第一和第二部分之间。因此，有利的是，接触单元的固定部的两侧都能接触壳体部分的对应表面，以确保可靠的电接触。
在本发明的优选实施例中，壳体的第一和第二部分之一，优选第二部分，包括圆柱形内部空间或者圆柱形内部空间的一部分，其中接触单元和弹性单元设置在该部分内。在本发明的一个实施例中，该内部空间进一步延伸到壳体的另一部分内，优选第一部分内。有利的是，当互相配合的连接器插入电连接器时，该内部空间的延伸可以容纳互相配合的连接器的部分长度。优选地，当互相配合的连接器插入电连接器时，内部空间的延伸可容纳互相配合的连接器的前端。
由于细长的接触单元位于圆柱形内部空间内，它的一端朝向圆柱形内部空间的开口，另一端远离开口。优选地，固定部位于接触单元的远离圆柱形内部空间的开口的那一侧。因此，有利的是，固定部可以轻松接触壳体的第一部分，该第一部分优选位于电连接器与开口相反的那一端。
优选地，壳体的第一和第二部分通过自锁(positive locking)连接在一起，优选它们设置有互相配合的螺纹，从而通过将第一部分和第二部分旋拧在一起而将固定部夹在这两部分之间。在设置有细长接触单元的壳体的这一部分内，优选地，螺纹的纵轴与接触单元的纵轴重合。这样，可以实现轴向对称设置，这方便将固定部分夹在壳体的两部分之间。可选择地是，壳体的第一和第二部分通过非自锁(non-positive)连接，也就是强力拴住的连接(force-tiedconnection)连在一起。这样的话，固定部便可以通过施加外力夹在这两部分之间。在外力释放后，由于强力拴住的连接的作用，必需的夹紧力可以保持一定的程度。
优选地，壳体的第一和第二部分的夹紧固定部的表面相对于螺纹的纵轴呈一定角度。有利的是，通过拧紧螺纹连接，固定部可以紧紧地夹在壳体的第一和第二部分之间。甚至可能通过充分拧紧螺纹连接，将固定部与壳体的至少一部分冷焊，优选地与壳体的两部分冷焊。夹持表面与纵轴之间的角度等于或小于90°，优选地小于70°，更优选地小于50°，更优选地小于40°(单位基于360°的整圆)。夹持表面与纵轴之间的角度优选大于5°，更优选地大于10°，更优选地大于15°，例如，接近25°。角度越小，给定扭矩可以在固定部上实现越高的压力，然而过小的角度会要求至少一个螺纹段非常长，这将会造成不便。
在本发明的优选实施例中，所述细长的接触单元包括沿着内部空间的纵向延伸的多个接触薄片。优选地，这些薄片至少局部地朝向内部空间的中央弯曲。当互相配合的连接器的接触表面引入内部空间时，可以使这些薄片朝向内部空间的侧壁偏斜，优选地弹性偏斜，并弹性地抵压在接触表面上。
优选地，所述细长接触单元基本上呈管状，优选具有圆形的横截面。此外，优选的细长接触单元具有收缩部，优选位于或靠近其长度方向的中部，当互相配合的连接器引入内部空间时，该收缩部用于接触互相配合的连接器。该收缩部优选地由朝向接触单元的轴线弯曲的接触薄片形成。在优选实施例中，所述细长接触单元包括两个环，接触薄片在这两个环之间基本上彼此平行延伸。
所述接触单元可以例如由带有横向延伸的腹板(web)且大致呈矩形的薄板形成。在腹板的内侧边缘之间，通过例如冲压形成有多个槽，从而定义出多个平行且沿纵向延伸的薄片，这些薄片的两端连接到腹板的内侧。然后将该薄板形成圆柱形，并使得所述薄片基本上平行于圆柱轴线延伸但是朝向圆柱形的轴线弯曲。
优选地，所述接触单元的固定部包括多个固定突起(tab)。这些突起优选连接到两个环的其中一个的与薄片相对的环侧面。对于薄片来说，它们可以由从一个腹板的外侧边缘延伸的多个平行的槽形成。
所述固定突起是倾斜的，优选朝外倾斜，相对于接触单元的纵轴的倾斜角度优选等于或小于90°，更优选地小于70°，更优选地小于50°，更优选地小于40°。该角度优选地大于5°，更优选地大于10°，更优选地大于15°，例如，接近25°。优选地，该角度与壳体的第一和第二部分的表面倾斜的角度相同，以方便将固定部夹在这些表面之间。
用于支撑接触单元的细长弹性单元包括多个弹性薄片，该弹性薄片沿着内部空间的纵向延伸。优选地，弹性薄片至少局部朝向内部空间的中心弯曲，以支撑也朝向内部空间的中心弯曲的接触薄片。因此，当互相配合的连接器引入电连接器时，接触薄片被互相配合的连接器的接触面挤压偏斜，它们可以被弹性薄片弹性地抵置在接触面上，优选增加接触薄片本身的弹力，从而提供良好、可靠的电接触。
