CN103125051B - 连接器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连接器系统(500)，包括接触销(400)和用于容纳接触销的插座(200)。接触销包括围绕接触销的轴线(410)而延伸的第一凹槽(402)、位于第一凹槽内的螺旋弹簧(404)以及围绕接触销的轴线而延伸的一组齿(406)。插座(200)包括杯部(202)。杯部包括一组齿(206)和第一接触表面(518)，该一组齿(206)围绕杯部(202)的轴线(210)而延伸并用于与接触销的齿(406)接合，该第一接触表面(518)位于杯部的内侧，并围绕杯部的轴线(210)而延伸以接触接触销的螺旋弹簧(404)。

Description

连接器系统

技术领域

本发明涉及一种连接器系统，该连接器系统包括接触销和用于容纳接触销的插座。

背景技术

在本领域中已知大量的各种不同的连接器系统，各个连接器系统均具有相对的强度和弱点以用于不同应用。

用于航空航天应用的连接器系统典型地需要为轻质且非常坚固以应对存在于飞行器的苛刻的环境条件。单个飞行器可能需要大量的电连接，所以另一重要的考虑是安装的速度和精度。用于航空航天应用的连接器一般试图使在安装期间导致故障的人为误差的可能性最小化。

一个如此的航空航天应用在于连接飞行器管道，管道为挤压铝轮廓的选择，该管道承载必要的电流以用于飞行器的包括接地的电需求。管道典型地必须分段地制造，并随后与严格的电需求结合在一起。单个连接可能需要承载高达100A的电流并呈现仅0.25m·Ohm的直流电阻。

在美国专利申请公开US2010/028076A1中公开了一种已知的连接器系统。该连接器系统具有连接器壳体和销，该连接器壳体带有孔，该销用于插入孔中以形成从销至连接器壳体的电连接。孔具有围绕其周边的凹槽，该凹槽支撑斜圈弹簧，且销具有环形凹槽。当销插入孔中时，斜圈弹簧定位至销的环形凹槽中并将销保持在合适位置。

然而，上述连接器系统的缺点是冲击和振动可能引起销相对于连接器壳体而移动或振动。这可能具有例如起因于磨擦腐蚀的、对电连接的完整性的长期负面影响。

发明内容

所以，本发明的目标是提供一种改善的连接器系统。

根据本发明的一实施例，提供了一种连接器系统，包括接触销和用于容纳接触销的插座，接触销包括：

第一凹槽，围绕接触销的轴线而延伸；

螺旋弹簧，位于第一凹槽内；以及

一组齿，围绕接触销的轴线而延伸，

其中，插座包括杯部，杯部包括：

一组齿，围绕杯部的轴线而延伸，并用于与接触销的齿接合；以及

第一接触表面，位于杯部的内侧，并围绕杯部的轴线而延伸以接触接触销的螺旋弹簧。

连接器系统包括螺旋弹簧和两组齿这两者，该螺旋弹簧用于在接触销和插座之间传递电流，该两组齿用于彼此接合以有助于限制接触销和插座的相对移动。

优选地，杯部可以包括径向突出钮，并且，连接器系统还可以包括围绕接触销而安装的转子，转子包括孔和切口，孔引导至切口中。杯部的径向突起钮可以布置成在将接触销插入杯部中时被容纳于转子的孔中，并随后径向突起钮可以在转子围绕接触销和杯部旋转时沿着切口滑动。径向突起钮和转子可以有助于将接触销紧固于插座中并使更快的连接时间成为可能。

在连接接触销和插座之前，螺旋弹簧置于接触销的凹槽中。所以，可以减少螺旋弹簧受损的机会，同时插座附连至诸如管道的电极并等待连接销。

此外，可以围绕接触销的轴线而提供脊，并且，可以在转子的内侧提供另一脊。当转子围绕接触销和杯部旋转时，可压缩垫片可以装配于两个脊之间以迫使接触销进入杯部中。接触销的齿可以形成于接触销的脊以有助于减小连接器的重量。

转子可以轴向地延伸覆盖接触销的第一凹槽和螺旋弹簧，以有助于庇护螺旋弹簧免于外部影响，该外部影响可能在形成连接之前对螺旋弹簧引起损坏。

优选地，接触销还可以包括围绕接触销的轴线而延伸的第二凹槽。O形环可以装配于第二凹槽内，并且，杯部还可以包括位于杯部的内侧的第二接触表面。第二接触部可以围绕杯部的轴线而延伸以接触接触销的O形环。O形环可以形成环境密封以保护螺旋弹簧免于外部的碎片等。

