CN102394427B - 用于交通工具充电的连接器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于交通工具充电的连接器组件。连接器组件设置有具有长形形状和用于接纳充电电缆的入口的支撑结构。接头被布置成与支撑结构的末端机械联锁接合，用于将支撑结构与交通工具充电插座相互连接。支撑结构和接头被配置成当连接器组件经受超过预定的阀值的横向荷载时彼此脱离连接。

Description

用于交通工具充电的连接器组件
本申请是于2010年7月2日提交的美国申请第12/829,490号和于2010年12月16日提交的美国申请第12/969,798号的继续申请，上述申请的公开内容据此通过引用整体并入。
技术领域
一个或多个实施方案涉及用于便于交通工具的充电的连接器组件。
背景技术
电动交通工具和许多混合动力交通工具包括电连接到交通工具电池的插座。插座接纳被连接到用于给交通工具电池充电的电源的电连接器。
发明概述
本发明的一方面提供了一种连接器组件，包括：
支撑结构，其具有长形形状，具有用于接纳充电电缆的入口；以及
接头，其被布置成与支撑结构的末端机械联锁接合，用于将支撑结构与交通工具充电插座互相连接，支撑结构和接头被配置成当连接器组件经受超过预定的阀值的横向荷载时彼此脱离连接。
在一个实施方式中，该连接器组件还可包括至少一个连接构件，该至少一个连接构件可从接头延伸，用于接合支撑结构的末端。
在一个实施方式中，至少一个连接构件还可包括至少两个连接构件，至少两个连接构件中的每个连接构件可围绕接头的周边彼此等距地隔开。
在一个实施方式中，连接器组件还可包括由柔性材料形成的至少一个连接构件，该至少一个连接构件可从支撑结构的末端和接头中的至少一个的外围边缘纵向地延伸，用于接合接头和支撑结构中的另一个。
在一个实施方式中，连接器组件还可包括加大的部分，加大的部分可从连接构件的中间部分径向地延伸，用于将接头连接到支撑结构。
在一个实施方式中，支撑结构的末端和接头中的至少一个可包括具有穿过其形成的至少一个孔的外壁，至少一个孔的大小可被设定成接纳从接头和支撑结构中的另一个延伸的连接构件的一部分，用于将接头连接到支撑结构。
在一个实施方式中，支撑结构的末端可包括具有穿过其形成的至少两个孔的外壁，至少两个孔围绕末端的周边可彼此等距地隔开，且至少两个孔的大小可被设定成接纳从接头延伸的连接构件的一部分，用于将接头连接到支撑结构。
在一个实施方式中，接头可被配置成当连接器组件经受超过预定的阀值的大体上垂直的荷载时与支撑结构脱离连接。
在一个实施方式中，接头可被配置成当连接器组件经受超过160牛顿的荷载时塑性地变形且与支撑结构脱离连接。
在一个实施方式中，支撑结构还可包括蛤壳式支撑结构，蛤壳式支撑结构可具有前部和后部，后部可连接到前部以共同地形成用于封装线束的腔。
本发明的另一方面提供了一种连接器组件，包括：
支撑结构，其具有长形形状；以及
接头，其布置成与支撑结构的末端机械联锁接合；
其中，支撑结构被配置成当连接器组件经受超过预定的阀值的横向荷载时与接头脱离连接。
在一个实施方式中，接头还可包括由柔性材料形成的至少一个连接构件，该至少一个连接构件可从接头纵向地延伸，用于接合支撑结构的末端。
在一个实施方式中，支撑结构还可包括形成在末端处的外壁，该外壁可具有穿过其形成的至少一个孔。
在一个实施方式中，接头还可包括加大的部分，该加大的部分可从连接构件的中间部分向外径向地延伸，用于接合至少一个孔且将接头连接到支撑结构。
在一个实施方式中，接头可被配置成当连接器组件经受超过160牛顿的荷载时塑性地变形且与支撑结构脱离连接。
本发明的又一方面提供了一种系统，包括：
充电电缆，其用于连接到外部的电源；以及
连接器组件，其附接到充电电缆，连接器组件设置有：
支撑结构，其具有长形形状，具有用于接纳充电电缆的入口，以及
接头，其布置成与支撑结构的末端机械联锁接合，用于将支撑结构与交通工具充电插座互相连接，支撑结构和接头被配置成当连接器组件经受超过预定的阀值的横向荷载时彼此脱离连接。
