CN102403631A

CN102403631A - 插入式连接器装置

Info

Publication number: CN102403631A
Application number: CN2011102480692A
Authority: CN
Inventors: 马丁·利泰克; 安德列亚斯·迈克尔·施雷默尔; 贝恩德·哈格曼
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2012-04-04
Also published as: EP2426792A1; DE102010045471A1; JP2012059701A; EP2426792B1; US8328568B2; US20120058656A1; DE102010045471B4

Abstract

一种用于具有高功率密度系统的插入式连接器装置(10)，设置有第一(阴型)插入式单元(11)、第二(阳型)插入式单元(12)以及锁定装置(45)，锁定装置用于将第一和第二插入式单元(11；12)接合到一起即引到一起并以力配合或形状配合形式保持它们，第一和第二插入式单元(11；12)在彼此插入对方后彼此接合到对方内并相互交叠。为了实现最优化结构尺寸和以持久为目的的良好接入，锁定装置(45)由至少一个盘形元件(64、65)以及至少一个凸轮(28)形成，盘形元件支撑在第一或第二插入式单元(11；12)上，使得它能被以转动方式驱动，凸轮位于第二或第一插入式单元(12；11)上，所述凸轮以运动锁定方式接合到盘形元件(64、65)的曲线轨迹(67)内。

Description

插入式连接器装置

技术领域

本发明涉及一种插入式连接器装置，特别是一种如权利要求1的前序部分所述的用于具有高功率密度的系统的插入式连接器装置。

背景技术

为了能够传输大电流，使用高性能插入式连接器装置中的触头，上述触头以与其相关的大接触力和大插入力为特征。通常，利用辅助装置，诸如锁定螺母与卡口式沟槽一起或者具有相应轮廓的致动杆等，将这些插入式连接器装置接合到一起。这些辅助装置需要较大的安装空间，因为它们需要较大致动路径以充分实现作用力增大。

高性能插入式连接器装置例如在用于电动汽车的汽车产业中需求最大，在该产业中，一方面，制造成本代表着重要标准，另一方面，汽车内的安装空间由于它们的特性而非常有限。无论如何，以持久为目的而言良好的接入是必需的。另外，应该防止对插入式连接器装置的未经许可的接触，或者应该指示任何已形成的干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种前述类型的插入式连接器装置，在即使车辆安装空间的范围有限的情况下也可使用本发明的插入式连接器装置而同时以持久为目的保持良好的接入，并且本发明的插入式连接器装置在生产方面来讲技术上较为简单。

为了实现前述类型的插入式连接器装置的目的，提供了权利要求1所述的特征。

根据本发明的措施的结果，位于插入式单元之一上的能转动盘形元件以简单方式横穿过致动路径，由此位于另一插入式单元上的凸轮接合进盘形元件的曲线轨迹内。以此方法，通过简单地转动盘形元件，两个插入式单元可在插入过程中强制性地经过相对较长的致动路径配合到一起，即引到一起。

根据一个优选示例性实施方式，提供根据权利要求2所述的特征，使得由于两个盘形元件的对称配置和作用模式，确保顺利的插入过程。

基于权利要求3和/或4所述的特征，实现曲线轨迹，一方面，所述曲线轨迹易于致动，另一方面，获得基于曲线轨迹朝向致动路径的端部的变化斜度而实现力增大的机会。

根据权利要求5至7中一项或多项所述的特征，以特别有利的方式，盘形元件不仅是曲线轨迹的载体，同时也形成齿轮机构的部分，所述齿轮机构将由工具施予的输入传动运动从传动小齿轮传递到多个输出传动齿轮，所述多个输出传动齿轮构造相同、平行并且大小相同。换言之，输出传动齿轮优选地呈冠状齿轮形式，也构造成用于两个前述操作模式。盘形元件即齿轮可有利地利用注塑成型方法用塑料制成，这使得在考虑到预定数量的情况下保持低制造成本。基于齿轮机构的几何结构，沿相反方向驱动的多个冠状齿轮可完全相同。为了防止未经许可的接触，传动小齿轮有利地设置有有利地不同于标准类型的工具接口。

