CN102263342A - 浮动连接器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有X、Y、Z向位移的浮动连接器，它能够在插入过程中和振动的条件下仍然能够使得两个插接件可靠连接。它包括插头和插座；插头包括插头本体、法兰、至少一个导向销；插座包括插座本体、浮动板、用于插入导向销的导套、固定相连的安装面板和后壳、固定在安装面板上表面与和后壳内表面之间的至少两根固定轴；固定轴与插头本体轴线平行；安装面板上开有中心孔；浮动板上开有穿过固定轴的孔，锥底在安装面板上表面的锥台环绕固定轴，锥底直径≥孔的孔径＞固定轴外径；在浮动板与后壳之间具有在常态时使得浮动板与安装面板上表面或锥台相接触的弹性元件；插头与插座插合时，在插头芯件插入插座芯件之前，导向销先插入导套。

Description

浮动连接器

技术领域

本发明涉及一种在振动状态下仍然能够可靠连接的、具有X、Y、Z向位移要求的浮动连接器。

背景技术

连接器一般有两个可插拔连接的插接件组成，由插头、插座两个插接件组成的连接器即是一种常见的连接件。目前随着充电汽车项目的推进，有一种更换蓄电池箱的充电汽车逐渐受到欢迎。蓄电池箱内装有蓄电池，蓄电池箱上装有固定的插座。在汽车上固定有与插座相应的插头，使用时插头与插座相连以向汽车供电。当蓄电池箱内的蓄电池电量用尽后，可把蓄电池箱从汽车上取下，到换电站充电。充电时，蓄电池箱上的插座要插入设置在换电站的与电源相连的插头中。

在换电站或在汽车上，插头与插座的连接可能因为振动或其它不确定因素，造成插头或插座的位移，由于插头、插座分别固定在不同的物体上，这可能会导致插头与插座连接松动，严重时甚至损坏插头、插座组成的连接器。

申请号为201010517884.X的中国专利申请公开了一种浮动连接器，其中的插座本体的前端面具有突起的锥面，前固定板后端面的中心孔周边部分具有凹入的与插座本体锥面相配合的锥面，插座本体的壳体与后固定板之间使用了压缩弹簧(圆柱螺旋压簧)，所以在压缩弹簧力的作用下，前固定板上圆锥缺口(凹入锥面)与插座本体前端的圆锥凸台(突起锥面)配合，连接器可以实现自动定心功能。但是其缺点是：由于中心孔需要穿过插座本体，中心孔的尺寸要大于插座本体外径，所以中心孔的尺寸很大，导致凹入锥面及突起锥面尺寸也很大，凹入锥面与突起锥面的之间的摩擦力较大。这导致在把插头从插座内拔出时，插座难于恢复到与插头轴线相平行的理想初始状态。插头的下次插入时，难于插入。另外，由于中心孔必须是圆孔，一般情况下穿过该中心孔的插座本体是圆柱形，当然与插座本体相配合的插头本体也是圆柱形，圆柱形的插座本体和插头本体导致插座本体和插头本体上的电源线和信号线之间距离较小，导致信号出现干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有X、Y、Z向位移的浮动连接器，它能够在插入过程中和振动的条件下仍然能够使得两个插接件可靠连接。

本浮动连接器，包括插头100和插座200；插头包括具有插头芯件27的插头本体1、固定在插头本体上的法兰2、固定在法兰上的至少一个导向销3；插座包括具有插座芯件28的插座本体9、固定在插座本体上的浮动板16、固定在浮动板16上的用于插入导向销3的导套18、固定相连的安装面板11和后壳19、固定在安装面板11上表面与和后壳19内表面之间的至少两根固定轴13；插头芯件27与插座芯件28沿插头本体1轴线成可插拔连接；固定轴13与插头本体1轴线平行；安装面板11上开有中心孔15；插座本体9位于中心孔15内；浮动板16上开有穿过固定轴13的孔33，锥底在安装面板11上表面的锥台12环绕固定轴13，锥底直径≥孔33的孔径＞固定轴13外径；在浮动板16与后壳19之间具有在常态时使得浮动板16与安装面板11上表面或锥台相接触的弹性元件7；插头与插座插合时，在插头芯件27插入插座芯件28之前，导向销3先插入导套18。

本发明的有益效果：使用时，安装面板11固定在机架(例如，汽车上的固定架、换电站的固定架等)上。由于孔33与固定轴之间有间隙，浮动板16和插座本体即可在垂直于固定轴的平面内相对于固定轴在X向和Y向上移动。当插头本体插入插座本体内时，插头本体会推动插座本体克服弹性元件的弹力而沿固定轴轴向(Z向)移动，使得浮动板与安装面板11脱离接触。这样，即使得本浮动连接器中，插座本体即可相对于固定轴在X、Y、Z向上移动，当插头本体插入该插座本体内，插头本体和该插座本体形成了一体，也就可相对于固定轴在X、Y、Z向上移动，形成了浮动连接结构。当固定安装面板11的机架振动时，两个插合在一起的插头本体和插座本体可相对于机架在X、Y、Z向上一起移动，因而保证了两个插接件的可靠连接。

