CN102341965B - 用于屏蔽电连接器的屏蔽编织终端 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及屏蔽电缆和被附加至该屏蔽电缆的屏蔽电连接器，并尤其涉及设在电缆的屏蔽编织终端。根据本发明，提供了一种用于接合屏蔽电缆(100)的屏蔽物(104)的屏蔽终端结构，该屏蔽电缆(100)具有被所述屏蔽物包围的已绝缘的导体(102)，所述屏蔽终端结构(110)包括：导电的屏蔽主体(114)，用于在所述屏蔽物(104)和导电的接口(118)之间建立电连接；固定装置(126)，用于将所述屏蔽主体(114)紧固在接口(118)；以及导电的弹簧元件(120)，被布置在所述屏蔽主体(114)和接口(118)之间，以在弹簧元件(120)的被压缩状态中建立电接触。

Description

用于屏蔽电连接器的屏蔽编织终端
技术领域
本发明涉及屏蔽电缆(shielded cable)和被附加至该屏蔽电缆的屏蔽电连接器(shielded electrical connector)，并尤其涉及设在电缆的屏蔽编织终端。更具体地，本发明能够应用于密封的电连接，该密封的电连接例如对于汽车应用是必要的。
背景技术
当端接屏蔽电缆时，通常将电缆的屏蔽编织物电联接至电连接器或电子装置的屏蔽部件。实现该联接的一种方式是通过焊接或软钎焊而将编织物直接附接至屏蔽物。另一种方法是包括卷曲环，该卷曲环配合在电缆的编织物之上，并且可以向电缆的编织物卷曲，从而确实地保持该编织物。在卷曲后，必须将卷曲环与连接器屏蔽物相连接。径向地扩张的弹性元件可以用于建立卷曲环和外壳之间的连接。另一种已知的方案是将编织物直接向连接器外壳卷曲。这可以通过提供从屏蔽物延伸的凸缘而实现，其中，该屏蔽物将配合在编织物之下并在编织物之上提供卷曲环，该卷曲环在卷曲时紧紧地紧固卷曲环之间的编织物。如上所述地将编织物直接连接至屏蔽凸缘也是已知的，但是不使用卷曲环，而是使用压配合在卷曲环上的第二环，从而抓住两个环之间的编织物。
然而，大多数已知的方案受到一个缺点的困扰，即，这些方案并不足够坚固以承受汽车应用领域中的振动和温度变化。此外，在许多情况下，屏蔽电缆和例如外壳的屏蔽物之间的连接具有太高的电阻。另一方面，软钎焊连接使组装更加困难和昂贵。
发明内容
因此，本发明的根本目的能够被视为提供具有低电阻的屏蔽终端结构，该屏蔽终端结构能够以特别容易的方式被安装，并且，即使在极端环境条件下也允许将电缆的屏蔽物连接至接地接口。该目的可以由第1方案的主题解决。有利的实施例为从属权利要求的主题。
根据本发明，提供了一种用于接合屏蔽电缆的屏蔽物的屏蔽终端结构，该屏蔽电缆具有被所述屏蔽物包围的已绝缘的导体。屏蔽终端结构包括导电的屏蔽主体，该屏蔽主体用于在所述屏蔽物和导电的接口之间建立电连接。设有固定装置，以将所述屏蔽主体紧固在接口。根据本发明，导电的弹簧元件被布置在所述屏蔽主体和接口之间，以在弹簧元件的被压缩的状态中建立电接触。
该方案具有优点，即，通过使用高电导率材料并通过具有比法向地与铭刻的套圈相关联的区段更厚的区段，从而能够将屏蔽主体设计成具有较低的体电阻。弹簧元件提供了高法向力低电阻的连接。所达到的法向力能够合计高达100N。另外，弹簧元件将吸收组装公差，从而不需要严格的制造公差，并因而减小制作成本。另外，弹簧元件将确保高压接触，该高压接触即使在振动、由热膨胀引起的差异移动或者由施加的电缆应变引起的负荷的情形下也被维持。
根据本发明，屏蔽元件能够被制成为机械零件，因此容易由与特定接口和弹簧元件电化学匹配的导电材料制成，从而减小电化学腐蚀电位，如果密封件失效或者依据设计未将应用密封，那么减小电化学腐蚀电位将是尤其有利的。
