CN102834980A - 用于抗震电连接器的电触头 - Google Patents

Abstract

一种电连接器（50），是限定适于在其中插入针式触头的多个弧形叶片触头（74）的插座组件（62）。插座组件包括细长插座芯部（64）和围绕叶片触头的大致圆筒形罩（66），细长插座芯部（64）具有形成在其远端的叶片触头。在本发明的一实施例中，罩设有在电连接器经受震动力时限制叶片触头径向向外偏移的结构。该限制结构可以是罩的台阶形内圆柱形侧壁（78），限定围绕每个叶片触头的至少远部的罩的缩小内径部分（80）。

Description

用于抗震电连接器的电触头

相关申请的交叉引用

本发明要求2010年2月16日提交的美国申请第12/658,849号的优先权权益，其全文以参见的方式纳入本文。

技术领域

本发明总地涉及电连接器，且更具体地涉及抗震电连接器。

背景技术

电连接器有无数尺寸、形状和类型。普通类型的连接器是插头插座式连接器，其中细长针式触头（阳）接纳在由多个弧形叶片触头组成的大致中空插座触头（阴）内。叶片触头邻靠针式触头的侧壁以提供电连续性。

有将电连接器用在连接器经受冲击和振动（通常是沿力的多轴线）的环境中的多种应用。其一个示例是使用电缆建立海下地震测量系统的各部件之间的电连接，海下地震测量系统包括高压爆发性地震源或一个或多个水听器和用于获得与油气开发相关的地震读数的其它仪器。包括时间和控制信号的电气信号、测量信号等必须在地震系统的各部件之间方便地传导。这些信号可以是模拟信号、数字信号或两者的组合。

地震源产生极大的冲击波，使得其附近的任何电连接的牢固和耐用至关重要。尤其是涉及数字信号的情况下（对于本领域地震使用仪器变得越来越流行），电连接的抗冲击和抗振能力、即甚至在经受多轴线上施加的机械力（冲击和振动或重力）时也能使其长时间地保持不中断的连续性是非常重要的。

现有技术中已经发现，在常规插头插座式连接器经受来自诸如地震源的重复冲击或机械扰动的情况下会产生可能的失效机理。具体是，已经发现，在某些情况下，针式触头与围绕针式触头的叶片触头之间的连续性会响应于由地震源产生的充分高能震动而短时期（若干微秒）中断。

尤其在涉及数字信号的情况下，且根据所涉及的数字电路的故障容差，甚至连续性的这种短暂中断也会导致地震设备的不当运行、地震数据的损失和其它问题。现在的源控制器采用的是不容许有由极端重力条件造成的短期连接中断的连续数据流。

当在使用期间或插入或拔出期间的机械扰动使得电触头部件（例如叶片触头）的径向偏移超过一定阈值，造成电触头的永久变形，使得叶片触头与配合的针式触头之间的弹簧张力受损时，电中断的问题会显著恶化。

发明内容

出于上述和其它的考虑，本发明涉及一种用于抗震连接器的电触头。本文所使用的描述“抗震”或“抗冲击”将理解为意思是电连接器能够承受重复和强力的机械扰动而其触头不受压或偏移到连接器不能持续保持电连续性的程度。

根据本发明的一方面，相对于现有技术设计改进了用于插头插座式连接器的插座组件。具体来说，在一实施例中，与现有技术设计相比，围绕插座本体芯部的叶片触头的套管或罩构件设有用于限制叶片触头向外偏移程度的结构。在一实施例中，该结构包括罩构件的不均匀台阶形内侧壁轮廓，这防止叶片触头偏移到屈服至永久程度的屈服点。