有利地提供如权利要求8所述的特征，导致节省空间的配置，即在相关插入式单元的外壳外部容纳盘形元件，盘形元件即冠状齿轮和传动小齿轮。

如果提供如权利要求9所述的特征，则获得尤其良好的力放大结果，这是因为通过选择直径比也确保了齿轮减速。

有利地提供如权利要求10所述的特征，导致例如第二插入式单元的小型设计。

可从如权利要求11至13中的一项或多项的特征看到例如关于第一插入式单元中的凸轮配置的有利实施方式。以此方法，导引凸轮使得它们可以以能弹性复原的方式形变，并可在相关曲线轨迹内被沿轴向预加压。就此而言，包括凸轮的闭锁元件借助于位于导电壁部内的开口而形成为一体，使得它们在开口内锁定在位。

可在如权利要求14和/或15所述的特征中看到关于第一插入式单元内的电触头装置的有利实施方式。

根据权利要求16所述的特征，在插入过程中，第一插入式单元的壁部接合在第二插入式单元的相关侧壁部上。

附图说明

在以下描述中可看到本发明的其它细节，其中基于在附图中图示出的示例性实施方式更详细地描述和解释本发明。在附图中：

图1以立体图图示出根据本发明一个优选示例性实施方式的插入式连接器装置的第一(阴型)插入式单元和第二(阳型)插入式单元，

图2图示出沿着图1所示的第一插入式单元中的线II-II所剖得的剖开图，

图3图示出沿着图1所示的第一插入式单元中的线III-III所剖得的剖开图，

图4以立体剖开图图示出第二插入式单元，以图示用于两个插入式单元的力配合形式的插入式连接的传动机构，

图5以立体图图示出将图1所示的根据本发明优选实施方式的插入式连接器装置的第一和第二插入式单元连接的导电式插入方法中的预连接步骤，

图6图示出沿图5中的线VI-VI所剖开的、但第一和第二插入式单元处于完全插接在一起状态下的剖开图，

图7A和7B各自以立体图图示出具有两个部分的外壳的第二插入式单元的第二示例性实施方式的两个变型，

图8A和8B以立体图各自图示出根据第二示例性实施方式的第二插入式单元的外壳的两个部分中的一个，

图9A和9B各自以立体图图示出与图7A和7B中的相似的第二插入式单元的第三示例性实施方式的两个变型，这两个变型属于多极型实施方式，

图10A和10B以立体图各自图示出根据第三示例性实施方式的第二插入式单元的外壳的两个部分中的一个，以及

图11图示出用于与图9A和9B中所示的第二插入式单元之一导电式的插入式连接的多极型实施方式中的第一插入式单元。

具体实施方式

如根据若干示例性实施方式在附图中所图示出的，电插入式连接器装置10、110、210特别设计用于具有高传输功率即高比功率密度的插入式连接，例如如电动机车的情况。

图1、2和3示出第一(阴型)插入式单元11，第一插入式单元11可连同第二(阳型)插入式单元12(图1和4)和112(图7和8)一起使用在根据图1、5和6的插入式连接器装置10以及根据图7和8的插入式连接器装置110中。

第一插入式单元11具有由任何材料制成的敞开外壳13，在电磁屏蔽是设计的一部分情况下，所述外壳由导电材料制成、或设置有导电层，由此当从前视角A观察时，外壳本体14具有U型构造，并一体地设置有用于经由通孔插装在固定部件上的外螺纹凸部15。外壳本体14具有基部16，在基部16的两个相对的纵向侧面的每一个上，完全相同并竖向突伸的壁部17、18作为一体部分突伸。两个平行壁部17、18面对基部16，并设置有呈梯形或三角形形状的贯通开口19、以及位于所述贯通开口19上方并在外侧形成的凹部21、22。基部16在其背离两个壁部17、18的下侧上设置有一体的外螺纹凸部15。

