CN102522647A

CN102522647A - 弹簧圈式插孔及其插针

Info

Publication number: CN102522647A
Application number: CN2011103542107A
Authority: CN
Inventors: 王吉国
Original assignee: ZHEJIANG ZHONGHANG ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: ZHEJIANG ZHONGHANG ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明公开了一种弹簧圈式插孔及其插针，在插针孔的内壁上设有横截面呈U形的环形槽，环形槽内设有螺旋弹簧圈，所述螺旋弹簧圈的内径小于插针孔的孔径，螺旋弹簧圈的高度与环形槽的宽度一致，构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧为斜弹簧；与插孔适配的插针头上设有环绕插针头外圆周面的弧形槽，弧形槽的数量及位置与插针孔内的环形槽相适配。它有效地解决了现有技术的的接插件难以满足大电流工况的问题，本发明的弹簧圈式插孔及其插针接触面积大、体积小、结构简单，是一种全新结构的接插件部件，具有很高的实用价值。

Description

弹簧圈式插孔及其插针

技术领域

本发明涉及电连接器技术领域，尤其涉及一种用于大电流接插件的弹簧圈式插孔及其插针。

背景技术

在电连接器中，接插件的插针与插孔的接触面积是衡量接插件的重要技术指标，尤其是工作在大电流工况下的接插件。在现有技术中，一般片簧的接触面积在30%左右，目前最好的冠簧、线簧孔结构的电连接器其接触面积也只有50%至60%，因此这类结构很难在大电流的接插件上使用，比如对于单芯工作电流在3000安培以上的接插件，现有技术的插针插孔结构就很难实现。公开日为2010年7月21日，公开号为CN101782456A的中国专利文件公开了一种用于高温环境的电连接器，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。公开日为2011年2月9日，公开号为CN101969160A的中国专利文件公开了一种冠簧笼式插孔及其冠簧，该插孔包括内套，内套的内孔中穿设冠簧，冠簧包括位于两端的同轴设置的两端环，两端环之间一体连接设置有连接线簧条，各连接线簧条的延伸方向与两端环的轴线空间相交并相对于端环的轴线同趋势偏斜。由于冠簧的两端设有端环，端簧将原本离散的线簧条连接为一个整体，使冠簧的整体性变强，不易损坏。上述两种专利都是对现有接插件线簧结构的改进，主要是为了解决线簧容易断裂的问题，插针与插孔的接触面积也有一定的增加，但上述专利结构复杂，插接段较长，要使接插件可以在大电流下工作，接插件的体积就会变得很大，大大增加了成本和局限了适用范围。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的接插件其插针与插孔接触面积小，难以满足大电流工况的问题，提供一种插针与插孔接触面积大，可以满足大电流工况的弹簧圈式插孔及其插针。

本发明的另一目的在于解决现有技术的大电流接插件插接段长、体积大、结构复杂的问题，提供一种插针与插孔插接段短、体积小、结构简单、生产成本低的弹簧圈式插孔及其插针。

本发明解决上述技术问题所采用的具体技术方案是：一种弹簧圈式插孔，包括设置有圆形插针孔的插孔本体，所述插针孔的内壁上设有横截面呈U形的环形槽，环形槽内设有螺旋弹簧圈，所述螺旋弹簧圈的内径小于插针孔的孔径，螺旋弹簧圈的高度与环形槽的宽度一致，构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧为斜弹簧。在插针孔的内壁上设置环形槽，环形槽内设置由斜弹簧构成的螺旋弹簧圈，且螺旋弹簧圈的内径小于插针孔的孔径，即靠近螺旋弹簧圈内径侧的部分螺旋弹簧在插针孔的内壁上凸出，这样，当与插孔适配的插针上的插针头插入插针孔时，靠近螺旋弹簧圈内径侧的螺旋弹簧就会与插针头紧密接触，而用于维持这种紧密接触的力，是来自于特殊结构的斜弹簧的径向弹性力。我们知道，通常弹簧只产生轴向的弹力，而特殊结构的斜弹簧不但具有轴向弹力，也可以在某一径向上具有弹力。这里所述的斜弹簧，是一种螺旋角的大小呈周期性变化的弹簧，构成这种弹簧的所有单圈弹簧线与该弹簧的横截面之间存在一倾角，且所有单圈弹簧线向同一方向倾斜，具有这种结构的弹簧可以在某一径向上产生弹性力。对于本发明的结构来说，螺旋弹簧圈在环形槽的深度方向上具有弹性，因此可以使插孔通过螺旋弹簧圈与插针实现非常好的导电连接，在插针上设置与螺旋弹簧圈相适配的弧形槽时，则插孔与插针的导电接触面显著大于普通的线簧、冠簧等结构形式，因此可以用于大电流的工作场合。另一方面，不但插孔与插针的接触面积显著增加，在同等通流能力下可以显著缩短接插件的插接段长度，从而缩小接插件的体积。本发明的螺旋弹簧圈可以采用磷青铜、铍青铜等弹性好的铜合金材料，表面镀以金或银，以确保其机械性能及导电性能。另外，这种弹簧圈式插孔加工、装配均非常简单，连接稳固且插孔对插针具有锁紧作用，因此也可以在高振动的环境下使用。