附图说明

结合附图阅读时参照本发明各实施例的以下详细描述会很好地理解本发明，其中相同的附图标记标示相同的构件，附图中：

图1是现有技术插头插座式电连接器的侧剖视图；

图2是图1的电连接器的远端视图；

图3是图1的电连接器的插座组件的侧剖视图；

图4是图3的插座组件的近端视图；

图5是图3的插座组件的侧视图；

图6是图3的插座组件的远端视图；

图7是图3的插座组件内的插座本体芯部的近端视图；

图8是图3的插座组件内的插座本体芯部的侧视图；

图9是图3的插座组件内的插座本体芯部的远端视图；

图10是图3的插座组件内的插座罩的侧剖视图；

图11是根据本发明一实施例的电连接器的侧剖视图；

图12是图11的电连接器的远端视图；

图13是图11的电连接器的插座组件的侧剖视图；

图14是图13的插座组件的近端视图；

图15是图13的插座组件的侧视图；

图16是图13的插座组件的远端视图；

图17是图13的插座组件内的插座本体芯部的近端视图；

图18是图13的插座组件内的插座本体芯部的侧视图；

图19是图13的插座组件内的插座本体芯部的远端视图；

图20是图13的插座组件内的插座罩的侧剖视图；

图20a是图20的插座罩的一部分的放大剖视图；

图21a示出在经受震动测试之前，图11的电连接器的插入和保持力相对于时间的图表；

图21b示出在经受震动测试之后，图11的电连接器的插入和保持力相对于时间的图表；

图21c示出在经受震动测试之前，现有技术电连接器的插入和保持力相对于时间的图表；

图21d示出在经受震动测试之后，现有技术电连接器的插入和保持力相对于时间的图表；以及

图22是根据本发明替代实施例的插座本体芯部的侧视图。

本发明的实施例的详细描述

在以下公开内容中，为了清楚，并不描述实际实施方式的所有特征。当然应当理解，在这些实际实施方式的开发中，诸如在任何此类的项目中，必须进行许多工程和技术决定来实现研发人员的特定目标和子目标（例如符合系统和技术限制），这可能在不同的实施方式之间不同。此外，必须注意用于所述环境的适当工程实践。应当理解，这些开发工作可能是复杂且耗时的，超出了通常的非专业人员的基础知识，但却是相关领域的普通技术人员的常规任务。

参照图1、2和3，提供了根据现有技术设计的电连接器10（或其各部分）的各种视图。图1是连接器10的侧剖视图，而图2是连接器10的远端视图。

连接器10包括外本体，该外本体在所揭示实施例中包括限定内部空间16的匹配的第一和第二本体部分12和14。在所揭示的实施例中，第一和第二本体部分通过螺纹连接部18结合。在外本体内支承有至少一个插头组件20和至少一个插座组件22。在所示实施例中，连接器10具有两个插头组件20和两个插座组件22。（本发明主要涉及具有至少一个插座组件的连接器，且包括另外的插座组件和/或包括一个或多个插头组件对于本发明来说并不是特别重要。）内部空间16较佳地填有或装有绝缘材料，诸如塑料，这用于固定和支承插头和插座组件20、22，如本领域普通技术人员所熟悉的那样。

图3是现有技术插座组件22的分解侧剖视图。如图3所示，插座组件22包括细长插座本体芯部24和适于围绕插座本体芯部24的远部28的插座罩26。在典型实施方式中，插座芯部24由铍/铜合金加工而成，而罩26由黄铜加工而成，但这些成分不认为是本发明的重要元素。

图4是包括插座芯部24和罩26的插座组件22的近端视图，图5是其侧视图，而图6是其远端视图。图7是图1的插座芯部24的近端视图，图8是其侧视图，而图9是其远端视图。图5示出通过以附图标记30标示的压接部将罩26保持在芯部24的远端部分28外的罩26。

从图8和9，可以观察到插座芯部24的远端部分28呈大致圆筒形，圆柱形孔32形成在其中以接纳部分28的大致中空圆筒形构造。在该现有技术实施例中，孔32具有深度D。从部分28的远部形成多个弧形叶片触头34。这些叶片触头通过形成由图9中附图标记36标示的虚线表示的两个横向径向切口形成。两个切口36做成如图8所示的长度C，并相互垂直，且两个切口36形成四个相等大小的弧形叶片触头34。在图8和9的所揭示现有技术实施例中，切口36的长度C大于孔32的深度D的一半，即C>D/2。

图10中示出罩26的侧剖视图。在所揭示的现有技术实施例中，罩是具有均匀圆柱形内表面38和其远端的向内凸缘40的中空圆筒。

如上所指出的，已经用实验方法示出诸如参照图1-10描述的常规插头插座式连接器，且实践中当用在连接器重复经受振动和冲击的环境中时电连续性易于中断。当叶片触头34不能与插入插座内的针式触头形成可靠的点接触时会发生这种中断。

因而，现参照图11至20和20a，本发明涉及一种插头插座式连接器50，该插头插座式连接器50嫩抗振动和冲击力，并由此即使在重复经受振动和冲击力时也保持不中断的电连续性。

图11是根据本发明一实施例的抗震电连接器50的侧剖视图。应当理解，电连接器50的各特征和部件与图1至10的现有技术连接器的特征和部件基本相同，且这些相同的特征和部件在图11-10中保留相同的附图标记。

