CN103534878B - 连接器和连接器系统 - Google Patents

Abstract

一种连接器系统包括设置有一壳体的一第一连接器。所述壳体固持设置有与一凹槽相邻的一孔的一端子。一球体位于所述凹槽内且被所述端子限制，但是设置为部分地伸出所述孔。一第二连接器包括一接触部以及一磁吸引元件。在操作中，当所述第一、第二连接器在一对接位置时，所述球体由于一磁力被吸向所述磁吸引元件且部分地伸出所述孔，从而与所述接触部接合，将所述端子和所述接触部电连接。

Description

连接器和连接器系统

相关申请的参考

本申请主张于2010年5月13日提交的美国临时专利申请61/486094的优先权，该临时申请通过援引其整体并入本文。

技术领域

本申请涉及一种电连接器，更具体而言涉及一种适用于需要更高插拔次数的应用的连接器。

背景技术

连接器通常设置用于低插拔次数的应用。例如，许多输入/输出(IO)连接器预期接受相对较低的插拔次数。但是，某些应用需要显著更多的插拔次数。便携式电子设备(诸如以笔记本电脑和移动电话为例)，由于其电源需求一天可接受多次插拔。同样地，如果不是更多的话，医疗器械可能一天需要插拔至少一次。在两年或三年的周期内，这可能使一连接器接受超过1000次插拔。

现有的解决使一连接器适用更高插拔次数的需要的某些标准方法为使用更耐用的(且通常更昂贵的)镀层或更宽的接触面积。但是，当从提供小型设备及降低成本的持续压力的角度来看时，这将成为问题。已设想过磁体接口。例如，美国专利公布号2010/0197148公开了将一磁体设置于一凹槽中的构思，磁体设置为压制一柔性电路，从而柔性电路与插拔接口的一相对侧上的接触部电连接。此外，某些设计已经建议简单采用两个固定接触部之间的一磁连接。但是，这两种设计都不是特别适用于一壳体以一滑动方式接合于一第二壳体的应用。因此，某些人群将会关注适用于高插拔次数的连接器的进一步改进。

发明内容

一种连接器包括一壳体以及一由所述壳体固持的端子。所述端子包括与一凹槽相邻的一孔。一球体位于所述凹槽内。当所述连接器位于与由一对接连接器提供的一磁吸引元件相邻时，所述球体被吸向所述磁吸引元件且设置为部分地伸出所述孔，从而与一相对的连接器上的一接触部接合，由此提供所述端子和所述接触部之间的电连接。

附图说明

参考以下结合附图的说明可以最佳地理解本发明的结构和运作的组成和方式以及其目的和优点，其中相似的附图标记表示类似的部件，且在附图中：

图1为由安装于一壳体的第一及第二连接器形成的电源连接器的一后视立体图；

图2为所述壳体的一前视立体图；

图3为所述两个连接器中之一的一前视立体图；

图4为图3的连接器的一后视立体分解图；

图5为图3的连接器的一后视立体图；

图6为沿图1中的线6-6作出的电源连接器的一剖视图；

图7为图3的连接器和图2示出的壳体对接在一起的一剖开立体图；

图8为示出对接在一起的电源连接器的一剖开立体图；

图9为另一连接器的一前视立体图；

图10为图9的连接器的一前视立体图；

图11为一连接器系统的一简化实施例的一实施例的一立体图；

图12为图11所示的实施例的一侧视图；

图13为图11所示的实施例的一放大图；

图14为图11所示的实施例的一分解立体图；

图15为沿图11中的线15-15作出的一立体剖视图；

图16为沿图11中的线16-16作出的一立体剖视图；

图17为一连接器的一实施例的一简化立体图；以及

图18为一连接器系统的一实施例的一示意图。

具体实施方式

尽管本申请易于表现为不同形式的实施例，但是示出在附图中且在本文中将详细说明的是具体实施例，同时应理解的是本说明书应视为是范例且并非旨在将本申请限制至所示出的和在此所说明的那样。因此，除非另有说明，本文所公开的多个特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的另外的多个组合。虽然本文使用顶、底、上、下等术语，但是这些术语用来便于说明本申请，且不表示用于本申请在使用时的所需方向。