根据本发明，弹簧元件在沿着电缆轴线的方向上被压缩。这种拥有轴向弹性的弹簧元件能够是螺旋弹簧、可压缩的弹性材料或者波形弹簧垫圈。本发明的一个重要构思是经由弹簧元件而建立接口和屏蔽主体之间的电接触。因此，弹簧元件必须通过由金属或者金属填充的塑料材料制成而提供高电导率。
然而，一种制作弹簧元件的特别节省空间且经济的方式是使用波形弹簧垫圈。
波形弹簧垫圈能够由上等弹簧钢、不锈钢、铜以及容易以标准尺寸获得的其它材料制成。波形垫圈是设计成提供平衡弹簧力并维持负荷或吸收震动的波状金属垫圈。波形垫圈由不规则形状的圆片形成，该圆片当被装载时发生偏转，并像弹簧一样起作用，从而在两个表面之间提供预装载。
环绕周围的波的数量能够是二、三乃至更多。弹簧系数与上升至四次方的波的数量成比例。波形垫圈通常优选为位于轴上的零件之间的缓冲间隔件，或者吸收已组装的零件中的可能的偏差。对于本发明而言，实际上能够看到一个显著的优点，即，在被压缩的状态中，波形弹簧垫圈允许导致低电阻的接触的高法向力，因为根据电连接器理论观点，实际的接触面积仅由法向力和接触材料的相对硬度决定，该实际的接触面积经由相对较小的微观粗糙度而导致真实的接触，而不是显而易见的投影面积。
根据本发明的有利的实施例，屏蔽主体形成为具有保持装置的本质上为管状的套管，该保持装置用于将所述弹簧元件紧固在屏蔽主体。因此，能够保证屏蔽主体和弹簧元件能够被预组装为屏蔽终端结构并被保持在库存，而没有丢失弹簧元件的危险。在波形弹簧垫圈的情况下，将弹簧元件保持在屏蔽主体的特别有效的方式是提供容纳弹簧元件的周向的槽。
为了允许促进将弹簧元件组装在屏蔽主体，能够在屏蔽主体的前面设有斜面区域。为了组装，弹簧元件然后在斜面区域之上滑动并被容纳在保持装置内。为了径向地打开以进行组装，弹簧元件优选地也具有狭缝。
根据本发明的另一有利的实施例，屏蔽主体具有形成为能够被电缆屏蔽物包围的衬套的屏蔽连接区域。尤其是，当电缆屏蔽物由编织物形成时，通过足够远地仅松开编织物以允许围绕所述衬套的紧密配合，使得这允许低电阻的连接。
根据又一有利的实施例，屏蔽终端结构还包括紧固套圈，该紧固套圈用于将屏蔽物固定在屏蔽主体的连接区域上。这一设计即使在艰苦的环境条件下也允许非常可靠的固定。紧固套圈能够被设为单独的零件，或者能够与屏蔽主体的其余部分一体地形成。紧固套圈与屏蔽主体被制成为一个零件的实施例提供了几个优点。首先，因为没有单独的紧固套圈零件必须被处理，所以促进了组装过程。另外，这样的单零件结构减小了屏蔽编织物和屏蔽主体之间的电阻。现有的设计将电缆屏蔽物卷曲在内部套圈和外部套圈之间，在一体的设计的情况下，本发明的屏蔽主体整合了这两个构件。
为了确保电缆屏蔽物被正确地定位，在一体设计的情况下，屏蔽主体可以包括用于监测电缆屏蔽物的位置的检查孔。
通过将紧固套圈卷曲、焊接或者软钎焊在连接区域上，能够实现电缆屏蔽物和屏蔽主体的连接区域之间的机械连接和电连接。用于环绕屏蔽编织物而固定紧固套圈的其它已知的技术当然也是能够使用的。
为了提供应变消除，紧固套圈的轴向尺寸可以被选择为比连接区域更长，使得紧固套圈能够与电缆直接接触。尤其是，套圈能够具有允许卷曲在电缆护套上的长度。
根据本发明的优选实施例，屏蔽主体包括周向的轴环，周向的轴环以这样的方式形成：通过将屏蔽主体固定在接口，使得轴环的接触表面经由压缩弹簧元件而与接口进行周向的大面积接触。当将电缆附接至接口时，这样的轴环允许直接形成电接触。
一种生产带有低电阻的屏蔽主体的特别容易的方式，是由诸如铝的金属或者导电塑料材料将屏蔽主体制成为回旋的、浇铸的或者模制的零件。
正如已经提到的，根据本发明的屏蔽终端结构尤其适合于必须设有密封的电连接的应用。因而，根据优选实施例，设有至少一个密封件，以保护屏蔽主体和接口之间的电连接免于灰尘或水的进入。
