CN103633502B - 一种端面接触充放电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种端面接触充放电连接器。现有端面接触的电连接器会出现拉弧现象。本发明包括插座和插头；插座包括底座、浮动板、弹性体、盖板、导向套、塔簧和动触头组件；浮动板设置在浮动板安装腔内，每个弹性体安装腔内设置有一个弹性体；动触头组件包括动触头绝缘体、动触头、压簧和轴用挡圈；每个动触头绝缘体的凸缘部分均通过螺栓与浮动板连接；动触头的一端设置有压簧安装轴，压簧安装轴穿过动触头绝缘体的动触头安装孔；插头包括安装面板和定触头组件；定触头组件包括定触头、定触头前绝缘体和定触头后绝缘体；插头上的每个导向柱伸入插座对应的导向套中。本发明可实现位移补偿功能和角度补偿功能，降低了拉弧的风险。

Description

一种端面接触充放电连接器

技术领域

本发明属于车辆技术领域，涉及电连接器，尤其涉及新能源汽车中换电模式需要使用的功率、信号混装的接触方式为端面接触的一种充放电连接器。

背景技术

目前市场上已经有接触方式为端面接触的电连接器运用到换电模式的新能源汽车中，用于电池的充电和放电，这种连接器就是充放电连接器。这种充放电连接器由多个单独的连接器与安装面板组成，单独的连接器通过螺钉安装在安装面板上，安装面板分别固定安装在电池箱和车辆上。已经运用的这种充放电连接器在放电时，即在车辆运行过程中会出现拉弧现象，导致整个动力系统不能正常运行，由于拉弧时会灼伤接触件，可能会产生高温，进而引发安全事故。经分析，引起这种现象的原因是连接器的不可靠连接。而导致连接器不可靠连接的原因是车辆运行时，由于路况复杂、驾驶习惯的因素，导致电池箱在电池托架上各个方向来回运动，从而使平行接触的两个面产生了相对位移，损伤了接触件的镀层，从而增加了接触电阻；电池本身质量重达几百千克，长时间放在电池托架上，再加上电池托架会受到来自电池箱的多次冲击，电池托架就有变形，从而使本应平行的两接触面之间产生了夹角；接触电阻的变化及接触面之间的夹角，使车辆在运行时，两接触面上局部区域处于时而接触，时而断开的状态，这样就会出现拉弧现象。而车辆上的电池托架变形是不可避免的，电池箱在托架中运动也是不可避免的，所以只有让充放电连接器具有位移和角度补偿功能才能解决拉弧问题，而已经使用的这种充放电连接器不具有位移和角度补偿功能，可见传统结构的充放电连接器已经不能完全满足新能源汽车的使用要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种端面接触充放电连接器，该充放电连接器可实现位移补偿功能和角度补偿功能。

本发明包括插座和插头。

所述的插座包括底座、浮动板、弹性体、盖板、导向套、塔簧和动触头组件；所述底座的一端开设有浮动板安装腔，浮动板安装腔的边沿开设有多个弹性体安装腔，每个弹性体安装腔均与浮动板安装腔贯通设置；浮动板安装腔的底部开设有动触头组件伸出孔，动触头组件伸出孔的底部开口于底座的另一端端面。所述的浮动板设置在浮动板安装腔内；每个弹性体安装腔内设置有一个弹性体，每个弹性体的一端通过销钉与浮动板连接，另一端与底座固定连接。所述的盖板与底座固定连接，盖板上开设有浮动板凸起伸出孔。

所述浮动板的一个侧面上设置有浮动板凸起，浮动板凸起的内部中空形成插头安装腔，插头安装腔的底部开设有多个动触头组件安装孔；浮动板沿浮动板凸起的外围开设有多个导向套安装孔；动触头组件安装孔和导向套安装孔均贯穿浮动板的另一端面设置，每个导向套安装孔内固定设置有一个导向套；浮动板凸起和导向套的顶部均伸出盖板的浮动板凸起伸出孔外；浮动板的另一侧面外沿处开设有多个底部封闭的塔簧安装孔，每个塔簧安装孔内设置有一个塔簧；每个塔簧的一端与底座的浮动板安装腔底部接触。