作为优选，所述螺旋弹簧圈的横截面为圆形或椭圆形，所述环形槽的槽底呈弧形，与所述的螺旋弹簧圈相适配。圆形横截面的螺旋弹簧圈弹性较好但插针的插拔相对困难，椭圆形横截面的螺旋弹簧圈在椭圆的长轴与插针孔的轴线平行时，插针的插拔相对容易但螺旋弹簧圈的弹性相对较差；环形槽的槽底形状与螺旋弹簧圈相适配，可以最大限度地增加螺旋弹簧圈与插孔本体的接触面积，保证通流能力。

作为优选，所述环形槽的深度是构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧在螺旋弹簧圈径向上外径的60%至90%。环形槽的深度设置可以根据螺旋弹簧圈与插针的接触面积及插针的插拔性能综合考虑，环形槽偏深，插针的插拔较为方便但螺旋弹簧圈与插针的接触面积会相应减少，反之，环形槽偏浅，螺旋弹簧圈与插针的接触面积会增加但插针的插拔相对困难，可以根据螺旋弹簧圈的形状及实际需要综合考虑。

作为优选，所述插针孔的内壁上设有1条环形槽。这是本发明的一种基本结构，结构简单，加工方便。

作为可选方案，插针孔的内壁上设有2条以上的环形槽，相邻两条环形槽内的螺旋弹簧圈其旋向相反。2条以上的环形槽可以增加插孔与插针之间的导电接触面积，进一步提高通流能力；相邻两条环形槽内的螺旋弹簧圈的旋向相反，可以抵消螺旋弹簧圈作用在插针上的切向力，使插孔与插针的连接更加稳固。多条环形槽的结构尤其适用于工作电流特别大或者可靠性要求特别高的应用场合。

作为优选，所述螺旋弹簧圈的螺旋角大小呈周期性变化，其中一侧弹簧线在水平面上的投影线与螺旋弹簧圈轴截面之间的前倾角为15度至45度，另一侧弹簧线在水平面上投影线与螺旋弹簧圈轴截面之间的后倾角为5度至25度。螺旋弹簧圈的前倾角与后倾角可以根据不同的接插件对螺旋弹簧圈径向弹力的不同要求加以选择。

作为优选，螺旋弹簧圈内还设有拉簧，所述拉簧的两头相互连接构成环状结构。在构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧直径足够的情况下，在螺旋弹簧圈内设置拉簧，可以大幅度增加螺旋弹簧圈的径向弹力，提高接插件的连接可靠性。由于拉簧不参与导电，因此拉簧可以采用普通的弹簧钢丝制作，这样在满足弹力要求的前提下可以降低螺旋弹簧圈的材料要求，从而降低生产成本。

一种与上述的弹簧圈式插孔相适配的插针，包括设置有圆形插针头的插针本体，所述的插针头上设有环绕插针头外圆周面的弧形槽，弧形槽的数量及位置与插针孔内的环形槽相适配。给上述弹簧圈式插孔配置外圆周面带有弧形槽的插针头，弧形槽的数量及位置与插针孔内的环形槽相适配，这样，当插针头插入插针孔时，插针头上的弧形槽正好位于插针孔内的螺旋弹簧圈处，弧形槽与螺旋弹簧圈的内径侧紧密接触，可以增大插针头与螺旋弹簧圈的接触面积，增加通流能力，另外螺旋弹簧圈可以通过弧形槽锁住插针，使插针不容易从插孔中脱出，保证插针与插孔连接的可靠性。