如图11所示，连接器50包括外本体，该外本体在所揭示实施例中包括限定内部空间16的匹配的第一和第二本体部分12和14。在所揭示的实施例中，第一和第二本体部分通过螺纹连接部18结合。在外本体内支承有至少一个插头组件20和至少一个插座组件62。在所示实施例中，连接器10具有两个插头组件20和两个插座组件62。（本发明主要涉及具有至少一个插座组件的连接器，且包括另外的插座组件和/或包括一个或多个插头组件对于本发明来说并不是特别重要。）内部空间16较佳地填有或装有绝缘材料，诸如塑料，这用于固定和支承插头和插座组件20、62，如本领域普通技术人员所熟悉的那样。

图13是现有技术插座组件62的分解侧剖视图。如图13所示，插座组件62包括细长插座本体芯部64和适于围绕插座本体芯部64的远部68的插座罩66。

图14是包括插座芯部64和罩66的插座组件62的近端视图，图15是其侧视图，而图16是其远端视图。图17是图11的插座本体芯部64的近端视图，图18是其侧视图，而图19是其远端视图。图15示出通过以附图标记30标示的压接部将罩66保持在芯部64的远端部分68外的罩26。

从图18和19，可以观察到插座芯部64的远端部分68呈大致圆筒形，圆柱形孔32形成在其中以接纳部分68的大致中空圆筒形构造。在该实施例中，孔32具有深度D。从部分68的远部形成多个弧形叶片触头74。这些叶片触头74通过形成由图9中的附图标记76标示的虚线表示的两个横向径向切口形成。这两个切口76做成如图8所示的长度L，并相互垂直，且两个切口76形成四个相等大小的弧形叶片触头74。在一实施例中，切口76的长度小于孔32的深度的一半，即L<D/2。

图20中示出罩66的侧剖视图。在所揭示的本发明实施例中，罩是具有台阶形非均匀圆柱形内表面78和其远端的向内凸缘40的中空圆筒。具体来说，罩66的内侧壁78具有这样形式的结构：远端部分80相对于近端部分82具有减小的内径。图20a中放大示出图20中虚线84内罩66的一部分。从图20a，可以观察到罩66的部分82的侧壁与罩66的部分80的直径减小侧壁之间的台阶状过渡部86。（尽管图20和20a中示出部分80与82之间的台阶形过渡部，但在替代实施例中，还考虑到罩66的减小直径内侧壁的过渡可更平缓。）该结构用于在针式触头插入其中期间以及使用时连接器50经受震动事件期间限制叶片触头74的径向偏移。这样限制叶片触头的向外偏移有利地防止触头屈服到发生永久变形的程度。在一实施例中，该结构在没有针式触头插入时造成叶片触头74的轻微向内偏移。

已经用实验方法示出根据本发明目前揭示的实施例的连接器50的设计对连接器经受重复冲击力时对可靠性有显著且出乎意料的积极影响。

具体来说，对现有技术连接器（诸如图1所示的）和根据本发明的连接器（诸如图11所示的）进行了震动测试。测试设备由击打包含所测试单元的不锈钢壳体的机动化重量撞锤构成。每次撞击有电流（例如12安培）经过所测试连接器，并监测跨越连接器的电压。在测试台上对连接器进行70,000次循环之前和之后的插入和保持力。

定量地观察，发现每个插座组件在测试后更松（即较低的保持力）。但是，根据本发明的每个插座在整个插入过程都具有与插入的插头的有效接触。一旦插入，每个插头就具有少量“摆动”，但插座仍被牢固支承和保持。这与根据现有技术的连接器惊人地相反，现有技术的连接器通常在测试之后不能再保持插头。

图21a示出在连接器50经历上述震动测试之前用于根据本发明一实施例的连接器50（图11）的插入力（如图标记100）和保持力（附图标记102）的图表。图21b示出在经历震动测试之后连接器50的插入力（如图标记104）和保持力（附图标记106）的图表。

另一方面，图21c示出在经历震动测试之前根据现有技术设计的用于连接器10（图1）的插入力（附图标记108）和保持力（附图标记110）的图表，以及图21d示出在经历震动测试之后连接器10的插入力（如图标记112）和保持力（附图标记114）的图表。

本领域的普通技术人员从图21a和21b注意到根据本发明一实施例的连接器50与现有技术连接器10相比具有更平坦的力轮廓。在图21a和21b的情况下，在整个撞击过程中对针式触头施加恒定力，而在图21c和21d的情况下，对针式触头施加更集中的突然力。

