CN103633490A - 一种无锁紧组件的连接器可靠插接机构及其装配方法和对接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无锁紧组件的连接器可靠插接机构,包括设备本体、电池盒以及分别设置在设备本体上的连接器插座组件和设置在电池盒内的连接器插头组件,所述连接器插头组件包括连接器插头、连接器插头限位件以及压缩机构,在所述连接器插头限位件上设置有安装槽,所述连接器插头置于安装槽内,所述连接器插头与连接器插座组件对应,所述连接器插头在安装槽内竖直方向上有移动空间,所述压缩机构设置在连接器插头上方并将其压紧。本发明实现了连接器之间的可靠插接,打破了传统的连接器插接锁紧方式,实现连接器手动快速拆装及更换,同时避免了宇航员在空间微重力环境下使用工具不方便、紧固件在舱内飘浮游弋可能影响宇航员生命安全等不利因素。
Description
技术领域
本发明属于无法使用锁紧组件情况下的连接器对接领域,特别涉及一种无锁紧组件的连接器可靠插接机构及其装配方法和对接方法。
背景技术
连接器作为电气仪器设备与系统实现电气接口连接的最主要元器件之一,广泛应用于航天、航空、兵器、电子等工程技术领域,它承担电气系统之间以及内部信号传输的功能,是电气连接的关键元件,同时它的可靠插接尤为重要。
连接器的可靠插接最常规的方式是在连接器插头与插座达到规定的对接高度后,通过连接器插座法兰盘两端的阴性锁紧组件以及连接器插头法兰盘两端的阳性锁紧组件进行锁紧固定,或是通过对接插头部分的内螺纹以及插座部分的外螺纹进行锁紧。传统的连接器可靠插接通常要求有足够大的操作空间,同时还需要操作者使用扳手或改锥等工具对其进行锁紧,但是在多数工程应用领域的使用工况下,例如空间站内微重力环境下,宇航员使用工具不方便、工具或紧固件会在舱内飘浮游弋,直接影响宇航员的人身安全;又如操作空间受限的工况下,即无法使用工具或手动操作空间等都受限的情况下,传统的连接器可靠插接方法已不能完全满足现代工程应用领域的要求。
发明内容
本发明的目的在于:针对上述存在的技术问题,提供一种电气系统之间电气信号接口插接时,在无法使用工具或手动操作空间等都受限的情况下,实现无锁紧组件的连接器可靠插接机构及其装配方法和对接方法。
本发明方法的技术解决方案是:一种无锁紧组件的连接器可靠插接机构,包括设备本体、电池盒以及分别设置在设备本体上的连接器插座组件和设置在电池盒内的连接器插头组件,其特征在于:所述连接器插头组件包括连接器插头、连接器插头限位件以及压缩机构,在所述连接器插头限位件上设置有安装槽,在所述安装槽下方设置有与之连通的对接开口,所述连接器插头置于安装槽内,所述连接器插头的对接端置于对接开口处且与设备本体上的连接器插座组件对应,所述连接器插头在安装槽内竖直方向上有移动空间,所述压缩机构设置在连接器插头上方并将其压紧,所述连接器插头限位件与电池盒连接,通过电池盒内侧端面与连接器插头限位件的安装槽共同配合对连接器插头的前后方向进行限位,通过压缩机构对连接器插头的作用对连接器插头的左右及上下方向进行限位。
本发明所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构,其所述压缩机构包括压缩弹簧以及弹簧定位定向件,在所述连接器插头限位件上、安装槽上方设置有与之连通的弹簧安装孔,所述连接器插头两端的法兰盘置于安装槽的安装凸台上,所述弹簧定位定向件下部大端的定位柱置于连接器插头两端法兰盘的安装孔内,所述压缩弹簧置于电池盒上的弹簧安装孔内,所述压缩弹簧下端套装于弹簧定位定向件上部小端的定位柱上,其上端抵靠在电池盒内端面,所述压缩弹簧处于压缩状态,所述压缩弹簧将连接器插头压紧在安装槽的安装凸台上。
本发明所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构,其所述连接器插座组件包括连接器插座以及固定在设备本体上的凸台接口,所述连接器插座通过连接螺钉与凸台接口连接,所述连接器插座与连接器插头组件中的连接器插头对应。
本发明所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构,其在所述电池盒两端设置有滚花螺钉,在所述设备本体上设置有与滚花螺钉配合连接的螺纹孔,所述设备本体和电池盒通过滚花螺钉连接在一起。