所述的动触头组件包括动触头绝缘体、动触头、压簧和轴用挡圈；所述的动触头绝缘体整体呈法兰结构，沿轴心开设有动触头安装孔，动触头安装孔为三级阶梯孔，中间孔的孔径大于两端的端部孔孔径，形成动触头绝缘体头部的动触头限位凸起；每个动触头绝缘体的头部分别伸入浮动板对应的一个动触头组件安装孔内，且每个动触头绝缘体的凸缘部分均通过螺栓与浮动板连接；所述动触头的一端设置有压簧安装轴，压簧安装轴的顶部端面设置有动触头接线端子安装轴，动触头、压簧安装轴与动触头接线端子安装轴一体成型；压簧安装轴的轴径小于动触头的轴径，且大于动触头接线端子安装轴的轴径；压簧套置在压簧安装轴上；压簧安装轴穿过动触头绝缘体的动触头安装孔，头部开设有轴用挡圈槽，轴用挡圈设置在轴用挡圈槽内，轴用挡圈的一个端面与动触头限位凸起的外端面接触，动触头通过压簧及轴用挡圈实现轴向限位；动触头接线端子安装轴伸出底座的动触头组件伸出孔外，头部套置有垫片，且连接有双螺母。

所述的插头包括安装面板和定触头组件；所述的安装面板上开设有多个定触头组件安装孔，定触头组件安装孔的数量与浮动板上的动触头组件安装孔的数量相等，且每个定触头组件安装孔的中心与对应的动触头组件安装孔的中心对齐设置；安装面板上固定设置有多个导向柱，导向柱的数量与导向套安装孔的数量相等。

所述的定触头组件包括定触头、定触头前绝缘体和定触头后绝缘体；所述定触头的一端设置有定触头绝缘体安装轴，定触头绝缘体安装轴的顶部端面设置有定触头接线端子安装轴，定触头、定触头绝缘体安装轴与定触头接线端子安装轴一体成型；定触头绝缘体安装轴的轴径小于定触头的轴径，且大于定触头接线端子安装轴的轴径；定触头前绝缘体为内部中空的两级阶梯轴段，尾部轴段的轴径大于头部轴段的轴径；定触头前绝缘体的头部轴段套置在定触头绝缘体安装轴的尾部，并通过定触头的轴肩实现轴向定位，密封垫套置在定触头前绝缘体的头部轴段上；安装面板的每个定触头组件安装孔内穿过一根定触头绝缘体安装轴，密封垫的一个端面与定触头前绝缘体的轴肩贴紧，另一端面与安装面板的一个面贴紧；每根触头绝缘体安装轴的头部套置有一个定触头后绝缘体，每个定触头后绝缘体通过对应定触头前绝缘体的头部轴段实现轴向定位；每根触头绝缘体安装轴的头部与一个固定螺母螺纹连接，每个固定螺母压紧对应的定触头后绝缘体；每个定触头接线端子安装轴的头部套置有垫片，且连接有双螺母。

所述插头上的每个导向柱伸入插座对应的导向套中，每个定触头前绝缘体的尾部轴段套住对应动触头组件中的动触头。所述的浮动板通过弹性体和塔簧实现空间运动，使得插座和插头之间的夹角为0～10°。

本发明的有益效果：

1、采用端面接触作为接触对的接触方式，可以提高机械寿命；

2、浮动板在竖直方向上具有浮动功能，实现了位移补偿功能，能消除接触面之间的相对运动，有效地保护了接触面上的镀层，保证了接触对的载流能力，提高了接触对的接触可靠性；

3、浮动板在水平方向也具有浮动功能，实现了角度补偿的功能，能消除因电池托架变形而在两接触面之间产生夹角，能保证动触头与定触头的接触面为平行状态，降低了拉弧的风险。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中插座的各零件立体图；

图3为本发明中插座去除盖板后的结构示意图；

图4为图2中浮动板的立体图；

图5为图2中动触头组件的半剖视图；

图6为图2中动触头组件的各零件立体图；

图7为本发明中插头的立体图；

图8为图7中定触头组件的半剖视图；

图9为图7中定触头组件的各零件立体图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种端面接触充放电连接器包括插座1和插头2。