此外，当接触销插入杯部中时，第一凹槽可以定位成比第二凹槽更朝向杯部的封闭端，使得螺旋弹簧被密封于杯的端和O形环之间，从而保护螺旋弹簧免于外侧环境。

插座可以包括固定部，该固定部用于将杯部电连接且机械连接至电极，例如飞行器的管道。固定部和杯部为了强度和便于制造而可以一体地形成为一件。

附图说明

现在，将参照附图而描述本发明的实施例，在附图中：

图1显示了包括两个根据本发明的一实施例的连接器系统的电连接的示意图；

图2显示了插座的示意图，该插座形成了根据本发明的一实施例的连接器系统的一部分；

图3显示了两个插座的两个示意图，该两个插座形成了根据本发明的另一实施例的连接器系统的一部分；

图4a显示了连接销和转子的示意图，该连接销和转子适于在与图2或3的插座一起使用时形成根据本发明的一实施例的连接器系统；

图4b显示了图4a的处于分解状态的连接销的示意图；以及

图5显示了根据本发明的一实施例并包括图2的插座与图4a的连接销和转子的连接器系统的示意图。

具体实施方式

图1所示的电连接包括两个电极100和一电缆110，两个电极100经由使用了两个连接器系统150的电缆110而连接在一起。电极100例如可以为相应的飞行器的管道(raceway)的一部分，管道被电缆110和连接器系统150电连接在一起。各个连接器系统150能够承载100A的电流，同时呈现不超过0.25m·Ohm的电阻。

图2显示了适于形成连接器系统150的一部分的插座200。插座包括杯部202和固定部204。杯部202具有围绕杯部的轴线210而延伸的一组齿206。杯部202还具有用于与转子(以下关于图4a讨论)接合的径向突出钮220。

在该实施例中，杯部附连至形成为L形的固定部，但是固定部的其他形状是可能的，例如，用于图3的插座中的固定部的形状。

在该实施例中，插座由铝形成，且齿206被硬质阳极氧化(hardanodised)以减少腐蚀和/或磨损。硬质阳极氧化增加了齿的表面电阻，但这不是显著的问题，因为齿的主要功能是提供机械连接。

杯部202和固定部204一体地形成为一件，但在备选实施例中，可以单独地制造并连接在一起。

在该实施例中，杯部202具有封闭端240，该封闭端240能够有助于保护杯的内侧免于外部环境条件。在一备选实施例中，杯部形成有开放端以有助于减小重量。

图4a显示了设有转子430的接触销400，转子430具有孔440和切口450。在图4a中显示了处于分解状态的接触销400和转子430的分解图。接触销400包括用于装配在第一凹槽402中的螺旋弹簧404、用于装配在第二凹槽420中的O形环422以及由三个单独的垫片构件组成的可压缩垫片412。可压缩垫片412滑动覆盖接触销轴425并靠着脊408，脊408围绕接触销的轴线410而延伸。

接触销还包括一组齿406，该一组齿406围绕接触销的轴线410而延伸，并用于与插座的杯部的齿206接合。在该实施例中，齿406和206为正方形，在接触销相对于插座旋转的情况下，该正方形可以有助于减少齿作凸轮运动而彼此分离的任何趋向，但在备选实施例中，能够使用诸如三角形的齿的其他形状的齿。接触销轴425由铜制成并与齿406一体地形成，齿为镀银的镍(sliverovernickel)以改善齿的耐磨损性和/或耐腐蚀性。凹槽402被导电性地电镀以改善凹槽和螺旋弹簧404之间的电流的传导。备选地，接触销轴可以由其他材料制成，且凹槽和/或齿可以或不必被硬质阳极氧化或导电性地电镀。

优选地，在该实施例中，齿406形成于脊406内，这可以有助于减小重量。备选地，齿406和脊可以在沿着轴425的两个不同的轴向位置彼此单独地形成。

螺旋弹簧404有助于在插座200的杯部202和接触销400之间呈现低阻的电连接。螺旋弹簧可以镀银以有助于改善弹簧的电性质并防止腐蚀，并且，例如可以为镀银的铍铜斜圈弹簧(cantedcoilspring)。

在该实施例中，可压缩垫片412由三个单独的垫片形成，但在其它实施例中，可以使用诸如波形垫片的单个垫片来有助于减小重量。

接触销400设有转子430以有助于将接触销400紧固至插座200的杯部202，但在其它实施例中，螺旋弹簧自身足以防止接触销从插座退出，或者，接触销设有用于防止销从插座无意地退出的备选装置。如能够在图4a中看出，转子430轴向地延伸覆盖螺旋弹簧404，这可以在接触销插入杯部202中之前有助于保护螺旋弹簧免于损坏。