作为优选，所述弧形槽的深度与环形槽的深度和与构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧在螺旋弹簧圈径向上的外径过盈配合。过盈配合保证了插针插入插孔后螺旋弹簧圈对插针及插孔保持足够的压力，可以确保插针、螺旋弹簧圈及插孔之间的接触良好。

作为优选，所述插针头的长度与插针孔的深度相适配，插针头的前端部设有锥形导向结构。

本发明的有益效果是：它有效地解决了现有技术的的接插件其插针与插孔接触面积小，难以满足大电流工况的问题，也解决了现有技术的大电流接插件插接段长、体积大、结构复杂的问题，本发明的弹簧圈式插孔及其插针接触面积大、体积小、结构简单且可以满足大电流的工况，是一种全新结构的接插件部件，具有很高的实用价值。

附图说明

图1是本发明弹簧圈式插孔实施例1的一种结构剖视图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明的螺旋弹簧圈的一种结构示意图。

图4是本发明的螺旋弹簧圈展开后的一种结构示意图。

图5是本发明弹簧圈式插孔实施例2的一种结构剖视图。

图6是本发明弹簧圈式插孔实施例3的一种结构剖视图。

图7是本发明弹簧圈式插孔实施例4的一种结构剖视图。

图8是本发明弹簧圈式插孔实施例5的一种结构剖视图。

图9是本发明插针的一种结构示意图。

图10是本发明插针的另一种结构示意图。

图中：1. 插孔本体，2. 插针孔，3. 环形槽，4.螺旋弹簧圈，5. 螺旋弹簧，6. 拉簧，7. 插针本体，8. 插针头，9. 弧形槽，10. 锥形导向结构，11. 接线孔，F.前倾角，B.后倾角。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图对本发明技术方案的具体实施方式作进一步的说明。

实施例1

在如图1所示的实施例中，一种弹簧圈式插孔，包括设置有圆形插针孔2、接线孔11的插孔本体1，所述插针孔的内壁上设有1条横截面呈U形的环形槽3，环形槽内设有横截面为圆形的螺旋弹簧圈4，所述螺旋弹簧圈的内径小于插针孔的孔径（见图2），所述环形槽的深度是构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧在螺旋弹簧圈径向上外径的60%，环形槽的槽底呈圆弧形，与圆形的螺旋弹簧圈相适配，螺旋弹簧圈的高度与环形槽的宽度一致，构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧5为斜弹簧，螺旋弹簧圈的螺旋角大小呈周期性变化，其中一侧弹簧线在水平面上的投影线与螺旋弹簧圈轴截面之间的前倾角F为30度，另一侧弹簧线在水平面上投影线与螺旋弹簧圈轴截面之间的后倾角B为15度（见图3图4）。

与本实施例弹簧圈式插孔相适配的插针如图9所示，包括设置有圆形插针头8、接线孔11的插针本体7，所述的插针头上设有一条环绕插针头外圆周面的弧形槽9，插针头的长度与插针孔的深度相适配，插针头的前端部设有锥形导向结构10，弧形槽的位置与实施例1的插针孔内的环形槽相适配，弧形槽的深度与环形槽的深度和与构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧在螺旋弹簧圈径向上的外径过盈配合，即插针插入插孔后，弧形槽的中心线与环形槽的中心线在同一平面上，弧形槽槽底到环形槽槽底的距离小于构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧在螺旋弹簧圈径向上的外径。

实施例2

在如图5所示的实施例2中，螺旋弹簧圈的横截面为椭圆形，椭圆的长轴方向与插针孔的轴线平行，所述环形槽的槽底呈弧形，与横截面为椭圆形的螺旋弹簧圈相适配，环形槽的深度是构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧在螺旋弹簧圈径向上外径的70%，其余和实施例1相同。

实施例3

在如图6所示的实施例3中，插针孔的内壁上设有2条环形槽，环形槽内设有横截面为圆形的螺旋弹簧圈，两条环形槽内的螺旋弹簧圈其旋向相反。

与本实施例弹簧圈式插孔相适配的插针如图10所示，插针头上设有2条环绕插针头外圆周面的弧形槽，弧形槽的位置与实施例3的插针孔内的环形槽相适配，其余和实施例1相同。

实施例4

在如图7所示的实施例4中，插针孔的内壁上设有2条环形槽，其中靠近插针孔开口处环形槽内设有横截面为圆形的螺旋弹簧圈，该环形槽的深度是构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧在螺旋弹簧圈径向上外径的80%，另一环形槽内设有横截面为椭圆形的螺旋弹簧圈，椭圆的长轴方向与插针孔的轴线平行，该环形槽的深度是构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧在螺旋弹簧圈径向上外径的90%，两条环形槽内的螺旋弹簧圈其旋向相反，其余和实施例3相同。