从图21a和21b的比较，可以观察到即使在震动测试之后仍保持力轮廓特性，但力的总体大小减小。另一方面，将图21c和21d比较，可以看出现有技术设计不仅看到震动测试之后减小的力，而且看到插头撞击时几乎不施加力的时刻。本领域的普通技术人员从该数据会得出结论：根据本发明的插座比现有技术设计明显更可靠地运行。根据本发明一实施例的用于插座50在震动测试之后的插入力和保持力（图21b）处在比现有技术插座10（图21d）的值更高的量级。现有技术设计的典型插入力和保持力（图21c和21d）测得为十分之几磅，而根据本发明的插座50的插入力和保持力在整个过程期间稳定地保持大于1磅。

考虑了本发明的替代实施例，其中用于限制连接器插座的叶片触头的偏移的结构与插座本身关联而不是与围绕插座的叶片触头的罩关联。参照图22，示出根据本发明替代实施例的插座芯部150。从图22，可以观察到插座芯部150的远端部分152呈大致圆筒形，圆柱形芯部154形成在其中以接纳部分152的大致中空圆筒形构造。从部分152的远部形成多个弧形叶片触头156。通过形成两个横向径向切口158而形成叶片触头156。彼此垂直的两个切口158形成四个相等尺寸的弧形叶片触头156。

根据本发明的替代实施例，每个叶片触头156的远部设有向外的凸缘结构160，该向外的凸缘结构160在部分152的远端处扩大插座150的外径。插座150可与诸如图3和10a的罩26之类的常规罩结合使用。凸缘结构160与罩协作以在连接器经受震动力等时限制所述叶片触头的径向偏移程度。这防止叶片触头屈服到造成叶片触头永久变形的程度。应当注意到，凸缘结构160在图22中不一定是按比例示出的，且受益于本发明的本领域普通技术人员会认识到凸缘结构160的特定形状和尺寸可在不同的实施方式之间变化以实现本文描述的功能。

从前述公开内容，已经揭示了显然具有使其比现有技术设计显著更抗震动的特征的电连接器。尽管本文已经描述和/或建议了本发明的各特定实施例，但应当理解本发明用于讲授、建议并说明本发明的各特征和方面，但并不意图对本发明的范围进行限制，本发明的范围排它地由以下说明书限定。

实际上，考虑到且明确地理解有各种替代、更改和/或改型，包括但不限于任何本文可能已经具体指出或建议的这些实施方式变型和选择，可对本发明所揭示的实施例进行包括包含对本公开日之后发现或开发的任何特定部件的技术改进，而不一定偏离以下权利要求书所限定的本发明的技术和法律范围。

Claims (7)

1.一种电连接器，包括：

连接器本体，所述连接器本体支承至少一个插座组件，所述插座组件适于将细长针式触头接纳在其中；

所述插座组件包括：

细长插座芯部，所述细长插座芯部具有在其远端上的多个弧形叶片触头；

插座罩，所述插座罩围绕所述叶片触头，所述插座罩具有当所述插座组件经受震动力时限制所述叶片触头的向外径向偏移程度的结构。

2.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述用于限制所述叶片触头的径向偏移程度的结构包括所述插座罩的台阶形圆柱形内径，所述台阶形圆柱形内径限定相对于所述罩的近端的所述罩的减小内径远部，所述减小内径远部大致围绕所述叶片触头的远部。

3.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述连接器本体还支承与所述至少一个插座组件相邻的至少一个针式触头组件。

4.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述插座芯部由铍/铜合金制成。

5.一种电连接器，包括：

连接器本体，所述连接器本体支承至少一个插座组件，所述插座组件适于将细长针式触头接纳在其中；

所述插座组件包括：

细长插座芯部，所述细长插座芯部具有在其远端上的多个弧形叶片触头；以及

插座罩，所述插座罩围绕所述叶片触头；

其中所述叶片触头各具有带向外凸缘的远部，所述带向外凸缘的远部与所述插座罩协配以在所述插座组件经受震动力时限制所述叶片触头的径向偏移的径向程度。

6.一种保持电连接器内电连续性的方法，所述电连接器包括适于其中插入针式触头的多个叶片触头，所述方法包括：

提供罩，所述罩围绕所述叶片触头，所述罩具有当所述电连接器经受震动力时限制所述叶片触头的径向向外偏移的结构。

7.一种保持电连接器内电连续性的方法，所述电连接器包括适于其中插入针式触头的多个叶片触头，所述叶片触头被大致圆筒形罩围绕，所述方法包括：

在每个叶片触头的远部上提供凸缘结构，所述凸缘结构与所述罩协配以在所述电连接器经受震动力时限制所述叶片触头的径向向外偏移。

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