转子430在转子的内侧具有围绕转子的轴线而延伸的脊512(图5所示)。当接触销和转子如图4a所示地装配在一起时，可压缩垫片412在接触销轴的脊408和转子的脊512之间可压缩。

转子430具有孔440，该孔440用于容纳插座的杯部202的径向突起钮220。在将接触销400插入杯部202中时，钮220被容纳至孔440中，随后转子可以围绕接触销400和杯部202而旋转，从而引起钮220沿着转子的切口450滑动。切口450可以包括球形端，一旦转子已充分地旋转，钮220就能够置于该球形端，并且当转子430旋转时，切口可以与轴线410不垂直地对准，以有助于将接触销轴425推动至杯部202中。

图5显示了插座200当与接触销400和转子430接合时的示意图。接触弹簧轴425位于杯部202内且螺旋弹簧404接触第一接触表面518，该第一接触表面518位于杯部的内侧并围绕杯部的轴线210而延伸。此外，O形环422也位于杯部202内并接触第二接触表面530，该第二接触表面530位于杯部的内侧并围绕杯部的轴线210而延伸。第一接触表面518被导电性地电镀以有助于减小螺旋弹簧404和杯部202之间的电阻。

杯部202包括位于杯部的内侧的第一斜部520，第一斜部将杯部的内部宽度减小至第一接触部518所位于的地方。在将接触销400插入杯部202中的期间，第一斜部用于压缩螺旋弹簧404，使得螺旋弹簧以压缩状态靠着第一接触部518，从而有助于改善螺旋弹簧404和杯部202之间的电连接。

杯部202还包括位于杯部的内侧的第二斜部532，第二斜部将杯部的内部宽度减小至第二接触部530所位于的地方。在将接触销400插入杯部202中的期间，第二斜部用于压缩O形环422，使得O形环以压缩状态靠着第二接触部530。O形环产生了接触销轴425和杯部202的内侧之间的密封，从而有助于防止碎片的进入，该碎片可能与由螺旋弹簧404形成的电连接干扰。

第一斜部520以150度的钝角毗连第一接触部518，且螺旋弹簧404超过第一斜部520的量不超过使螺旋弹簧404安全地靠着第一接触部518而不是靠着第一斜部520所需的最小量。另外的实施例使用不同于150度的钝角。

第二斜部532以150度的钝角毗连第一接触部530，且O形环422超过第二斜部532的量不超过使O形环422安全地靠着第二接触部530而不是靠着第二斜部532所需的最小量。另外的实施例使用不同于150度的钝角。

定位第二斜部532和第二接触部530，使得当充分地插入接触销时，O形环恰好置于第二接触部，而不是第二斜部，这有助于使受困于接触销轴的端和杯部202的封闭端之间的空腔560中的空气的量最小化。如果O形环比刚好超过钝角进一步地继续滑动，那么空腔560内的气压将增加。

例如，如果外侧压力如可能在航空航天应用中遭遇的那样地低，那么空腔560的内侧和外侧的空气之间的压差可能导致试图将接触销逐出杯部的显著的力。

通过增加空腔560的体积，从而可以使在将接触销400插入杯部202中的期间的空腔560内的气压的增加减小。优选地，杯部202包括在杯部的封闭端240进入杯部202的壁中的底切部550，由此增加了空腔560的体积并减少空腔560中的受困的空气将排出力施加于接触销的趋向。接触销400和杯部202配置成使得在将接触销插入杯部中之后具有沿着杯部的轴线210的至少1.8mm的长度的空腔560存在于接触销400的端和杯部202的端之间。

可压缩垫片412将持续的力施加于接触销轴425，从而迫使接触销轴进入杯部中并抵抗与外侧环境相比的空腔560内的气压差的任何增加。由可压缩环施加的持续的力有助于防止接触销轴相对于杯部的任何纵向振动。

杯部202具有环形横截面，但在其他实施例中，横截面可以为其他形状，例如椭圆形或三角形。环形横截面的使用(带有相应的环形地布置的齿)可以有助于限制插座和接触销之间的相对移动。此外，环形横截面意味着接触销能够以几乎任何的旋转角度插入插座中(提供齿啮合)。

本发明的范围由所附的独立权利要求限定。本领域的技术人员将清楚从属权利要求所呈现的另外的特征是可选的，并可以或不必被贯彻于本发明的各种实施例。

Claims (17)