为了以特别容易且可靠，但能够拆开的方式，将电缆固定至接口，所述固定装置包括至少一个螺旋联轴节。如果螺旋轴线沿着电缆的轴线，并因而沿着由弹簧元件施加压缩力的轴线，那么，能够实现非常有效的力的传递。
附图说明
为了更好地理解本发明，将基于图中所示的实施例，在下文中解释本发明。相应的零件被赋予相应的标号和术语。另外，显示或描述了不同实施例的那些特征或特征的组合，可以在这些实施例本身中形成单独的发明方案。现在，将参照附图，通过示例来描述本发明，在附图中：
图1是使用本发明的屏蔽终端结构的用于屏蔽电缆的现场连接器的局部分解透视图；
图2是根据图1的实施例的已完全组装的连接器的纵剖面图；
图3是根据第二实施例的用于屏蔽电缆的密封的电连接器的局部分解透视图；
图4是根据图3的实施例的已完全组装的连接器的纵剖面图；
图5是在将本发明的电连接器安装在接口之前的预组装状态中的本发明的电连接器的侧视图；
图6是图5的连接器布置的透视图；
图7是根据图1所示的第一实施例的屏蔽主体的剖面透视图；
图8是图7的屏蔽主体的顶视图；
图9是图7的实施例的变形例的剖面透视图；
图10是根据图3所示的第二实施例的屏蔽主体的正视图；
图11是图10的屏蔽主体的剖面透视图。
具体实施方式
图1的局部分解图显示了根据本发明的第一实施例的用于屏蔽电缆100的连接器。屏蔽电缆100包括中心导体102，利用绝缘层106而将该中心导体102从环绕的屏蔽编织物104分离。使屏蔽电缆100绝缘的电缆护套108被除去，从而将用于被本发明的屏蔽终端结构110接触的屏蔽编织物暴露。
中心导体被端子112电接触。然而，该端子112的特定形状对于本发明的屏蔽终端结构是不相关的。
根据本发明，提供了屏蔽主体114，该屏蔽主体例如由铝形成为回旋的零件。在连接区域116中，能够使该屏蔽主体114与屏蔽编织物104相接触，以将屏蔽主体114连接至在图1中显示为单独的零件的接口118，但是，实际上在大多数情况下，接口118将与电子构件的外壳一体地形成。本发明的屏蔽终端结构还包括波形弹簧垫圈120。波形弹簧垫圈120被容纳在槽122内，在未建立至接口118的连接时的预组装状态中，槽122保持波形弹簧垫圈120。
从图2变得更加显而易见的是，根据本发明的第一实施例，屏蔽主体114以一体地包括连接区域116和一体的紧固套圈124的方式形成，其中，连接区域116能够被电缆屏蔽物104包围，紧固套圈124将屏蔽编织物104固定至连接区域116。在此，使紧固套圈124以比连接区域116更长的方式形成所需的尺寸，并因而能够与电缆护套108直接接触。根据本发明，当屏蔽终端结构110被附接至接口118时，弹簧元件120沿轴向被压缩。为了发挥必要的机械压力，在屏蔽终端结构和接口118之间设有螺旋联轴节126。在被压缩状态中，波形弹簧垫圈120经由制成在波形的波峰上的接触点而在屏蔽主体114和接口118之间建立了低阻抗的电接触。
在本布置中，接口118也限定了湿润区域和干燥区域之间的边界128。在图2中，左手侧的区域属于可能包含灰尘和水的环境，而右手侧与电子构件的无尘且干燥的内部区域相关联。
为了保护屏蔽主体114和接口118之间的电连接免于灰尘或水的进入，设有密封件。第一密封件130被布置在外壳134上，该外壳134容纳屏蔽主体114，并且，抵靠着接口118而直接密封屏蔽主体114。设有第二密封件132，以密封外壳134和电缆护套108的连接。第二密封件被如本领域中已知的盖螺母保持在适当的位置。
最后，螺旋联轴节126设有压缩衬套136。