优选地，所述细长的弹性单元基本上为管状，优选具有圆形的横截面。弹性单元的收缩部优选地支撑接触单元的对应收缩部。该收缩部优选地由朝向弹性单元的中心轴弯曲的弹性薄片形成。所述弹性单元优选地包括两个环，弹性薄片在这两个环之间延伸。可以采用与接触单元基本相同的方式，用薄板形成弹性单元，该薄板带有两个横向延伸的腹板，在腹板的内侧边缘之间，形成多个平行的槽，从而在这些槽之间定义出纵向延伸的多个薄片。然后，将该薄板形成圆柱形，使得弹性薄片基本上平行于圆柱的轴线延伸，但是朝向圆柱的轴线弯曲。但是，所述弹性单元优选没有设置接触单元上设有的突起。
在本发明的优选实施例中，所述细长的弹性单元的形状使得它的内侧全部靠在细长接触单元的外侧上。为了实现该目的，接触单元和弹性单元基本上有相同的形状。在选择性的优选实施例中，仅细长弹性单元的内侧的一些部分靠在细长的接触单元的外侧的一些部分上。这些部分可以是例如某些预定的支撑位置，优选位于接触单元的收缩部区域内。为了支撑接触单元，并在互相配合的电连接器引入时将它抵置在互相配合的电连接器上，细长弹性单元的外侧部分靠在圆柱形内部空间的圆柱侧壁上。
所述接触单元和弹性单元优选由不同的材料制成。通常，高导电性的材料具有较低的松弛温度(relaxation temperature)，这导致高温下的弹力减小。通过为接触单元和弹性单元选择不同的材料，可以有利地实现高导电性和在高温下的充分弹性。优选地，两种材料都是金属。接触单元优选地具有比弹性单元更高的导电性。弹性单元优选地具有比接触单元更高的松弛温度。在本发明的优选实施例中，弹性单元的材料的松弛温度高于250℃，更优选地高于300℃，更优选地高于400℃，更优选地高于500℃。接触单元的材料的松弛温度优选地低于200℃，更优选地低于160℃。
在本发明的优选实施例中，接触单元由铜或者包含铜的材料制成，例如铜/锡合金或者铜/铍合金。铜具有大约100℃的松弛温度，铜/锡合金通常具有120-130℃的松弛温度，铜/铍合金通常具有140-150℃的松弛温度。接触单元可以被镀有例如金、银或者铜。弹性单元优选地由钢制成，更优选地由不锈钢制成。不锈钢的松弛温度通常高于500℃。因此，即使在250℃的高温下或者甚至在400℃的高温下，也可以得到高导电性和足够的弹性。
附图说明
下面将参照附图对本发明作更详细的说明：
图1是根据本发明的电连接器的截面图；
图2是图1的电连接器的细长接触单元的正视图；
图3是根据图1的电连接器的细长弹性单元的正视图；
图4是图2的细长接触单元的截面图；
图5是图3的细长弹性单元的截面图。
具体实施方式
图1以简化截面图的方式示出了根据本发明的电连接器1的实施例。它包括外壳，具有基本上为圆柱形的内部空间4、5，该内部空间4、5一端具有开口6；细长的接触单元7(之后将会参照图2和图4更详细地描述)设置在内部空间5中，当互相配合的连接器(未图示)通过开口6引入电连接器1时，该接触单元7与该互相配合的连接器的接触表面接触。此外，细长的弹性单元8(之后将会参照图3和图5更详细地描述)设置在内部空间5的侧壁9与接触单元7之间，以弹性支撑该接触单元，并将接触单元压置于互相配合的连接器的接触表面。
壳体包括第一部分2和第二部分3，接触单元7的固定部10夹在这两部分之间。为此目的，壳体的两部分2、3设置有对应的螺纹，用于将第一部分2螺纹连接到第二部分3内。第一部分2具有向内逐渐呈锥形的端部，形成夹持面11，第二部分具有向外逐渐呈锥形的部分，形成另一夹持面12。固定部10夹持在壳体的第一部分2的夹持面11和第二部分3的夹持面12之间。这些夹持面相对于电连接器的纵轴倾斜大约25°。由于夹持力的作用，固定部10被冷焊到壳体的部分2、3上。
壳体的第一部分设有接触针13，用于通过例如焊接将电导体(未图示)例如金属导线连接到电连接器1上。这样的话，电流便可以从接触单元7的固定部10流经壳体的第一部分2到达接触针13。壳体的两部分2、3由铜制成。
该圆柱形内部空间包括：第一部分4，延伸通过壳体的第一部分；第二部分5，延伸通过壳体的第二部分并靠近开口6。接触单元和弹性单元设置在内部空间的第二部分5中。固定部10位于接触单元7远离开口端6的端部。接触单元7的另一端没有固定连接到壳体上。