1.一种连接器系统，包括接触销和用于容纳所述接触销的插座，所述接触销包括：

第一凹槽，围绕所述接触销的轴线而延伸；

螺旋弹簧，位于所述第一凹槽内；以及

一组齿，围绕所述接触销的轴线而延伸，

其中，所述插座包括杯部，所述杯部包括：

一组齿，围绕所述杯部的轴线而延伸，并用于与所述接触销的所述齿接合；以及

第一接触部，位于所述杯部的内侧，并围绕所述杯部的轴线而延伸以接触所述接触销的所述螺旋弹簧；

其中，所述杯部包括位于所述杯部的内侧的第一斜部，所述第一斜部将所述杯部的内部宽度减小至所述第一接触部所位于的地方，所述第一斜部布置成在所述接触销插入所述杯部中时压缩所述螺旋弹簧。

2.根据权利要求1所述的连接器系统，其中，所述杯部包括径向突出钮，其中，所述连接器系统还包括围绕所述接触销而安装的转子，所述转子包括孔和切口，所述孔引导至所述切口中，所述杯部的所述径向突出钮布置成在将所述接触销插入所述杯部中时被容纳于所述孔中，并随后在所述转子围绕所述接触销和所述杯部旋转时沿着所述切口滑动。

3.根据权利要求2所述的连接器系统，其中，所述接触销还包括围绕所述接触销的轴线而延伸的脊和紧贴所述脊的可压缩垫片，并且，所述转子包括位于所述转子的内侧的用于接合所述可压缩垫片的脊，当所述转子围绕所述接触销和所述杯部而旋转时，所述可压缩垫片迫使所述接触销进入所述杯部中。

4.根据权利要求3所述的连接器系统，其中，所述可压缩垫片为波形垫片。

5.根据权利要求3所述的连接器系统，其中，所述接触销的所述齿形成于所述接触销的所述脊。

6.根据权利要求2所述的连接器系统，其中，所述转子轴向地延伸覆盖所述接触销的所述第一凹槽和所述螺旋弹簧。

7.根据权利要求1所述的连接器系统，其中，所述第一斜部以一钝角毗连所述第一接触部，并且，所述第一斜部和所述第一接触部定位于所述杯部，使得在将所述接触销插入所述杯部中时，所述螺旋弹簧移动超过所述第一斜部的量不超过使所述螺旋弹簧安全地靠着所述第一接触部而不是靠着所述第一斜部所需的最小量。

8.根据权利要求1所述的连接器系统，其中，所述接触销还包括围绕所述接触销的轴线而延伸的第二凹槽和位于所述第二凹槽内的O形环，并且，所述杯部还包括第二接触部，该第二接触部位于所述杯部的内侧，并围绕所述杯部的轴线而延伸以接触所述接触销的所述O形环。

9.根据权利要求8所述的连接器系统，其中，所述杯部包括位于所述杯部的内侧的第二斜部，所述第二斜部将所述杯部的内部宽度减小至所述第二接触部所位于的地方，所述第二斜部布置成在所述接触销插入所述杯部中时压缩所述O形环。

10.根据权利要求9所述的连接器系统，其中，所述第二斜部以一钝角毗连所述第二接触部，并且，所述第二斜部和所述第二接触部定位于所述杯部，使得在将所述接触销插入所述杯部中时，所述O形环移动超过所述第二斜部的量不超过使所述O形环安全地靠着所述第二接触部而不是靠着所述第二斜部所需的最小量。

11.根据权利要求8所述的连接器系统，其中，当所述接触销插入所述杯部中时，所述第一凹槽定位成比所述第二凹槽更朝向所述杯部的封闭端。

12.根据权利要求1所述的连接器系统，其中，所述杯部包括在所述杯部的封闭端进入所述杯部的壁中的底切部。

13.根据权利要求1所述的连接器系统，其中，所述插座还包括用于将所述杯部电连接且机械连接至电极的固定部。

14.根据权利要求13所述的连接器系统，其中，所述杯部和所述固定部一体地形成为一件。

15.根据权利要求1所述的连接器系统，其中，所述杯部的所述齿被硬质阳极氧化，并且，所述杯部的所述第一接触部被导电性地电镀。

16.根据权利要求1所述的连接器系统，其中，所述连接器系统能够承载100A的电流，同时呈现不超过0.25mOhm的电阻。

17.根据上述权利要求中的任一项所述的连接器系统，其中，所述接触销和所述杯部配置成使得在将所述接触销插入所述杯部中之后，具有沿着所述杯部的轴线的至少1.8mm的长度的空腔存在于所述接触销的端和所述杯部的端之间。