如图2、3和4所示，插座1包括底座1-1、浮动板1-2、弹性体1-3、盖板1-4、导向套1-5、塔簧1-6和动触头组件1-7；底座1-1的一端开设有浮动板安装腔1-1-1，浮动板安装腔1-1-1的边沿开设有四个弹性体安装腔1-1-2，每个弹性体安装腔1-1-2均与浮动板安装腔1-1-1贯通设置；浮动板安装腔1-1-1的底部开设有动触头组件伸出孔1-1-3，动触头组件伸出孔1-1-3的底部开口于底座1-1的另一端端面。浮动板1-2设置在浮动板安装腔1-1-1内；每个弹性体安装腔1-1-2内设置有一个弹性体1-3，每个弹性体1-3的一端通过销钉与浮动板1-2连接，另一端与底座1-1固定连接。盖板1-4与底座1-1固定连接，盖板1-4上开设有浮动板凸起伸出孔1-4-1。

浮动板1-2的一个侧面上设置有浮动板凸起1-2-1，浮动板凸起1-2-1的内部中空形成插头安装腔1-2-2，插头安装腔1-2-2的底部开设有六个动触头组件安装孔1-2-3；浮动板1-2沿浮动板凸起1-2-1的外围开设有两个导向套安装孔1-2-4；动触头组件安装孔1-2-3和导向套安装孔1-2-4均贯穿浮动板1-2的另一端面设置，两个导向套安装孔1-2-4内均固定设置有导向套1-5；浮动板凸起1-2-1和导向套1-5的顶部均伸出盖板的浮动板凸起伸出孔1-4-1外；浮动板1-2的另一侧面外沿处开设有十个底部封闭的塔簧安装孔1-2-5，每个塔簧安装孔1-2-5内设置有一个塔簧1-6；每个塔簧1-6的一端与底座的浮动板安装腔1-1-1底部接触。

如图5和6所示，动触头组件1-7包括动触头绝缘体1-7-1、动触头1-7-2、压簧1-7-3和轴用挡圈1-7-4；动触头绝缘体1-7-1整体呈法兰结构，沿轴心开设有动触头安装孔，动触头安装孔为三级阶梯孔，中间孔的孔径大于两端的端部孔孔径，形成动触头绝缘体头部的动触头限位凸起1-7-5；每个动触头绝缘体1-7-1的头部分别伸入浮动板1-2对应的一个动触头组件安装孔1-2-3内，且每个动触头绝缘体1-7-1的凸缘部分均通过螺栓与浮动板1-2连接；动触头1-7-2的一端设置有压簧安装轴，压簧安装轴的顶部端面设置有动触头接线端子安装轴，动触头1-7-2、压簧安装轴与动触头接线端子安装轴一体成型；压簧安装轴的轴径小于动触头1-7-2的轴径，且大于动触头接线端子安装轴的轴径；压簧1-7-3套置在压簧安装轴上；压簧安装轴穿过动触头绝缘体1-7-1的动触头安装孔，头部开设有轴用挡圈槽，轴用挡圈1-7-4设置在轴用挡圈槽内，轴用挡圈1-7-4的一个端面与动触头限位凸起1-7-5的外端面接触，动触头1-7-2通过压簧1-7-3及轴用挡圈1-7-4实现轴向限位；动触头接线端子安装轴伸出底座的动触头组件伸出孔1-1-3外，头部套置有垫片，且连接有双螺母。

如图7所示，插头2包括安装面板2-1和定触头组件2-2；安装面板2-1上开设有六个定触头组件安装孔，每个定触头组件安装孔的中心与对应的动触头组件安装孔1-2-3的中心对齐设置；安装面板2-1上固定设置有两个导向柱2-3。