本专利中对浮动板(插座本体)起到导向作用的锥台12环绕固定轴13，相对于申请号为201010517884.X的中国专利申请中的较大尺寸的凹入锥面，尺寸很小，而且锥台12对浮动板的孔33进行导向，保证在把插头从插座内拔出时，插座能够可靠恢复到与插头轴线相平行的理想初始状态，保证了插头的下次顺利插入。

上述的浮动连接器，插头本体1、插座本体9及中心孔15均为长方形。长方形的插头本体1、插座本体9，保证了插头本体1、插座本体9具有更大的空间，这样，插座本体和插头本体上的电源线和信号线之间就可以有更大的爬电距离，不会出现信号干扰问题。优选，固定轴13为四根，设置靠近长方形中心孔15的四个角部，并且相对的两根固定轴13以插头本体1轴线为对称轴对称。这样，由于四个环绕固定轴的四个锥台的自动定心作用，会使得插头从插座内拔出时，插座能够更加顺利的恢复到初始位置，便于插头的下次插入。

上述的浮动连接器，孔33内设置铜套17；锥底直径≥铜套17的内径＞固定轴13外径。使用铜套17可以减小其与锥台之间的摩擦力。

上述的浮动连接器，弹性元件7为套装在固定轴13上的压簧7。在压簧7的下端与浮动板16之间设置有压簧座8。本发明压簧7采用的是宝塔式压簧，其被压过程中具有起初受力小，随着压缩距离增大压簧力越大。

上述的浮动连接器，两根固定轴13以插头本体1轴线为对称轴对称设置。

上述的浮动连接器，导向销3为两个，以插头本体1轴线为对称轴对称设置。

附图说明

图1是本发明的浮动连接器中插头100和浮动插座200的立体图；

图2是本发明的浮动连接器中浮动插座200的分解立体图；

图3是本发明的浮动连接器中浮动插座200零部件装配顺序示意图；

图4是装配后的浮动插座200截面图(插座未工作状态时，具有浮动功能的浮动板16与安装面板11紧贴状态)；

图5是本发明的浮动连接器插合过程的剖面图；

图6是本发明的浮动连接器插合后的剖面图(插座工作状态时，具有浮动功能的浮动板16与安装面板11保持一定的间距)。

具体实施方式

参见图1，本发明的浮动连接器包括插头100和浮动插座200两部分。见图6，插头100安装在插头安装架29上，浮动插座200安装在插座安装架30上。

参见图1，插头100包括插头本体1、固定在插头本体上的法兰2(法兰2可以与插头本体是一体结构)、固定在法兰2上的两个导向销3。导向销3具有成锥形的尖端部4。

参见图2，浮动插座200包括后罩组件5、四组由垫片6、宝塔式压簧7、压簧座8组成的弹性组件、插座本体9和安装面板组件10。

插座本体9与插头本体1属现有结构，它们可插拔连接，组成了连接器。

见图2和图3，安装面板组件10是在安装面板11上安装分别套有一个圆锥台12的四根固定轴13，安装面板11是开有长方形中心孔15的长方形板；固定轴垂直于安装面板平面14，圆锥台底面(锥底)紧贴安装面板平面14，这四根固定轴13靠近长方形中心孔15的四个角。

插座本体9上固定着具有浮动功能的浮动板16，浮动板根据安装面板11上四根固定轴位置一一对应的镶有四个铜套17，铜套内孔比固定轴13直径大一定的尺寸。浮动板16上镶有两个与导向销3配合的导套18，以插座本体9轴线对称设置。

后罩组件5上的后壳19开有四根固定轴13的定位孔20，为盲孔形式。

插座本体9的轴线(可插拔方向)与中心孔15、后壳19轴线重合。四根固定轴13轴线分别与铜套17轴线、定位孔20轴线重合，与插座本体9的轴线平行。导套18轴线与插座本体9的轴线平行。

见图4，浮动插座200的装配顺序：通过铜套17将插座本体9、压簧座8、压簧7、垫片6依次套到安装面板组件10上的四根固定轴13上，再沿着插座本体的轴线将后罩组件5盖在插座本体后端，再通过设置在后壳19上的四个螺钉21将后罩组件5固定在安装面板11上。此时，四个压簧7处于受压状态，通过压簧力作用，压簧座8端面与铜套17端面接触，垫片6压紧在后罩组件的内壁上；四根固定轴上端面被定位孔20挡住，无法前后窜动；浮动板16前端面22与安装面板11后端面14紧贴，四个圆锥台12位于铜套17孔内。