由例如塑料制成并具有贯通开口19形状的闭锁元件23、24引入贯通开口19内。各闭锁元件23、24的基部区域25以闭锁方式保持在贯通开口19内部，并且其厚度减小了一个中空槽26，形成膜片状铰链，使得基部区域25上方的三角形区域27以它能够以弹性复原的方式形变这样的方式受到支撑。在各闭锁元件23、24的顶部区域内，闭锁凸轮28模制成指向外壳本体14的内部。

在外壳本体14内部设置有电绝缘材料本体30，电绝缘材料本体30容纳由导电材料制成的阴型触头装置35，并定位在外壳本体14的两个壁部17、18的整个大体纵向区域内，处于两个壁部17、18之间的中央，使得电绝缘材料本体30穿过位于基部16、外螺纹凸部15以及接触基部16的橡胶密封件20中的切口31、32和33。在电绝缘材料本体的端部背离壁部17、18的情况下，所述电绝缘材料本体大体终止在与外螺纹凸部15的环形端部对齐处。绝缘材料本体30可经由切口31至33滑入壁部17、18之间，并能以闭锁方式保持在外螺纹凸部15和密封件20之间。

在图示出的该示例性实施方式中所采用的阴型触头装置35由两个封装件构成，上述两个封装件以彼此紧邻但留有间隔的方式设置，并由多个金属弹性触头36制成。在该示例性实施方式中的弹性触头36构造为由平坦金属板完全相同地切割而成，各自具有两个平行的、能弹性形变的腿部37，上述两个腿部37具有U形形状，它们之间形成容纳槽口44，并支撑在基部38上，基部38设置有贯通孔39。借助于贯通孔39，设置成彼此紧邻并各自设置有触点36’的弹性触头36在管形金属载体40上排成一行，并通过串接在封装件内而附接以彼此紧密接触。保持件41的一个端部固定地支撑在管形载体40上并位于弹性触头36的两个封装件中间，保持件41的另一端部构造为外螺纹销。环形箍圈47一体地设置在两个端部42、43之间，触头装置35借助于箍圈47在绝缘材料本体30的下部区域内被导引。锁定钩46附接在位于管形载体40上的弹性触头36的两个相邻封装件之间，并便利于触头装置35锁定在绝缘材料本体30内部。

图1和图4至6示出根据一个优选示例性实施方式的第二(阳型)插入式单元12，其具有大致立方体外壳50，外壳50在侧壁或端壁上设置有用于容纳第一(阴型)插入式单元11的插入孔53。在第二端面上，外壳50设置有用于容纳第二(阳型)电触头装置55的连接单元的例如呈螺纹连接形式的套筒51和缆线应变消除装置(cable strainrelief device)52，第二(阳型)电触头装置55可连接到或已经连接到去皮的缆线端部，并在该示例性实施方式中构造成板式触头56的形式。

外壳50具有可由任何材料制成的中空本体49，在电磁屏蔽是设计的一部分的情况下，所述外壳由导电材料制成或设置有导电层，如果所述外壳由导电材料制成，则所述外壳本体内衬有未详细图示的绝缘材料，并具有位于两个相对纵向侧壁58、59上以及位于连接两个纵向侧壁58、59的端壁60上的切口61、62、63，齿轮64、65、66插入切口61、62、63内，使得它们能转动。切口61、62、63有利地构造为结合进相关的壁内的支撑壳体。在该示例性实施方式中，齿轮64至66构造为冠状齿轮，上述冠状齿轮具有指向外壳本体49内部的齿圈64’、65’、66’。两个相对的平行设置的齿轮64、65也可设计为输出传动齿轮，具有比输入传动齿轮66更大直径的齿圈，输入传动齿轮66设置在端面侧，且输入传动齿轮66的齿圈与一个齿轮64和另一齿轮65都啮合，使得假如输入传动齿轮66沿方向D运动，则完全相同的输出传动齿轮64、65沿箭头B、C所指的相反方向转动(或反之亦然)。以此方法，齿轮64至66构成减速齿轮。