通过将一体地形成的紧固套圈124卷曲至连接区域116，从而建立了屏蔽编织物104和连接区域116之间的连接。紧固套圈124中的开口用作检查孔，并允许是否将屏蔽编织正确地定位的光学控制。
对于本领域的技术人员而言很清楚的是，在不脱离本发明的构思的情况下，也可以采用用于将紧固套圈固定至编织物104的其它技术，诸如软钎焊、焊接或者设在紧固套圈上的进入屏蔽编织物104的按压矛状件。
将参照图3和图4解释本发明的第二实施例。根据该实施例，紧固套圈124被设为单独的金属衬套。该实施例具有能够针对连接区域116和套圈124而选择不同的材料的优点。连接区域116和完整的屏蔽主体140由具有特别好的电导率的材料制得。另一方面，紧固套圈124可以由金属形成，该金属能够以最优的方式通过卷曲、软钎焊或者焊接而被固定至屏蔽编织物。同样，当使用朝着屏蔽编织物104向内弯曲的矛状件时，紧固套圈的单独的结构是有利的。
根据本发明的有利的实施例，屏蔽主体114具有周向的轴环138，该轴环138在已安装的阶段被压在接口118，从而沿轴向压缩波形弹簧垫圈120并在屏蔽主体114和接口118之间建立电接触。
图5和图6显示了在连接至接口之前安装在电缆末端上时的根据本发明的屏蔽终端结构110。特别有利的是，屏蔽主体114具有槽122，该槽122用于保持波形弹簧120，并因而防止波形弹簧垫圈120的丢失。设在屏蔽主体114的前面的斜面区域140促进波形弹簧垫圈120的组装。当然，波形弹簧垫圈120也能够具有狭缝，在使波形弹簧垫圈120滑入槽122中时，该狭缝允许径向的延伸。
图7至图9显示了根据第一实施例的具有一体地形成的紧固套圈的屏蔽主体114的两个变形例。这两个变形例的紧固套圈124的几何尺寸不同。在图7中，紧固套圈124具有比连接区域116更长的长度，从而允许将紧固套圈也直接固定在电缆护套上，并从而提供应变消除。检查孔142允许在将卷曲力施加至紧固套圈124之前是否将屏蔽编织物正确地安装的目视控制。
在图9中，紧固套圈124和连接区域116形成为彼此齐平。当可用空间较小时，该变形例是特别有利的。
图10和图11显示了根据第二实施例的使用单独的衬套作为紧固套圈124的屏蔽主体114。在其它优点中，该实施例允许屏蔽主体114的特别简单的结构。朝着被连接至端子112的电缆末端，屏蔽主体114包括渐缩区域144，将端子安装至电子构件(图中未显示)时，该渐缩区域144允许电缆的弯曲移动，而不损坏绝缘层106。
本发明在电缆屏蔽物和连接器接口之间提供了低电阻的电连接，该电连接对于汽车应用领域中的高压连接器而言可能特别重要。提供了两种设计变形例。通过在一体的情况下将电缆屏蔽物卷曲至位于屏蔽主体内的凹部中，或者在单独的情况下将电缆屏蔽物卷曲在单独的屏蔽主体和套圈之间，从而解决了连接至电缆屏蔽物的问题。通过使用波形弹簧垫圈，从而解决了将屏蔽主体连接至电子构件的接口的问题。因此，在振动、由热膨胀引起的差异移动(differential movement)或者由施加的电缆应变引起的负荷的情形下，能够维持高压接触。此外，波形弹簧将吸收组装公差，因而不需要严格的制造公差。通常，本发明可以用于需要连接至电缆屏蔽物的任何应用。
标号说明
100    屏蔽电缆
102    中心导体
104    屏蔽编织物
106    绝缘层
108    电缆护套
110    屏蔽终端结构
112    用于中心导体的端子
114    屏蔽主体
116    连接区域
118    接口
120    波形弹簧垫圈
122    用于保持波形弹簧垫圈的槽
124    紧固套圈
126    螺旋联轴节
127    湿润环境和干燥环境之间的边界
130    第一密封件
132    第二密封件
134    外壳