采用具有以上结构的发明，

当通过插头和插座安装架29、30的移动来使插头100和浮动插座200连接时，由于插头、插座安装位置尺寸误差、两个安装面31、32不平行等原因，插头本体轴线与插座本体轴线重合只存在理想状态，一般情况下，插头本体轴线与插座本体轴线不重合或不平行，具有一定间距或角度，或者两种现象都存在。

(1)参见图5，插头100插入浮动插座200过程，首先是导向销尖端部4进入导套18内孔，当进入距离≤L过程中，由于轴线错位，随着导向销3的插入将通过导套18对插座本体9产生推力或扭力作用，在压簧7力作用下处于自由状态的插座本体9受此影响，开始随着插头本体1上导向销3位置调整自身位置，其调整的方式是通过镶嵌在插座本体9上的四个铜套17。这四个铜套各自在受力的作用下沿着四个圆锥台锥面24调整位置并向锥角方向滑动，随着铜套的滑动，浮动板16前端面22与安装面板11后端面14分离的距离t1越大，同时铜套内孔与固定轴之间的间隙25越大，插座本体9的调整幅度也越大，直到插座本体轴线与插头本体轴线重合。

当导向销3进入导套18距离＞L过程中，此时插头芯件27和浮动插座芯件28开始接触并插合，由于插座本体轴线与插头本体轴线已重合，所以芯件插合过程中只存在了芯件之间的插入力。采用了此发明结构，芯件之间不受外力影响，保证了芯件的寿命。

(2)插头100与浮动插座200插合到位，处于工作状态时，见图6，浮动板16前端面22与安装面板11后端面14分离到设定的距离t2，铜套内孔与固定轴之间间隙26。随着汽车的颠簸，以及插头、插座安装架29、30的安装间隙，装在安装架上的插头随着安装架会在一定范围内波动。插头上导向销3通过导套18对插座本体9产生推力或扭力作用，使在压簧7力作用下处于自由状态的插座本体受此影响，通过间隙26开始随着导向销3位置调整自身位置，保证了插头本体轴线与插座本体轴线时时重合。

(3)插头与浮动插座分离过程中，首先是芯件27、28解除接触状态，再是导向销3与导套18开始解除接触状态，随着导向销3的拔出，在压簧7力作用下插座本体9通过铜套17沿着圆锥台锥面24调整位置并向圆锥根部滑动，直到浮动板16前端面22与安装面板11后端面14紧贴，此时插座本体9复位完毕，保证了插头的下次插入。

Claims (8)

1.浮动连接器，包括插头(100)和插座(200)；插头包括具有插头芯件(27)的插头本体(1)、固定在插头本体上的法兰(2)、固定在法兰上的至少一个导向销(3)；其特征是：插座包括具有插座芯件(28)的插座本体(9)、固定在插座本体上的浮动板(16)、固定在浮动板(16)上的用于插入导向销(3)的导套(18)、固定相连的安装面板(11)和后壳(19)、固定在安装面板(11)上表面与和后壳(19)内表面之间的至少两根固定轴(13)；插头芯件(27)与插座芯件(28)沿插头本体(1)轴线成可插拔连接；固定轴(13)与插头本体(1)轴线平行；安装面板(11)上开有中心孔(15)；插座本体(9)位于中心孔(15)内；浮动板(16)上开有穿过固定轴(13)的孔(33)，锥底在安装面板(11)上表面的锥台(12)环绕固定轴(13)，锥底直径≥孔(33)的孔径＞固定轴(13)外径；在浮动板(16)与后壳(19)之间具有在常态时使得浮动板(16)与安装面板(11)上表面或锥台相接触的弹性元件(7)；插头与插座插合时，在插头芯件(27)插入插座芯件(28)之前，导向销(3)先插入导套(18)。

2.如权利要求1所述的浮动连接器，其特征是：插头本体(1)、插座本体(9)及中心孔(15)均为长方形。

3.如权利要求2所述的浮动连接器，其特征是：固定轴(13)为四根，设置靠近长方形中心孔(15)的四个角部，并且相对的两根固定轴(13)以插头本体(1)轴线为对称轴对称。

4.如权利要求1所述的浮动连接器，其特征是：孔(33)内设置铜套(17)；锥底直径≥铜套(17)的内径＞固定轴(13)外径。

5.如权利要求1所述的浮动连接器，其特征是：弹性元件(7)为套装在固定轴(13)上的压簧(7)。

6.如权利要求5所述的浮动连接器，其特征是：在压簧(7)的下端与浮动板(16)之间设置有压簧座8。

7.如权利要求1所述的浮动连接器，其特征是：两根固定轴(13)以插头本体(1)轴线为对称轴对称设置。

8.如权利要求1所述的浮动连接器，其特征是：导向销(3)为两个，以插头本体(1)轴线为对称轴对称设置。

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