现在将参照图2和4更详细地描述接触单元7。它基本上呈管状，由铜/铍合金制成。管的轴线基本上与圆柱形内部空间4、5的轴线重合。该接触单元包括两个环14、15，多个平行的薄片16在环14、15之间延伸。薄片16朝向接触单元的轴线轻微地弯曲，从而在环14、15之间的中部大致形成收缩部。当互相配合的连接器引入电连接器1时，接触单元在该收缩部处与互相配合的连接器接触。此外，多个固定突起17连接到一个环14的外边缘，从而形成固定部10。固定突起17远离接触单元7的纵轴倾斜约25°。
图3和图5所示的弹性单元8基本上具有与图2和图4所示的接触单元7相同的构造，但是由高弹性的不锈钢制成。弹性单元8的轴线基本上与圆柱形内部空间4、5的轴线重合。它还包括两个环18、19，弹性薄片20在环18、19之间延伸。弹性单元8没有接触单元7设有的固定部10。当弹性单元8在接触单元7上滑动时，它的整个内侧基本上都靠在接触单元7的外侧上以支撑接触单元7。当被引入电连接器1时，弹性单元的环18、19被压置于圆柱形内部空间5的侧壁上。
如上说明书、权利要求和附图所述的特征可以任意组合而与本发明相关。

Claims (15)

1.一种电连接器，用于与互相配合的连接器建立电接触，所述电连接器包括：外壳，具有基本上为圆柱形的内部空间且至少一端开口；细长的接触单元，设置在所述内部空间中，当互相配合的连接器引入所述内部空间时，所述接触单元与互相配合的连接器接触；以及细长的弹性单元，设置在所述内部空间的侧壁与所述接触单元之间，以弹性支撑所述细长的接触单元；其特征在于，所述接触单元包括夹在壳体的第一和第二部分之间的固定部。
2.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述细长的接触单元和所述细长的支撑单元是单独的部件。
3.根据权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述固定部被冷焊到所述壳体的第一和第二部分的至少一者上。
4.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其特征在于，所述壳体的第一部分具有用于将电导体连接到所述电连接器的电接触件。
5.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其特征在于，所述固定部位于所述接触单元的远离圆柱形内部空间的开口端的一侧。
6.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其特征在于，所述壳体的第一部分和第二部分设置有互相配合的螺纹，通过将第一和第二部分螺接在一起来将固定部夹在它们之间。
7.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其特征在于，所述壳体的第一部分和第二部分的用于夹持固定部的表面相对于螺纹的纵向呈一角度。
8.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其特征在于，所述细长的接触单元包括沿内部空间的纵向延伸的多个接触薄片。
9.根据权利要求8所述的电连接器，其特征在于，所述接触薄片至少局部朝向所述内部空间的中心弯曲。
10.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其特征在于，所述细长的接触单元基本为管状。
11.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其特征在于，所述细长的接触单元的固定部包括多个固定突起。
12.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其特征在于，所述细长的弹性单元包括沿内部空间的纵向延伸的多个弹性薄片。
13.根据权利要求12所述的电连接器，其特征在于，所述弹性薄片至少局部朝向所述内部空间的中心弯曲。
14.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其特征在于，所述细长的弹性单元基本为管状。
15.根据前述任一项权利要求所述的电连接器，其特征在于，所述细长的弹性单元的外侧部分靠在所述圆柱形内部空间的侧壁上。
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