在一个实施方式中，该连接器组件还可包括枢转地连接到支撑结构且纵向地延伸超过接头的杠杆，其中，杠杆可被致动以选择性地将连接器组件附接到交通工具充电插座。
在一个实施方式中，该连接器组件还可包括由柔性材料形成的至少一个连接构件，该至少一个连接构件可从支撑结构的末端和接头中的至少一个的外围边缘纵向地延伸，用来接合接头和支撑结构中的另一个。
在一个实施方式中，支撑结构可被配置成当连接器组件经受超过预定的阀值的大体上垂直的荷载时与接头脱离连接。
在一个实施方式中，接头和支撑结构中的至少一个可被配置成当连接器组件经受超过160牛顿的荷载时塑性地变形且与接头和支撑结构中的另一个脱离连接。
附图简述
图1是根据本发明的至少一个实施方案的用于电动交通工具充电的连接器组件的示意图；
图2是图1的连接器组件的图示为部分地分解的侧面透视图；
图3是图2的连接器组件的图示为进一步分解的侧面透视图；
图4是图2的连接器组件的沿剖面线4-4截取的放大的局部剖面图；
图5是图2的连接器组件的分解侧面透视图；
图6是图2的连接器组件的插头的后透视图；
图7是图2的连接器组件的以卸载位置图示的俯视图；
图8是图2的连接器组件的以荷载位置图示的另一个俯视图；以及
图9是图2的连接器组件的以另一个荷载位置图示的又一个俯视图。
详述
根据需要，在此公开本发明的详细的实施方案；但是，应当理解，所公开的实施方案仅仅是本发明的示例，而本发明可以多种且可替换的形式来体现。各图不必是按比例的；一些特征可被夸大或最小化以显示特定的部件的细节。因此，在此公开的具体的结构和功能的细节不被解释为限制性的，而是仅仅作为用于教导本领域技术人员以不同地采用本发明的代表性的基础。
参照图1，用于便于交通工具的充电的连接器组件根据实施方案被图示且通常由数字10注明。通常，具有脱离部件(break-away feature)的连接器组件被设置为用于将电源可释放地连接到“插入式”电动交通工具或混合动力交通工具。
连接器组件10被连接到用于传输电能的充电电缆12和电源14。连接器组件10被附接到充电电缆12的端部。充电电缆12从电源14延伸。电源14表示交流电源，例如标准的住宅的电源电路。
“插入式”电动交通工具或混合动力交通工具16被连接到用于充电的电源14。交通工具16包括交通工具充电插座18和用于接收电能的电池20。交通工具充电插座18被安装成可从交通工具16的外部进入。交通工具充电插座18接纳连接器组件10。电池20被电连接到充电插座18，用来储存电能。交通工具16或电源14还可包括用来将交流电转换为直流电以储存在电池20内的转换器(未示出)。
图1描绘了交通工具16从电源14开走。一旦交通工具16行进足够远以移除充电电缆12内的任何松弛度，则张力在充电电缆内形成，这导致作用在连接器组件10的中间部分上的横向荷载22。为了阐述的目的，提供这种“开走”事件，但是其他情况可导致施加到连接器组件10的这样的横向荷载22。例如，当组件10被连接时，个人可非故意地撞到组件10或将重的物体放在组件10上。
图2图示了没有外壳24的图1的连接器组件10。外壳24帮助保持且密封连接器组件10的部件。
连接器组件10包括彼此连接以便于交通工具16的充电的长形把手26和插头28。连接器组件10包括脱离部件30，由此，当组件10经受预定的横向荷载22时，把手26与插头28脱离连接。通过定位对于连接器组件10的损坏，脱离部件30还可在横向加载期间最小化对于交通工具16和电源14的损坏。通常，修理对于交通工具16或电源14的损坏比修理对于连接器组件10的损坏更昂贵。
把手26包括用来接纳充电电缆12的入口32。入口32形成在把手26的近端处，远离插头28。充电电缆12可包括柔性的索环34，该柔性的索环34被附接到电缆12的端部，用于提供应变消除以及在电缆12和入口32之间的密封。
插头28接合交通工具充电插座18。插头28和交通工具充电插座18之间的接口试图被规定为在整个电动交通工具行业内使连接标准化。例如，机动车工程师学会(“SAE”)已经在SAE-J1772中规定了该接口，其据此以引用方式并入。然而，连接器组件10不受此SAE规定限制且可被用于规定其他接口要求的应用。