输入传动齿轮66可沿轴向移动，在其外侧上具有工具容座69，借助于工具容座69，可有利地使用专用工具沿一个方向(箭头D)或另一方向(箭头D反向)转动输入传动齿轮66。两个输出传动齿轮64、65在它们的面向外侧的盘表面68上具有构造相同的曲线形凸轮轨迹67。曲线轨迹67便于接收第一(阴型)插入式单元11的外壳本体14中的闭锁元件23、24的闭锁凸轮28，如以下将基于图1、5和6描述的。曲线轨迹67具有入口区域71，在齿轮64、65的初始转动位置处入口区域71与沟槽72对齐，沟槽72从侧壁58、59的纵向边缘形成。与所述入口区域相邻的是区域73，区域73具有相对缓和的斜度，在区域73另一边的是具有稍微更陡峭的斜度的区域74。曲线轨迹67终止在线性区域75，线性区域75作用为限位止挡。以此方法，齿轮64、65具有双重功能。

如可从与两个插入式单元11、12相关的前述设计解释中看到的，插入式单元11、12可通过带入到一起并相互交叠而接合，以形成插入式连接器装置10，由此由锁定装置45实现接合到一起并以力配合形式保持到一起，锁定装置45由分别位于第一插入式单元11和第二插入式单元12上的互相贯通部件23、24、28和64、65、67构成。

从示出两个插入式单元11、12的插入式连接方法的初始状态的图1出发，在根据图5的第一步骤中，举例而言，在第一(阴型)插入式单元11被固定地保持的情况下，将第二(阳型)插入式单元12的外壳本体50的敞开侧53位于第一(阴型)插入式单元11的两个侧壁17、18之间并位于绝缘材料本体30上方。就此而言，设置有齿轮64、65的所述两个纵向侧壁58、59以如下方式插入绝缘材料本体30和相应侧壁17、18之间的空间，使得位于壁部17、18内的两个闭锁凸轮28经由侧壁沟槽72移入曲线轨迹67的已布置在位的相邻线性入口区域71。就此而言，闭锁凸轮28接触曲线轨迹67的基部，并被弹性地预加应力。在图5中所示的预备插入状态下，弹性触头36的前部的自由端部仍旧定位于外壳本体49的进入区域内，并因此仍未与板式触头56接触。

为了形成两个插入式单元11、12之间的导电连接，即完成两个插入式单元11、12之间的插入过程，优选地使用专用工具，借助于工具容座69沿相应方向D转动第二(阳型)插入式单元12上的输入传动齿轮66。结果是，基于在曲线轨迹67内对闭锁凸轮28的运动锁定式导引，引起第二(阳型)插入式单元12插入第一(阴型)插入式单元11内的进一步插入运动，直到在曲线轨迹67内被导引的闭锁凸轮28逐渐接触曲线轨迹67的线性端部75为止。由于曲线轨迹67的形状，故在相应的力配合形式的最终锁定状态下实现一种突伸进平面内的卡口式锁定。在该位置，穿过绝缘材料本体30内的槽口34并进入绝缘材料本体30内的板式触头56被完全保持在两个弹性触头36的封装件之间或位于弹性触头36的被弹性地预加应力的触点36’上。

在插入式连接的结束状态下，通过两个插入式单元11、12的外壳本体14、49以及密封件20的基于材料的构造实现接触的电磁屏蔽，外壳本体14、49以及密封件20由导电材料制成或采用由导电材料制成的层。

以相反方式即通过反向转动输入传动齿轮66，相应地解除插入式连接，这导致解除电板式触头56和电弹性触头36之间的电接触。

如果在示出的优选示例性实施方式的情况下描述第二(阳型)插入式单元12，则其中的缆线套筒51和用于第一(阴型)插入式单元11的插入孔53之间为直角，显然，第二(阳型)插入式单元12也能以线性方式构造，从而提供线性对齐的插入式连接器装置10而非成直角的插入式连接器装置。