136    压缩衬套
138    轴环
140    斜面区域
142    检查孔
144    渐缩区域

Claims (14)

1. 一种屏蔽终端结构，用于接合屏蔽电缆(100)的屏蔽物(104)，所述屏蔽电缆(100)具有被所述屏蔽物包围的已绝缘的导体(102)，所述屏蔽终端结构(110)包括：
导电的屏蔽主体(114)，用于在所述屏蔽物(104)和导电的接口(118)之间建立电连接；
固定装置(126)，用于将所述屏蔽主体(114)紧固在所述接口(118)；以及
导电的弹簧元件(120)，被布置在所述屏蔽主体(114)和所述接口(118)之间，以在所述弹簧元件(120)的被压缩的状态中建立电接触，
其中，所述屏蔽主体(114)具有屏蔽连接区域(116)，所述屏蔽连接区域(116)形成为能够被所述电缆屏蔽物(104)包围的衬套。
2. 根据权利要求1所述的屏蔽终端结构，其特征在于，所述弹簧元件(120)包括波形弹簧垫圈。
3. 根据权利要求1或2所述的屏蔽终端结构，其特征在于，所述屏蔽主体(114)形成为具有保持装置(122)的本质上为管状的套管，该保持装置用于将所述弹簧元件(120)紧固在所述屏蔽主体(114)。
4. 根据权利要求3所述的屏蔽终端结构，其特征在于，所述保持装置(122)由用于容纳所述弹簧元件的周向的槽形成。
5. 根据权利要求4所述的屏蔽终端结构，其特征在于，斜面(140)区域设在所述屏蔽主体(114)的前面，以促进所述弹簧元件(120)的组装。
6. 根据权利要求1所述的屏蔽终端结构，其特征在于，所述屏蔽终端结构还包括紧固套圈(124)，该紧固套圈用于将所述屏蔽物(104)固定在所述屏蔽主体的所述连接区域(116)上。
7. 根据权利要求6所述的屏蔽终端结构，其特征在于，所述紧固套圈(124)与所述屏蔽主体(114)一体地形成。
8. 根据权利要求7所述的屏蔽终端结构，其特征在于，所述紧固套圈(124)包括用于目视确认所述屏蔽物的正确位置的至少一个检查孔(142)。
9. 根据权利要求6至8中的任一项所述的屏蔽终端结构，其特征在于，通过所述紧固套圈(124)和所述屏蔽主体的所述连接区域(116)之间的卷曲、焊接或者软钎焊连接，从而将所述屏蔽物(104)固定在所述屏蔽主体(114)的所述连接区域(116)上。
10. 根据权利要求6至8中的任一项所述的屏蔽终端结构，其特征在于，所述紧固套圈(124)的轴向尺寸被选择为比所述连接区域(116)更长，使得所述紧固套圈能够与所述电缆(100)直接接触。
11. 根据权利要求1或2所述的屏蔽终端结构，其特征在于，所述屏蔽主体(114)包括周向的轴环(138)，所述周向的轴环(138)以这样的方式形成：通过将所述屏蔽主体(114)固定在所述接口(118)，使得所述轴环的接触表面经由所述被压缩的弹簧元件(120)而与所述接口进行周向的大面积接触。
12. 根据权利要求1或2所述的屏蔽终端结构，其特征在于，所述屏蔽主体(114)被制成为回旋的、浇铸的或者模制的零件，优选由铝制成。
13. 根据权利要求1或2所述的屏蔽终端结构，其特征在于，设有至少一个密封件(130、132)，以保护所述屏蔽主体和所述接口之间的电连接免于灰尘或水的进入。
14. 根据权利要求1或2所述的屏蔽终端结构，其特征在于，所述固定装置包括(126)至少一个螺旋联轴节。
CN201080010797.3A 2009-03-02 2010-02-26 用于屏蔽电连接器的屏蔽编织终端 Active CN102341965B (zh)

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