一种如上述权利要求所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的装配方法,其特征在于:包括以下装配步骤:
a)、将连接器插头限位件倒置,即连接器插头限位件的对接开口方向朝上,分别将两个弹簧定位定向件小端的定位柱朝下放入连接器插头限位件的两个弹簧安装孔内;
b)、将连接器插头的对接面朝上,使连接器插头两端的法兰盘放入连接器插头限位件的安装槽,并让连接器插头自由落下,所述连接器插头两端法兰盘上的安装孔套装于弹簧定位定向件大端的定位柱上;
c)、将经过步骤b)装配后的结构倒置,即连接器插头对接面朝下,分别将两个压缩弹簧放入连接器插头限位件的两个弹簧安装孔中,所述压缩弹簧下端自动套落于弹簧定位定向件上且套装于弹簧定位定向件小端的定位柱上;
d)、将连接器插头限位件通过连接件与电池盒连接,使电池盒内侧端面与连接器插头限位件的安装槽内壁共同作用下,使连接器插头的法兰盘在前后方向得以限位,在压缩弹簧压缩后所产生的压缩弹力及弹簧定位定向件所受力的传递作用下,确保连接器插头的法兰盘在左右及上下方向得以限位。
本发明所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的装配方法,其在所述步骤b)中,所述连接器插头限位件中部的腰形安装槽的总高度为5mm,弹簧定位定向件放入连接器插头限位件中之后露在安装槽内的高度为2.5mm,故连接器插头限位件中部的腰形安装槽的两端区域内可放入连接器插头的法兰盘厚度最大为2.5mm,所选用的连接器插头法兰盘的厚度为2.4mm,满足装配要求,将连接器插头两端的法兰盘放入连接器插头限位件安装槽两端的剩余高度2.5mm区域内。
本发明所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的装配方法,其所述连接器插头限位件安装槽的设计深度为8mm,所述连接器插头法兰盘的宽度为7.6mm,将所述连接器插头的法兰盘内侧壁推至连接器插头限位件安装槽的内壁,并让连接器插头自由落下,两个弹簧定位定向件的大端Φ2mm的定位柱包络于连接器插头法兰盘上Φ2.3mm的安装孔内。
本发明所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的装配方法,其在所述步骤c)中,分别将两个压缩弹簧放入连接器插头限位件上端两个Φ3mm的通孔内,其中压缩弹簧的直径为Φ2.4mm,则压缩弹簧可通过连接器插头限位件上的通孔自动套落于弹簧定位定向件上,此时压缩弹簧处于自由状态,压缩弹簧的有效圈数为18.5圈,自由高度为15mm,从连接器插头限位件上端面到弹簧定位定向件的小端Φ1.3mm的定位柱根部的距离为11.2mm,则压缩弹簧自由状态下超出连接器插头限位件上端面的距离为3.8mm,当连接器插头限位件与电池盒连接后,所述压缩弹簧处于被压缩3.8mm后的压缩状态。
一种如上述权利要求所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的对接方法,其特征在于:当连接器插座组件与连接器插头组件进行接口对应装配时,连接器插头的接口与连接器插座的接口分别在前后、左右、上下三个方向一一对应,在无通用阴性或阳性锁紧用紧固件的情况下实现了连接器插头与连接器插座的方便插接及可靠对接。
本发明所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的对接方法,其将连接器插座组件的连接器插头与连接器插头组件的连接器插座对准插接,在插接过程中,由于连接器插头与连接器插座之间的摩擦力,会使连接器插头克服压缩弹簧的压力而向上移动,随着连接器插头的不断插入以及压缩弹簧的不断压缩,压缩弹簧的弹力会大于连接器插头插入连接器插座时的摩擦力,从而将连接器插头向下压,当电池盒下端面与设备本体上端面接触后,压缩弹簧继续将连接器插头往下压,直到将连接器插头压至与连接器插头限位件安装槽的安装凸台上为止,保证连接器插头与连接器插座的可靠对接。
本发明针对空间站人机工效学设计要求进行分析研究,并进行了详细的力学分析,计算并设计了对称的压缩弹簧组、弹簧定位定向件以及连接器插头限位件达到了连接器的有效对接深度,实现了连接器之间的可靠插接,打破了传统的连接器插接锁紧方式,实现电池组本体的手动快速拆装及更换,同时避免了宇航员在空间微重力环境下使用工具不方便、紧固件在舱内飘浮游弋可能影响宇航员生命安全等不利因素。