图7和8图示第二(阳型)插入式单元112的另一(第二)示例性实施方式，其中立方体外壳150的本体149在一侧上敞开，并构造为两个部分从而形成以45°角分开的两个外壳部分181、182。外壳本体149的分隔平面180垂直于外壳本体149的中央纵向平面179，并在两个角部边缘之间的45°对角线上延伸。根据上述两个外壳部分的接合方式，缆线容纳套筒151的方向与插入方向——即用于第一(阴型)插入式单元和配合的插入式单元11的插入孔153的方向——或者如图7A所示地互相垂直地延伸，或者如图7B所示地线性地延伸，即呈180°配置地延伸。

根据图8A，外壳部分181设置有套筒151，并在其中央内部区域内具有作为触头防护装置的框架部件183，在此未示出的板式触头56容纳在框架部件183内。框架部件183也便于导引容纳第二外壳部分182，第二外壳部分182在图8B中示出，并具有用于框架部件183的对应的导引槽184以及插入孔153。因此，矩形板式触头56以其纵向边缘(图7A)或自由前边缘(图7B)面对插入孔153。相应地示出了用于未示出的齿轮64、65的切口161、162，切口161、162成型为支撑壳体的形式。用于输入传动齿轮的切口设置在前侧面160(图7A)上或切口161、162之间的纵向侧面158(图7B)上。

图9和10图示出用于多极型插入式连接器装置210的第二(阳型)插入式单元212的另一(第三)示例性实施方式。这种多极型的第二插入式单元212大体通过形成一横行的单极型第二插入式单元12而形成，由此，在此示出的多极型的第二插入式单元212是通过形成一行根据图7和8的多个(在该示例中为三个)第二插入式单元112而形成的。换言之，像设计为单极型装置的第二插入式单元112的情况一样，该多极型的第二插入式单元212以沿着呈45°角的分隔平面280将其外壳本体249分成两个外壳部分281、282的方式，使得根据图9A和9B产生如下选择：缆线套筒251的方向与插入方向——即插入第一(阴型)插入式单元211和配合的插入单元(图11)的插入孔253的插入方向——设置成互相垂直或以线性方式(180°)。

图11示出多极型的第一(阴型)插入式单元211，其大体上基于多个第一(阴型)插入式单元11，优选地位于无壁部的共用基板286上。多极型的第一插入式单元211是用于前述多极型的第二插入式单元212的配合插入式单元。

Claims

1.一种特别用于具有高功率密度的系统的插入式连接器装置(10、110、210)，包括：

例如阴型的第一插入式单元(11)，

例如阳型的第二插入式单元(12，112，212)，以及

锁定装置(45)，所述锁定装置(45)用于将所述第一和第二插入式单元(11；12、112、212)接合到一起即引到一起，并以力配合或形状配合形式保持所述第一和第二插入式单元(11；12、112、212)，所述第一和第二插入式单元(11；12、112、212)在彼此插入对方后彼此接合到对方内并彼此交叠，

其中，所述锁定装置(45)由至少一个盘形元件(64、65)以及至少一个凸轮(28)形成，所述锁定装置(45)支撑在所述第一或第二插入式单元(11；12、112、212)上，使得它能被以转动方式驱动，所述凸轮位于所述第二或第一插入式单元(12、112、212；11)上，所述凸轮以运动锁定方式接合到所述盘形元件(64、65)的曲线轨迹(67)内。

2.如权利要求1所述的插入式连接器装置，其中，所述锁定装置(45)包括：

两个平行的盘形元件(64、65)，所述两个平行的盘形元件(64、65)之间具有间隔，并位于所述第二插入式单元(12、112、212)上，以及

两个凸轮(28)，所述两个凸轮(28)相应地设置在所述第一插入式单元(11)上，并且接合到构造相同的所述曲线轨迹(67)之一内。

3.如权利要求2所述的插入式连接器装置，其中，所述曲线轨迹(67)构造成大体螺旋形状。

4.如权利要求3所述的插入式连接器装置，其中，所述螺旋形的曲线轨迹(67)具有线性入口区域(71)和设置有限位止挡的线性端部区域(75)，在所述线性入口区域(71)和所述线性端部区域(75)之间设置有具有变化倾斜角的区域(73、74)。