连接器组件10包括用于将连接器组件10附接到充电插座18的闭锁机构36。闭锁机构36被设计成当给电池20充电时将电连接保持到交通工具16。当荷载被施加到连接器组件10时，闭锁机构36还防止了连接器组件10从交通工具16简单地脱离连接。
闭锁机构36包括彼此连接的杠杆38、连杆40和触发器42。杠杆38被可枢转地连接到把手26的上部部分。连杆40被可枢转地连接到把手26的中间部分。连杆40被连接到杠杆38且以与杠杆38相反的方向枢转。凸缘41沿触发器42的上边缘延伸，用来接合连杆40。压缩弹簧43被设置为用于将杠杆38偏置在闭锁位置中(如图2中图示的)。弹簧43被定位在杠杆38的末端部分和把手26的上部部分之间。
通过朝向把手26拉动触发器42，凸缘41使连杆40逆时针枢转，这又使杠杆38顺时针枢转且远离插头28。当杠杆38顺时针枢转时，其压缩弹簧43且将连接器组件10从交通工具插座18解开。一旦触发器42被释放，弹簧43就将杠杆38枢转回闭锁位置。因此，闭锁机构36允许使用者选择性地将连接器组件10附接到交通工具充电插座18。
参照图3，长形把手26包括入口32、出口44以及在入口32和出口44之间形成的主体46。
主体46形成用来支撑充电电缆12的纵向的内部腔48。充电电缆12包括围绕电线束52形成的护套50。护套50沿电缆12的长度在连接器组件10的外侧隔离且保护线束52。护套50在把手26的入口32处终止且线束52沿内部腔48延伸。线束52的定位在腔48内的部分由模制材料54封装，该模制材料54由低压模制工艺形成。在一个实施方案中，模制材料54包括密西根州的Henkel Corporation of Madison Heights的材料。模制材料54帮助隔离且密封线束52。另外的电子部件，例如位置传感器56和LED 58还可凭借模制材料54而被封装在主体46内。
参照图3和图4，把手26的出口44形成了纵向地凹向主体46的大体上圆柱形袋(pocket)60。袋60封装电子线束52的自由长度部分62。为了简洁，只有一个自由长度部分62在图4中被图示。阴线端子64被附接或焊接到每个自由长度部分62的端部，且被固定在插头28内。袋60不包括任何模制材料54，因此，线束52的自由长度部分62允许一些运动中的灵活性。
出口44包括用于将把手26和插头28彼此附接的一系列狭槽(slot)66。狭槽66穿过袋60的外壁68形成。图示的实施方案包括带三个相等尺寸的狭槽66的出口44，以使每个狭槽66具有共同的长度和宽度。此外，每个狭槽66围绕出口44的周边以120度的间隔等距隔开。然而，连接器组件10的其它的实施方案设想了多于三个狭槽66；狭槽66具有相对于彼此不同的尺寸；和在相邻的狭槽66之间不规则的间距。
参照图4-6，把手26可由蛤壳式结构形成，该蛤壳式结构具有通过横向的紧固件彼此附接的前部70和后部72。此外，粘合剂或衬垫可被应用到每个部分70和72的外部边缘以密封内部腔48。
插头28包括彼此连接的用来密封插头28的端子盖(terminal cover)74、刮擦式密封件(wiper seal)76和罩78。端子盖74包括具有第一侧表面80和第二侧表面82的盘形基部79。第一侧表面80被定向成毗邻把手26的出口44且与第二侧表面82相对。环84沿基部79的周边形成且以相反的方向纵向地延伸。环84的外径是阶梯状的，以使环的延伸超过第二侧表面82的部分具有比环84的延伸超过第一侧表面80的部分更小的外径。刮擦式密封件76通常为圆柱形形状且被定位成邻接环84，毗邻第二侧表面82。
罩78附接到端子盖74以保持密封件76。罩78是管状的且通常为圆柱形形状。罩78包括用来接纳盖74的阶梯形外径的凹处86。凹处86沿罩78的内径的近端在插头28的近端处形成。罩78还包括沿内径的中间部分形成的凹槽88，该凹槽88延伸到凹处86。凹槽88和环84共同地形成用于将密封件76纵向地保持在插头28内的径向的通道90。在一个实施方案中，端子盖74和罩78凭借超声波焊接在凹处86和环84之间的界面处被彼此附接。