附图说明
图1和图2是本发明中连接器插接前各组件独立接口的装配状态图。
图3和图4是本发明中插接机构的剖视图。
图5是图3中A部放大图。
图6是图4中B部放大图。
图中标记:1为设备本体,2为电池盒,3为连接器插头,4为连接器插头限位件,5为滚花螺钉,6为连接螺钉,7为安装槽,8为对接开口,9为压缩弹簧,10为弹簧定位定向件,11为弹簧安装孔,12为法兰盘,13为安装孔,14为连接器插座,15为凸台接口。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1-6所示,一种无锁紧组件的连接器可靠插接机构,包括设备本体1、电池盒2以及分别设置在设备本体1上的连接器插座组件和设置在电池盒2内的连接器插头组件,在所述电池盒2两端设置有滚花螺钉5,在所述设备本体1上设置有与滚花螺钉5配合连接的螺纹孔,所述设备本体1和电池盒2通过滚花螺钉5连接在一起。
所述连接器插座组件包括连接器插座14以及固定在设备本体1上的凸台接口15,所述连接器插座14通过连接螺钉6与凸台接口15连接,所述连接器插座14与连接器插头组件中的连接器插头3对应;所述连接器插头组件包括连接器插头3、连接器插头限位件4以及压缩机构,在所述连接器插头限位件4上设置有安装槽7,在所述安装槽7下方设置有与之连通的对接开口8,所述连接器插头3置于安装槽7内,所述连接器插头3的对接端置于对接开口8处且与设备本体1上的连接器插座组件对应,所述连接器插头3在安装槽7内竖直方向上有移动空间,所述压缩机构设置在连接器插头3上方并将其压紧,所述连接器插头限位件4与电池盒2连接,通过电池盒2内侧端面与连接器插头限位件4的安装槽7共同配合对连接器插头3的前后方向进行限位,通过压缩机构对连接器插头3的作用对连接器插头3的左右及上下方向进行限位。
其中,所述压缩机构包括压缩弹簧9以及弹簧定位定向件10,在所述连接器插头限位件4上、安装槽7上方设置有与之连通的弹簧安装孔11,所述连接器插头3两端的法兰盘12置于安装槽7的安装凸台上,所述弹簧定位定向件10下部大端的定位柱置于连接器插头3两端法兰盘12的安装孔13内,所述压缩弹簧9置于电池盒2上的弹簧安装孔11内,所述压缩弹簧9下端套装于弹簧定位定向件10上部小端的定位柱上,其上端抵靠在电池盒2内端面,所述压缩弹簧9处于压缩状态,所述压缩弹簧9将连接器插头3压紧在安装槽7的安装凸台上。
一种如上述所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的装配方法,包括以下装配步骤:
a)、将连接器插头限位件倒置,即连接器插头限位件的对接开口方向朝上,分别将两个弹簧定位定向件的小端Φ1.3mm的定位柱朝下放入连接器插头限位件的两个弹簧安装孔内。
b)、将连接器插头的对接面朝上,使连接器插头两端的法兰盘放入连接器插头限位件的安装槽,并让连接器插头自由落下,所述连接器插头两端法兰盘上的安装孔套装于弹簧定位定向件大端的定位柱上,所述连接器插头限位件中部的腰形安装槽的总高度为5mm,弹簧定位定向件放入连接器插头限位件中之后露在安装槽内的高度为2.5mm,故连接器插头限位件中部的腰形安装槽的两端区域内可放入连接器插头的法兰盘厚度最大为2.5mm,所选用的连接器插头法兰盘的厚度为2.4mm,满足装配要求,将连接器插头两端的法兰盘放入连接器插头限位件安装槽两端的剩余高度2.5mm区域内;所述连接器插头限位件安装槽的设计深度为8mm,所述连接器插头法兰盘的宽度为7.6mm,将所述连接器插头的法兰盘内侧壁推至连接器插头限位件安装槽的内壁,并让连接器插头自由落下,两个弹簧定位定向件的大端Φ2mm的定位柱包络于连接器插头法兰盘上Φ2.3mm的安装孔内。