如图所示，一电源连接器20包括经由一绝缘的壳体26对接在一起的一对连接器22、24。连接器22、24能够按照需要用于传输电力或信号。连接器22上的多个特征(features)设置为在提供一有效的电连接的同时为连接器24提供高插拔次数的能力。应注意的是，许多其它的壳体构造也是可行的，同时仍提供所述的益处。

参照图2，壳体26由一上壁28、一对下壁30a、30b，一对侧壁32、34、以及前壁36、后壁38形成。侧壁32连接前壁36和后壁38。侧壁34连接前壁36和后壁38且连接上壁28和下壁30a、30b。下壁30a自前壁36向后延伸而下壁30b自后壁38向前延伸。前壁36相对于壁28、30a、30b、32、34、38的剩余的部分加厚。上壁28、下壁30a、30b、以及前壁36的下端根据需要可成拱型。一凸缘40自前壁36的前边缘围绕其周边向外延伸。

一腔体42形成在壳体26内且具有一第一进入开口44以及一第二进入开口46。腔体42由前壁36的后表面，侧壁32、34的内表面、后壁38的前表面、以及下壁30a、30b的上表面限定。第一进入开口44在尺寸上与腔体42的一侧对应且由前壁36的后边缘、侧壁32的下边缘、后壁38的前边缘、以及下壁30a、30b的上边缘限定。第二进入开口46由下壁30a、30b之间的空间来提供。第二进入开口46小于第一进入开口44。如本文讨论的，连接器24可插入腔体42。一细长的突出部48自后壁38的前表面沿其宽度向前延伸。突出部48形成一键，该键与本文所述的连接器24上的一对应的键槽50对接。突出部48优选为拱型，但是，其可为线型。

一对插槽52、54设置为贯穿上壁28且与腔体42连通。一通道56穿过加厚的前壁36且与腔体42连通。通道56的前边缘形成与第一进入开口44垂直的一进入开口57。通道56的上、下表面优选为拱型且优选自通道56的前端至通道56的后端向内渐缩。根据需要，通道56的侧表面自通道56的前端至通道56的后端可向内渐缩。通道56的宽度小于腔体42。如本文所述，连接器22可插入通道56。

参照图3至图5，连接器22具有一绝缘本体，该绝缘本体由一上壁58、一下壁60、将上壁58、下壁60的外边缘连接在一起的一对侧壁62、64、以及将上壁58、下壁60、侧壁62、64的后边缘连接在一起的一后壁66形成。壁58、60、62、64的外表面反映(mirror)形成通道56的那些表面的形状。壁58、60、62、64、66的内表面限定一腔体68，该腔体在上壁58、下壁60、侧壁62、64的前边缘具有一进入开口70。

一突出部72于上壁58后端自上壁58向上延伸。突出部72具有沿其后端的一斜切表面74且当连接器22安装于壳体26时能够插入插槽52。后壁66具有多个间隔开的安装凸缘76，安装凸缘76自后壁66垂直地延伸且自后壁66的前表面向前延伸进入腔体68。一插槽78设置为贯穿位于各安装凸缘76的正上方的后壁66。一凹部79设置在位于各插槽78正下方的后壁66的后表面。一凹槽80设置在凹部79的中心。

参照图6至图8，一球体82安装在各凹槽80内。各球体82可涂有一导电涂层，诸如一层薄的铜以有助于控制阻抗。

一端子84安装穿过各插槽78且靠接各自的安装凸缘76及后壁66的后表面。如图所示，各端子84包括连接于一下脚部88的一上脚部86。各端子84的下脚部88可垂直于上脚部86。各下脚部88具有设置为贯穿其的一孔90。各个端子84安装在各自的插槽78内，从而上脚部86延伸穿过插槽78且安放在相应的安装凸缘76上，而下脚部88安放在各自的凹部79内且覆盖相应的凹槽80。球体82位于所述凹槽80内且能部分地伸出孔90，但是不能完全地穿过孔90。结果，球体82被下脚部88限制在凹槽80内。各上脚部86示出为包括用于与后壁66的前表面接合的一保持部(retentionfeature)91，以防止一旦连接到连接器24时端子84移动。