端子盖74固定阴端子64。一系列圆柱形端子接受器92从插头28的第二侧表面82横向地延伸。每个端子接受器92形成了用来接纳阴端子64的端子腔94。连接器组件10还可包括附接到端子盖74的第一侧表面80的用来保持阴端子64的背板96，每个阴端子64都在端子腔94内。连接器组件10的图示的实施方案描绘了根据SAE-J1772规格的接口要求设计的五端子式插头28。
端子盖74还包括用来将插头28附接到把手26的一系列接片(tab)98。一系列接片98从基部79的周围边缘纵向地延伸。接片98与狭槽66对准并被接纳在把手26的袋60中。每个接片98形成有纵向的长度、侧向的弯曲的宽度和厚度。横向的突出部100沿每个接片98的宽度形成。每个突出部100从接片98的长度的中间部分向外径向地延伸。
突出部100的大小被设定成用过盈配合与相应的狭槽66接合。过盈配合确保了在狭槽66的相对侧处的线接触以分布施加的荷载。如在图4中图示的，突出部100形成有圆形轮廓。在一个实施方案中，突出部100形成有两毫米的半径且狭槽66形成有小于四毫米的宽度，用于提供过盈配合。
参照图6，图示的实施方案包括三个接片98，其中，每个接片98围绕基部79的周边等距地隔开。接片98可以按120度的间隔隔开，且一个接片98被定向成在下方的“6点钟”位置。然而，连接器组件10的其它实施方案设想了多于三个接片98；接片98具有相对于彼此不同的尺寸；和在相邻的接片98之间不规则的间距。
图7-9图示了连接器组件10的脱离部件30。接片98和狭槽66被配置成当连接器组件10经受施加在组件10的中间部分的预定的横向荷载22时提供结构上的失效弱点。接片98和狭槽66被设计成“失效”以使把手26与插头28脱离连接。该失效可由接片98和/或狭槽66中的至少一个的塑性或弹性变形来实现。在一个实施方案中，连接器组件10被配置成脆弱的连接器组件10，其中，接片98被配置成当组件10经受预定的荷载22时断裂。此外，图7-9显示了当插头28被充电插座18(以虚线图示)约束时在连接器组件10上的荷载。
图7图示了在连接和卸载位置中的连接器组件10的俯视图。把手26被连接到插头28且每个突出部100与相应的狭槽66完全地接合。此外，线束的自由长度部分(未示出)被部分地压缩且是柔性的。
图8图示了在部分地连接和荷载位置中的连接器组件10的俯视图。横向荷载22被施加到把手26的中间部分。接片98在荷载22的方向上弹性地变形，且把手26逆时针枢转。尽管接片98变形，但是突出部100仍接合狭槽66。
图9图示了在脱离和荷载位置中的连接器组件10。当接片98变形超出图8中图示的位置时，突出部100与狭槽66脱离接合，且把手26与插头28脱离连接。图9描绘了已经弹性地变形且已经回到其初始位置的上部接片98和已经塑性地变形且断裂的下部接片。此外，线束的自由长度部分62已经延伸以允许突出部100完全地与狭槽66脱离接合，用于促进把手26的脱离连接。
脱离部件30可被设计成在把手26脱离连接之前经受施加到连接器组件10的预定的横向荷载22。脱离部件30的性能可通过调节接片98和狭槽66的尺寸和材料性质而被调节成适应不同的荷载要求。
例如，在一个实施方案中，连接器组件10被配置成当在160-300牛顿之间的横向荷载被施加到连接器组件10的中间部分时脱离或失效。最小荷载要求是必要的以在正常工作状态期间防止连接器组件失效。最大荷载要求防止电源14或交通工具16在荷载期间受到损坏。为了适应160-300牛顿的荷载要求，把手26和接片98两者都由例如来自密歇根州BASF ofWyandotte的尼龙材料例如聚酰胺6/6模制。此外，接片98被设计成具有带2-3mm之间的厚度的共同的尺寸。连接器组件10的其它的实施方案设想了由其它聚合物例如聚丙烯或乙缩醛形成的把手26和接片98。
尽管本发明的实施方案在上文中被描述，但是不意图这些实施方案描述了发明的所有可能的形式。相反地，在说明书中使用的词是描述的词而不是限制的词，且可以进行多种改变而不偏离本发明的精神和范围。此外，多种实施性实施方案的特征可被组合以形成本发明的另外的实施方案。

Claims (15)

1.一种连接器组件，包括：
支撑结构，其具有长形形状，具有用于接纳充电电缆的入口；