5.如前述权利要求中任一项所述的插入式连接器装置，其中，所述盘形元件(64、65)设置有内部齿圈(64’、65’)，所述内部齿圈(64’、65’)背离所述曲线轨迹(67)，并优选地为冠状齿轮齿圈的形状，且所述内部齿圈(64’、65’)以互锁方式连接到传动小齿轮(66)的齿圈。

6.如权利要求5所述的插入式连接器装置，其中，所述两个平行的盘形元件(64、65)以互锁方式连接到同一个呈冠状齿轮构造的所述传动小齿轮(66)。

7.如权利要求5或6所述的插入式连接器装置，其中，所述传动小齿轮(66)设置有背离所述传动小齿轮(66)的齿圈(66’)的工具容座(69)。

8.如前述权利要求中任一项所述的插入式连接器装置，其中，所述两个盘形元件(64、65)即冠状齿轮(64、65)各自被支撑在外壳(50、150)的彼此相对的两个侧壁(58、59)上的切口(61、62)内，且所述传动小齿轮(66)支撑在所述外壳(50、150)的连接所述两个侧壁(58、59)的端壁或侧壁(60)上的切口(63)内。

9.如前述权利要求中任一项所述的插入式连接器装置，其中，所述传动小齿轮(66)具有比所述两个冠状齿轮(64、65)的直径小的直径，所述两个冠状齿轮(64、65)具有相同的直径。

10.如权利要求8所述的插入式连接器装置，其中，所述外壳(50、150)具有本体(49)，所述本体(49)由导电材料制成或具有导电层，并且使用绝缘材料本体作为内衬，板式触头(56)接收在所述本体(49)内部，经由位于纵向壁侧面或端壁侧面上的孔(53、153)能接入所述板式触头(56)。

11.如前述权利要求中任一项所述的插入式连接器装置，其中，所述凸轮(28)支撑在所述第一插入式单元(11)的平行壁部(17、18)上，所述壁部(17、18)以彼此间隔的方式设置并能弹性地形变。

12.如权利要求11所述的插入式连接器装置，其中，所述凸轮(28)设置在闭锁元件(23、24)上，所述闭锁元件(23、24)各自保持在所述壁部(17、18)的贯通开孔(19)内，以能弹性地移动。

13.如权利要求11或12所述的插入式连接器装置，其中，所述平行壁部(17、18)是外壳本体(14)的部分，并设置有连接基部(16)，并且设置有所述凸轮(28)的所述闭锁元件(23、24)支撑在所述壁部内，使得它们能闭锁在所述基部侧上。

14.如权利要求11至13中任一项所述的插入式连接器装置，其中，在所述第一插入式单元(11)的外壳本体(14)的两个壁部(17、18)之间设置有绝缘材料本体(30)，电触头装置(35)固定地支撑在所述绝缘材料本体(30)内部。

15.如权利要求14所述的插入式连接器装置，其中，所述电触头装置(35)由平坦弹性触头(36)形成，所述平坦弹性触头(36)以成行的封装件支撑在载体(40)上，并且包括触头腿部(37、38)，所述触头腿部(37、38)被弹性地推开并彼此接合以形成U型形状，在所述触头腿部(37、38)之间形成有用于第二插入式单元(12、112、212)的板式触头(56)的触头槽口(44)，通过绝缘材料本体(30)内的槽口(34)能接入所述触头槽口(44)。

16.如权利要求11至15中任一项所述的插入式连接器装置，其中，所述外壳本体(14)的壁部(17、18)与所述第一插入式单元(11)的绝缘材料本体(30)之间存在中间空间，所述中间空间能容纳第二插入式单元(12、112、212)的侧壁(58、59；158、159)，所述侧壁(58、59；158、159)设置有盘形元件(64、65)。