c)、将经过步骤b)装配后的结构倒置,即连接器插头对接面朝下,分别将两个压缩弹簧放入连接器插头限位件的两个弹簧安装孔中,所述压缩弹簧下端自动套落于弹簧定位定向件上且套装于弹簧定位定向件小端的定位柱上。分别将两个压缩弹簧放入连接器插头限位件上端两个Φ3mm的通孔内,其中压缩弹簧的材料直径为Φ0.4mm,中径为Φ2mm,即最大外径为Φ2.4mm,则压缩弹簧可通过连接器插头限位件上的通孔自动套落于弹簧定位定向件上,此时压缩弹簧处于自由状态,压缩弹簧的有效圈数为18.5圈,自由高度为15mm,从连接器插头限位件上端面到弹簧定位定向件的小端Φ1.3mm的定位柱根部的距离为11.2mm,则压缩弹簧自由状态下超出连接器插头限位件上端面的距离为3.8mm,当连接器插头限位件与电池盒连接后,所述压缩弹簧处于被压缩3.8mm后的压缩状态。
d)、将连接器插头限位件通过连接件与电池盒连接,使电池盒内侧端面与连接器插头限位件的安装槽内壁共同作用下,使连接器插头的法兰盘在前后方向得以限位,在压缩弹簧压缩后所产生的压缩弹力及弹簧定位定向件所受力的传递作用下,确保连接器插头的法兰盘在左右及上下方向得以限位。
一种如上述所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的对接方法,当连接器插座组件与连接器插头组件进行接口对应装配时,连接器插头的接口与连接器插座的接口分别在前后、左右、上下三个方向一一对应,在无通用阴性或阳性锁紧用紧固件的情况下实现了连接器插头与连接器插座的方便插接及可靠对接。
将连接器插座组件的连接器插头与连接器插头组件的连接器插座对准插接,在插接过程中,由于连接器插头与连接器插座之间的摩擦力,会使连接器插头克服压缩弹簧的压力而向上移动,随着连接器插头的不断插入以及压缩弹簧的不断压缩,压缩弹簧的弹力会大于连接器插头插入连接器插座时的摩擦力,从而将连接器插头向下压,当电池盒下端面与设备本体上端面接触后,压缩弹簧继续将连接器插头往下压,直到将连接器插头压至与连接器插头限位件安装槽的安装凸台上为止,保证连接器插头与连接器插座的可靠对接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无锁紧组件的连接器可靠插接机构,包括设备本体(1)、电池盒(2)以及分别设置在设备本体(1)上的连接器插座组件和设置在电池盒(2)内的连接器插头组件,其特征在于:所述连接器插头组件包括连接器插头(3)、连接器插头限位件(4)以及压缩机构,在所述连接器插头限位件(4)上设置有安装槽(7),在所述安装槽(7)下方设置有与之连通的对接开口(8),所述连接器插头(3)置于安装槽(7)内,所述连接器插头(3)的对接端置于对接开口(8)处且与设备本体(1)上的连接器插座组件对应,所述连接器插头(3)在安装槽(7)内竖直方向上有移动空间,所述压缩机构设置在连接器插头(3)上方并将其压紧,所述连接器插头限位件(4)与电池盒(2)连接,通过电池盒(2)内侧端面与连接器插头限位件(4)的安装槽(7)共同配合对连接器插头(3)的前后方向进行限位,通过压缩机构对连接器插头(3)的作用对连接器插头(3)的左右及上下方向进行限位。
2.根据权利要求1所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构,其特征在于:所述压缩机构包括压缩弹簧(9)以及弹簧定位定向件(10),在所述连接器插头限位件(4)上、安装槽(7)上方设置有与之连通的弹簧安装孔(11),所述连接器插头(3)两端的法兰盘(12)置于安装槽(7)的安装凸台上,所述弹簧定位定向件(10)下部大端的定位柱置于连接器插头(3)两端法兰盘(12)的安装孔(13)内,所述压缩弹簧(9)置于电池盒(2)上的弹簧安装孔(11)内,所述压缩弹簧(9)下端套装于弹簧定位定向件(10)上部小端的定位柱上,其上端抵靠在电池盒(2)内端面,所述压缩弹簧(9)处于压缩状态,所述压缩弹簧(9)将连接器插头(3)压紧在安装槽(7)的安装凸台上。
3.根据权利要求1或2所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构,其特征在于:所述连接器插座组件包括连接器插座(14)以及固定在设备本体(1)上的凸台接口(15),所述连接器插座(14)通过连接螺钉(6)与凸台接口(15)连接,所述连接器插座(14)与连接器插头组件中的连接器插头(3)对应。
4.根据权利要求3所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构,其特征在于:在所述电池盒(2)两端设置有滚花螺钉(5),在所述设备本体(1)上设置有与滚花螺钉(5)配合连接的螺纹孔,所述设备本体(1)和电池盒(2)通过滚花螺钉(5)连接在一起。