参照图8至图10，连接器24大体为T型横截面，从而一下壁92自一上壁94的中间向下延伸。各壁92、94为绝缘性的。上壁94由一前表面96、一后表面98、一上表面100、下壁92各侧上的下表面102a、102b、以及相对的侧表面104、106限定。上表面100的形状反映壳体26的上壁28下侧的表面的形状，且因此优选为拱型。下表面102a、102b的形状反映下壁30a、30b的上表面的形状，且因此优选为拱型。后表面98具有在侧表面106开始但在侧表面104前终止的细长的键槽50。上壁94的尺寸设置为填充腔体42且下壁92的尺寸设置为填充第二进入开口46。上壁94的前边缘优选具有圆角或倒角108。

连接器24具有设置在其内的一柔性电路110。柔性电路110在上壁94的前表面96处开始、延伸穿过连接器24、并从下壁92的下表面112出来。柔性电路110具有设置在上壁94的前表面96上的多个导电垫114(图9中示出三个)。如图8所示，如果球体82是磁体，则可由铁素体基材料形成的一磁吸引元件116由上壁94固持且与一对应的导电垫114对准。

为了将连接器22、24彼此且与壳体26组装在一起，通过将连接器22的后端插入通道56且将连接器22推进壳体26直至突出部72进入上壁28的插槽52内，连接器22首先被插入壳体26。球体82可部分地伸入腔体42。

接下来，连接器24滑动进入腔体42，同时上壁94的圆角或倒角108穿过第一进入开口44进入腔体42且下壁92穿过第二进入开口46的一端进入第二进入开口46。下壁92自第二进入开口46向下延伸。壳体26上的突出部48与连接器24上的键槽50对接，以确保连接器24在正确的方向上插入壳体26。一旦前表面96接合于球体82，球体82沿连接器24的前表面96滚动。这减小了导电垫114的磨损，因为球体82的滚动动作最大限度地减少了在连接器22，24的对接及分离过程中的连接器22、24之间的摩擦磨损。因为壳体26的上壁28、下壁30a、30b及连接器24的表面100、102a、102b为拱型，所以连接器24当其插入壳体26中时绕壳体26的一中心点旋转。

当连接器24完全插入壳体26时，磁吸引元件116吸引球体82使球体82接合于导电垫114，以完成端子84和导电垫114之间的电连接。如果必要的话，端子84的下脚部88可弯曲远离连接器22的后壁66以补偿端子84和导电垫114之间因制造和/或设计上的限制造成的任何公差(预期是固定的)。因此，电力能自一电源(未示出)流经导电垫114、流经导电的球体82且流经端子84，从而形成一可靠的电连接。球体82上的导电涂层减小了电阻且提高了导电性。

能够认识到的是，球体82可以是磁体基或铁素体基中的一者而磁吸引元件116可为另一者。此外，应当理解的是，两者都可以是磁体基。尽管柔性电路110示出为支撑导电垫114，但是所述导电垫114可容易地由一现有端子来提供。

尽管突出部48示出处于壳体26上而键槽50示出处于连接器24上，但是这两个部件的位置可以互换。另外，尽管连接器22、24及壳体26示出为具有拱型壁，但是若需要，这些壁可以为平坦的。

参照图11至图17，示出一连接器系统120的一简化实施例。一第一连接器160包括固持一端子180的一壳体170。壳体170包括固持一球体190的一凹槽175，该球体优选为圆球形。端子180包括一孔182。一指状部185位于孔182内。在操作时，孔182与一第二连接器相邻，所述第二连接器包括与一磁吸引元件150相邻的一接触部135。球体190被吸向磁吸引元件150且由此完成端子180和接触部135之间的一电通路。

应该注意的是，在一实施例中，接触部135由可位于一壳体上(未示出)的一元件130固持。接触部135可为一第二端子，第二端子由设置有与接触部135相邻的一磁吸引元件150的一绝缘壳体固持。例如，接触部可为附有一镀层的一铜基端子。可替代地，磁吸引元件150可用作端子(由此将接触部和磁吸引元件组合)且可电镀以有助于防止磁吸引元件150的表面的腐蚀。可以认识到的是，如果球体190是磁体，则磁吸引元件150可为一铁素体基材料，或如果球体190为铁素体基材料，则磁吸引元件150可为磁体。此外，根据需要，球体190和磁吸引元件150两者都可由磁体材料形成。