如图8和9所示，定触头组件2-2包括定触头2-2-1、定触头前绝缘体2-2-2和定触头后绝缘体2-2-3；定触头2-2-1的一端设置有定触头绝缘体安装轴，定触头绝缘体安装轴的顶部端面设置有定触头接线端子安装轴，定触头2-2-1、定触头绝缘体安装轴与定触头接线端子安装轴一体成型；定触头绝缘体安装轴的轴径小于定触头2-2-1的轴径，且大于定触头接线端子安装轴的轴径；定触头前绝缘体2-2-2为内部中空的两级阶梯轴段，尾部轴段的轴径大于头部轴段的轴径；定触头前绝缘体2-2-2的头部轴段套置在定触头绝缘体安装轴的尾部，并通过定触头2-2-1的轴肩实现轴向定位，密封垫2-2-4套置在定触头前绝缘体2-2-2的头部轴段上；安装面板2-1的每个定触头组件安装孔内穿过一根定触头绝缘体安装轴，密封垫2-2-4的一个端面与定触头前绝缘体2-2-2的轴肩贴紧，另一端面与安装面板2-1的一个面贴紧；每根触头绝缘体安装轴的头部套置有一个定触头后绝缘体2-2-3，每个定触头后绝缘体2-2-3通过对应定触头前绝缘体2-2-2的头部轴段实现轴向定位；每根触头绝缘体安装轴的头部与一个固定螺母2-2-5螺纹连接，每个固定螺母2-2-5压紧对应的定触头后绝缘体2-2-3；每个定触头接线端子安装轴的头部套置有垫片，且连接有双螺母。

如图1和2所示，插头上的每个导向柱2-3伸入插座1对应的导向套1-5中，每个定触头前绝缘体2-2-2的尾部轴段套住对应动触头组件中的动触头1-7-2。浮动板1-2通过弹性体1-3和塔簧1-6实现空间运动，使得插座1和插头2之间的夹角为α，α的最大值为5°。

该端面接触充放电连接器的工作原理：

在正常条件下，浮动板1-2的几何中心与底座1-1的几何中心是重合的，且浮动板1-2悬浮在底座的浮动板安装腔1-1-1中。当车辆运行过程中，电池箱会随着车辆振动而发生振动，而电池箱与插头2为刚性连接，所以插头2也会发生振动。插头2通过导向柱2-3与插座的导向套1-5配合，会将振动波传到插座的浮动板1-2上，由于浮动板1-2是悬浮在底座的浮动板安装腔1-1-1中，所以浮动板1-2能在竖直方向上随电池箱振动而运动；这样，插座1上的动触头1-7-2与插头2上的定触头2-2-1之间便没有相对位移，动触头1-7-2与定触头2-2-1的接触面镀层就不会受到损伤，接触电阻就不会变大，能提高接触对的接触可靠性，实现了该端面接触充放电连接器的位移补偿功能。

在正常条件下，浮动板1-2在水平方向上同时受到塔簧1-6的弹力和盖板1-4的压力，处于力平衡状态，此时浮动板1-2与接触对的轴向是垂直的，动触头1-7-2与定触头2-2-1的接触面是平行的；然而电池托架长期受到电池箱的压力，会发生弯形，把电池放上弯形的电池托架上，由于插头2与电池箱是刚性连接的，会导致浮动板1-2与接触对轴向不垂直，进而导致动触头1-7-2与定触头2-2-1的接触面不平行；此时，由于浮动板1-2受力不平衡，会发生偏转，而安装在浮动板1-2上的塔簧1-6的变形量也会因浮动板1-2的偏转而发生变化，从而使浮动板1-2受到的塔簧1-6的弹力发生变化，最终回到力平衡状态，此时动触头1-7-2与定触头2-2-1的接触面又会回到平行状态；整个过程所需时间很短，可以理解为动触头1-7-2是跟随定触头2-2-1的偏转而运动的；这样，就能保证动触头1-7-2与定触头2-2-1的接触面为平行状态，车辆运行过程中，接触对之间的接触电阻就不会因车辆振动而发生改变，不会出现时而接触，时而断开的现象，降低了拉弧的风险，实现了该端面接触充放电连接器角度补偿的功能。

Claims (3)

1.一种端面接触充放电连接器，包括插座和插头，其特征在于：

所述的插座包括底座、浮动板、弹性体、盖板、导向套、塔簧和动触头组件；所述底座的一端开设有浮动板安装腔，浮动板安装腔的边沿开设有多个弹性体安装腔，每个弹性体安装腔均与浮动板安装腔贯通设置；浮动板安装腔的底部开设有动触头组件伸出孔，动触头组件伸出孔的底部开口于底座的另一端端面；所述的浮动板设置在浮动板安装腔内；每个弹性体安装腔内设置有一个弹性体，每个弹性体的一端通过销钉与浮动板连接，另一端与底座固定连接；所述的盖板与底座固定连接，盖板上开设有浮动板凸起伸出孔；