5.一种如上述权利要求所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的装配方法,其特征在于:包括以下装配步骤:
a)、将连接器插头限位件倒置,即连接器插头限位件的对接开口方向朝上,分别将两个弹簧定位定向件小端的定位柱朝下放入连接器插头限位件的两个弹簧安装孔内;
b)、将连接器插头的对接面朝上,使连接器插头两端的法兰盘放入连接器插头限位件的安装槽,并让连接器插头自由落下,所述连接器插头两端法兰盘上的安装孔套装于弹簧定位定向件大端的定位柱上;
c)、将经过步骤b)装配后的结构倒置,即连接器插头对接面朝下,分别将两个压缩弹簧放入连接器插头限位件的两个弹簧安装孔中,所述压缩弹簧下端自动套落于弹簧定位定向件上且套装于弹簧定位定向件小端的定位柱上;
d)、将连接器插头限位件通过连接件与电池盒连接,使电池盒内侧端面与连接器插头限位件的安装槽内壁共同作用下,使连接器插头的法兰盘在前后方向得以限位,在压缩弹簧压缩后所产生的压缩弹力及弹簧定位定向件所受力的传递作用下,确保连接器插头的法兰盘在左右及上下方向得以限位。
6.根据权利要求5所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的装配方法,其特征在于:在所述步骤b)中,所述连接器插头限位件中部的腰形安装槽的总高度为5mm,弹簧定位定向件放入连接器插头限位件中之后露在安装槽内的高度为2.5mm,故连接器插头限位件中部的腰形安装槽的两端区域内可放入连接器插头的法兰盘厚度最大为2.5mm,所选用的连接器插头法兰盘的厚度为2.4mm,满足装配要求,将连接器插头两端的法兰盘放入连接器插头限位件安装槽两端的剩余高度2.5mm区域内。
7.根据权利要求6所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的装配方法,其特征在于:所述连接器插头限位件安装槽的设计深度为8mm,所述连接器插头法兰盘的宽度为7.6mm,将所述连接器插头的法兰盘内侧壁推至连接器插头限位件安装槽的内壁,并让连接器插头自由落下,两个弹簧定位定向件的大端Φ2mm的定位柱包络于连接器插头法兰盘上Φ2.3mm的安装孔内。
8.根据权利要求5、6或7所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的装配方法,其特征在于:在所述步骤c)中,分别将两个压缩弹簧放入连接器插头限位件上端两个Φ3mm的通孔内,其中压缩弹簧的直径为Φ2.4mm,则压缩弹簧可通过连接器插头限位件上的通孔自动套落于弹簧定位定向件上,此时压缩弹簧处于自由状态,压缩弹簧的有效圈数为18.5圈,自由高度为15mm,从连接器插头限位件上端面到弹簧定位定向件的小端Φ1.3mm的定位柱根部的距离为11.2mm,则压缩弹簧自由状态下超出连接器插头限位件上端面的距离为3.8mm,当连接器插头限位件与电池盒连接后,所述压缩弹簧处于被压缩3.8mm后的压缩状态。
9.一种如上述权利要求所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的对接方法,其特征在于:当连接器插座组件与连接器插头组件进行接口对应装配时,连接器插头的接口与连接器插座的接口分别在前后、左右、上下三个方向一一对应,在无通用阴性或阳性锁紧用紧固件的情况下实现了连接器插头与连接器插座的方便插接及可靠对接。
10.根据权利要求9所述的无锁紧组件的连接器可靠插接机构的对接方法,其特征在于:将连接器插座组件的连接器插头与连接器插头组件的连接器插座对准插接,在插接过程中,由于连接器插头与连接器插座之间的摩擦力,会使连接器插头克服压缩弹簧的压力而向上移动,随着连接器插头的不断插入以及压缩弹簧的不断压缩,压缩弹簧的弹力会大于连接器插头插入连接器插座时的摩擦力,从而将连接器插头向下压,当电池盒下端面与设备本体上端面接触后,压缩弹簧继续将连接器插头往下压,直到将连接器插头压至与连接器插头限位件安装槽的安装凸台上为止,保证连接器插头与连接器插座的可靠对接。
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