为了有助于确保使端子180和接触部135之间保持电连接，当球体190朝向接触部135移动时，球体190压靠指状部185且使指状部185变形。这样，端子180和接触部135之间的公差得以补偿。当然，如上所述，端子180也可朝向接触部变形以补偿可能的公差。或者，第一、第二端子可被制造成使公差不是一个问题。但是，人们一般预期这种精心制造将过于昂贵，因此具有一定程度的灵活性来保证公差才是合乎需要的。将所述凹槽的尺寸设置为使球体保持在非常靠近所述孔是有益的。

图18示出一连接器系统300的一示意图。一第一连接器310包括一第一连接部317而第二连接器320包括一第二连接部325。所述第一连接器310设置成与所述第二连接器320对接，从而第一连接部317、第二连接部325彼此对准。所述第一、第二连接部317、325中之一包括具有定位成与一凹槽相邻的一孔的一端子，而另一个连接部包括与磁吸引元件对准的一接触部。所述凹槽包括设置为能部分地伸出所述孔且被磁吸引元件吸引的一球体。由此，以与上文讨论的类似的一方式，第一连接器310和第二连接器320的对接使所述球体建立所述端子和所述接触部之间的一电连接。

应注意的是，所述连接器系统适用于一宽范围的构造。例如，除非另有说明，不要求所述第一、第二连接器之间存在一滑动接合。

尽管示出并说明了某些实施例，但是可想到的是，在不脱离随附权利要求的精神和范围内，本领域技术人员可以作出各种各样的修改。

Claims (9)

1.一种连接器，包括：

一壳体，设置有一凹槽；

一端子，由所述壳体固持，所述端子包括与所述凹槽对准的一孔；

一球体，位于所述凹槽内，所述球体为一磁体；所述端子被设置为将所述球体限制在所述凹槽内，其中，所述球体的尺寸被设置为能够部分地伸出所述孔，从而在操作时，使所述孔位于与一接触部相邻且一磁吸引元件使所述球体伸出所述孔。

2.一种连接器，包括：

一壳体，设置有一凹槽；

一端子，由所述壳体固持，所述端子包括与所述凹槽对准的一孔；

一球体，位于所述凹槽内，所述球体为一铁素体基材料；所述端子被设置为将所述球体限制在所述凹槽内，其中，所述球体的尺寸被设置为能够部分地伸出所述孔，从而在操作时，使所述孔位于与一接触部相邻且一磁吸引元件使所述球体伸出所述孔。

3.如权利要求1或2所述的连接器，其中，所述端子被设置为当所述球体被吸向所述接触部时变形。

4.如权利要求1或2所述的连接器，其中，所述端子包括位于所述孔内的一指状部，所述指状部被设置为当所述球体被吸向所述接触部时朝向所述接触部变形。

5.一种连接器系统，包括

一第一壳体，包括一凹槽；

一第一端子，由所述壳体固持并具有一孔，所述孔与所述凹槽对准；

一球体，位于所述凹槽内；

一第二壳体；

一接触部，由所述第二壳体固持；以及

一磁吸引元件，与所述接触部对准，所述球体和所述磁吸引元件中的至少一者为一磁体，另一者为一磁体，其中，所述第一壳体与所述第二壳体相邻，使得所述孔与所述接触部对准且所述球体被吸向所述磁吸引元件，由此形成所述端子和所述接触部之间的一电连接。

6.一种连接器系统，包括

一第一壳体，包括一凹槽；

一第一端子，由所述壳体固持并具有一孔，所述孔与所述凹槽对准；

一球体，位于所述凹槽内；

一第二壳体；

一接触部，由所述第二壳体固持；以及

一磁吸引元件，与所述接触部对准，所述球体和所述磁吸引元件中的至少一者为一磁体，另一者为一铁素体基材料，其中，所述第一壳体与所述第二壳体相邻，使得所述孔与所述接触部对准且所述球体被吸向所述磁吸引元件，由此形成所述端子和所述接触部之间的一电连接。

7.如权利要求5或6所述的连接器系统，其中，所述球体为一磁体。

8.如权利要求5或6所述的连接器系统，其中，所述端子被设置为朝向所述接触部变形。

9.如权利要求5或6所述的连接器系统，其中，所述端子包括位于所述孔内的一指状部，所述指状部被设置为在所述球体的位置范围内变形且保持所述端子和所述球体之间的电连接。