实施例5

在如图8所示的实施例5中，插针孔的内壁上设有2条环形槽，其中靠近插针孔开口处环形槽内设有横截面为圆形的螺旋弹簧圈，另一环形槽内设有横截面为椭圆形的螺旋弹簧圈，两条螺旋弹簧圈内均设有拉簧6，所述拉簧的两头相互连接构成环状结构，其余和实施例4相同。

除上述实施例外，对于工作电流特别大或者可靠性要求特别高的应用场合，采用3条或更多的环形槽及相应的螺旋弹簧圈，此时相邻两条环形槽内的螺旋弹簧圈其旋向相反，配合具有3条或更多的弧形槽插针，即可构成新的实施例，另外，对于某些对接触面积要求不高或者强调插拔方便的应用场合，本发明也可以使用圆柱体的插针结构，即插针上不设置弧形槽，同样可以构成新的实施例。

本发明的弹簧圈式插孔及其插针使用时，由于螺旋弹簧圈在环形槽的深度方向上具有弹性，因此可以使插孔通过螺旋弹簧圈与插针实现非常好的导电连接，插孔与插针的导电接触面显著大于普通的线簧、冠簧等结构形式，因此非常适用于大电流的工作场合，由于接触面积的显著增加，在同等通流能力下可以显著缩短接插件的插接段长度，缩小接插件的体积。另外，本发明的弹簧圈式插孔加工、装配均非常简单，连接稳固，且插孔对插针具有锁紧作用，因此可以在振动的环境下使用。

Claims

1.一种弹簧圈式插孔，包括设置有圆形插针孔的插孔本体，其特征在于：所述插针孔（2）的内壁上设有横截面呈U形的环形槽（3），环形槽内设有螺旋弹簧圈（4），所述螺旋弹簧圈的内径小于插针孔的孔径，螺旋弹簧圈的高度与环形槽的宽度一致，构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧（5）为斜弹簧。

2.根据权利要求1所述的弹簧圈式插孔，其特征在于：所述螺旋弹簧圈的横截面为圆形或椭圆形，所述环形槽的槽底呈弧形，与所述的螺旋弹簧圈相适配。

3.根据权利要求1所述的弹簧圈式插孔，其特征在于：所述环形槽的深度是构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧在螺旋弹簧圈径向上外径的60%至90%。

4.根据权利要求1所述的弹簧圈式插孔，其特征在于：所述插针孔的内壁上设有1条环形槽。

5.根据权利要求1所述的弹簧圈式插孔，其特征在于：所述插针孔的内壁上设有2条以上的环形槽，相邻两条环形槽内的螺旋弹簧圈其旋向相反。

6.根据权利要求1所述的弹簧圈式插孔，其特征在于：所述螺旋弹簧圈的螺旋角大小呈周期性变化，其中一侧弹簧线在水平面上的投影线与螺旋弹簧圈轴截面之间的前倾角（F）为15度至45度，另一侧弹簧线在水平面上投影线与螺旋弹簧圈轴截面之间的后倾角（B）为5度至25度。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的弹簧圈式插孔，其特征在于：螺旋弹簧圈内还设有拉簧（6），所述拉簧的两头相互连接构成环状结构。

8.一种与权利要求1所述的弹簧圈式插孔相适配的插针，包括设置有圆形插针头的插针本体，其特征在于：所述的插针头（8）上设有环绕插针头外圆周面的弧形槽（9），弧形槽的数量及位置与插针孔内的环形槽相适配。

9.根据权利要求8所述的插针，其特征在于：所述弧形槽的深度与环形槽的深度和与构成螺旋弹簧圈的螺旋弹簧在螺旋弹簧圈径向上的外径过盈配合。

10.根据权利要求8或9所述的插针，其特征在于：所述的插针头的长度与插针孔的深度相适配，插针头的前端部设有锥形导向结构（10）。