所述的浮动板上开设有多个动触头组件安装孔和多个导向套安装孔及多个底部封闭的塔簧安装孔；每个导向套安装孔内固定设置有一个导向套，每个塔簧安装孔内设置有一个塔簧，每个塔簧的一端与底座的浮动板安装腔底部接触；

所述的动触头组件包括动触头绝缘体、动触头、压簧和轴用挡圈；所述的动触头绝缘体整体呈法兰结构，沿轴心开设有动触头安装孔，动触头安装孔为三级阶梯孔，中间孔的孔径大于两端的端部孔孔径，形成动触头绝缘体头部的动触头限位凸起；每个动触头绝缘体的头部分别伸入浮动板对应的一个动触头组件安装孔内，且每个动触头绝缘体的凸缘部分均通过螺栓与浮动板连接；所述的动触头穿过动触头绝缘体的动触头安装孔；动触头可沿动触头绝缘体的轴向运动，且通过压簧和轴用挡圈限位；

所述的插头包括安装面板和定触头组件；所述的安装面板上开设有多个定触头组件安装孔，定触头组件安装孔的数量与浮动板上的动触头组件安装孔的数量相等，且每个定触头组件安装孔的中心与对应的动触头组件安装孔的中心对齐设置；安装面板上固定设置有多个导向柱，导向柱的数量与导向套安装孔的数量相等；

所述的定触头组件包括定触头、定触头前绝缘体和定触头后绝缘体；所述定触头的一端设置有定触头绝缘体安装轴，定触头绝缘体安装轴的顶部端面设置有定触头接线端子安装轴，定触头、定触头绝缘体安装轴与定触头接线端子安装轴一体成型；定触头绝缘体安装轴的轴径小于定触头的轴径，且大于定触头接线端子安装轴的轴径；定触头前绝缘体为内部中空的两级阶梯轴段，尾部轴段的轴径大于头部轴段的轴径；定触头前绝缘体的头部轴段套置在定触头绝缘体安装轴的尾部，并通过定触头的轴肩实现轴向定位，密封垫套置在定触头前绝缘体的头部轴段上；安装面板的每个定触头组件安装孔内穿过一根定触头绝缘体安装轴，密封垫的一个端面与定触头前绝缘体的轴肩贴紧，另一端面与安装面板的一个面贴紧；每根触头绝缘体安装轴的头部套置有一个定触头后绝缘体，每个定触头后绝缘体通过对应定触头前绝缘体的头部轴段实现轴向定位；每根触头绝缘体安装轴的头部与一个固定螺母螺纹连接，每个固定螺母压紧对应的定触头后绝缘体；每个定触头接线端子安装轴的头部套置有垫片，且连接有双螺母；

所述插头上的每个导向柱伸入插座对应的导向套中，每个定触头前绝缘体的尾部轴段套住对应动触头组件中的动触头；所述的浮动板通过弹性体和塔簧实现空间运动，使得插座和插头之间的夹角为0～10°；

所述动触头与定触头的接触面处均开设有垂直设置的两道槽，动触头与定触头的接触面均被分隔成四个导电区域。

2.根据权利要求1所述的一种端面接触充放电连接器，其特征在于：所述浮动板的一个侧面上设置有浮动板凸起，浮动板凸起的内部中空形成插头安装腔，所有动触头组件安装孔设置在插头安装腔内；浮动板凸起和导向套的顶部均伸出盖板的浮动板凸起伸出孔外。

3.根据权利要求1所述的一种端面接触充放电连接器，其特征在于：所述动触头的一端设置有压簧安装轴，压簧安装轴的顶部端面设置有动触头接线端子安装轴，动触头、压簧安装轴与动触头接线端子安装轴一体成型；压簧安装轴的轴径小于动触头的轴径，且大于动触头接线端子安装轴的轴径；压簧套置在压簧安装轴上，并压紧动触头绝缘体的动触头限位凸起；压簧安装轴的头部开设有轴用挡圈槽，轴用挡圈设置在轴用挡圈槽内，轴用挡圈的一个端面与动触头限位凸起的外端面接触；动触头接线端子安装轴伸出底座的动触头组件伸出孔外，头部套置有垫片，且连接有双螺母。