接头，其被布置成与所述支撑结构的末端机械联锁接合，用于将所述支撑结构与交通工具充电插座互相连接；
至少一个连接构件，所述至少一个连接构件从所述支撑结构的所述末端和所述接头中的至少一个纵向延伸，其中所述支撑结构的所述末端和所述接头中的另一个包括具有穿过其形成的至少一个孔的外壁；以及
加大的部分，所述加大的部分从所述连接构件的中间部分径向地延伸，所述加大的部分被所述孔接纳，用于将所述接头连接到所述支撑结构；
其中所述支撑结构和所述接头被配置成当所述连接器组件经受超过预定的阀值的横向荷载时彼此脱离连接。
2.如权利要求1所述的连接器组件，其中，所述至少一个连接构件从所述接头延伸，用于接合所述支撑结构的所述末端。
3.如权利要求2所述的连接器组件，其中，所述至少一个连接构件还包括至少两个连接构件，所述至少两个连接构件中的每个连接构件围绕所述接头的周边彼此等距地隔开。
4.如权利要求1所述的连接器组件，其中，所述至少一个连接构件由柔性材料形成，所述至少一个连接构件从所述支撑结构的所述末端和所述接头中的至少一个的外围边缘纵向地延伸，用于接合所述接头和所述支撑结构中的另一个。
5.如权利要求3所述的连接器组件，其中，所述支撑结构的所述末端包括具有穿过其形成的至少两个孔的外壁，所述至少两个孔围绕所述末端的周边彼此等距地隔开，且所述至少两个孔的大小被设定成接纳从所述接头延伸的所述连接构件的一部分，用于将所述接头连接到所述支撑结构。
6.如权利要求1所述的连接器组件，其中，所述接头被配置成当所述连接器组件经受超过所述预定的阀值的大体上垂直的荷载时与所述支撑结构脱离连接。
7.如权利要求1所述的连接器组件，其中，所述接头被配置成当所述连接器组件经受超过160牛顿的荷载时塑性地变形且与所述支撑结构脱离连接。
8.如权利要求1所述的连接器组件，其中，所述支撑结构还包括蛤壳式支撑结构，所述蛤壳式支撑结构具有前部和后部，所述后部连接到所述前部以共同地形成用于封装线束的腔。
9.一种连接器组件，包括：
支撑结构，其具有长形形状；以及
接头，其布置成与所述支撑结构的末端机械联锁接合，所述接头具有从其纵向地延伸的至少一个连接构件，以及加大的部分，所述加大的部分从所述连接构件的中间部分径向地延伸，用于接合所述支撑结构；
其中，所述支撑结构被配置成当所述连接器组件经受超过预定的阀值的横向荷载时与所述接头脱离连接。
10.如权利要求9所述的连接器组件，其中，所述支撑结构还包括形成在所述末端处的外壁，所述外壁具有穿过其形成的至少一个孔。
11.如权利要求9所述的连接器组件，其中，所述接头被配置成当所述连接器组件经受超过160牛顿的荷载时塑性地变形且与所述支撑结构脱离连接。
12.一种用于交通工具充电的系统，包括：
充电电缆，其用于连接到外部的电源；以及
连接器组件，其附接到所述充电电缆，所述连接器组件设置有：
支撑结构，其具有长形形状，具有用于接纳所述充电电缆的入口，以及
接头，其布置成与所述支撑结构的末端机械联锁接合，用于将所
述支撑结构与交通工具充电插座互相连接，所述支撑结构和所述接头被配置成当所述连接器组件经受超过预定的阀值的横向荷载时彼此脱离连接，以及
由柔性材料形成的至少一个连接构件，所述至少一个连接构件从所述支撑结构的所述末端和所述接头中的至少一个的外围边缘纵向地延伸，用来接合所述接头和所述支撑结构中的另一个。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述连接器组件还包括枢转地连接到所述支撑结构且纵向地延伸超过所述接头的杠杆，其中，所述杠杆被致动以选择性地将所述连接器组件附接到所述交通工具充电插座。
14.如权利要求12所述的系统，其中，所述支撑结构被配置成当所述连接器组件经受超过所述预定的阀值的大体上垂直的荷载时与所述接头脱离连接。
15.如权利要求12所述的系统，其中，所述接头和所述支撑结构中的至少一个被配置成当所述连接器组件经受超过160牛顿的荷载时塑性地变形且与所述接头和所述支撑结构中的另一个脱离连接。
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