CN104781992A - 电连接器组件 - Google Patents

Abstract

一种用于与具有电气引脚的插座组件连接的插头组件。该插头组件包括界定腔的壳体。该壳体包括在其中形成的用于接纳引脚的孔。电气端子被容纳在该壳体的腔中。该端子适合于与引脚接合。密封件在壳体中被支撑并且适合于与引脚密封地接合以将腔与外部环境隔绝。

Description

电连接器组件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年10月19日提交的序号为61/716,006的美国临时申请的权益，该申请的公开内容通过引用并入本文。

发明背景

电连接器用来连接电动交通工具、混合动力交通工具或内燃机交通工具的各种电气部件。对于具有较高电流消耗的部件之间的电连接，通常使用重载连接器(heavy duty connector)。相比较于用于较低电流消耗的连接器，重载连接器通常更鲁棒并且具有更大和/或更厚的电触头。一种已知的重载连接使用电连接到第一电气部件的带螺纹的钢螺柱。电线或电缆连接到第二电气部件。线的端部包括孔眼连接器。孔眼连接器本质上是具有穿过其形成的孔的环形板，该孔接纳螺栓。螺母然后被置于孔眼之上并且被拧在螺柱上以将孔眼限制在螺母和螺柱的凸缘之间。虽然这类连接可以提供足够的电气连接，但是人们已经发现，扭转或收紧螺母时可能除去螺纹，导致削弱的或不良的电连接。在扭转螺母的情况下也可能是个问题，导致松动的连接变热，产生不期望的电连接。在诸如电动交通工具充电的高电流应用中，由于过热，这些情况可能导致不期望的热事件。这些问题可导致过多的保修忧虑。孔眼连接器通常使用塑料盖来覆盖该类型的电气连接。然而，这些盖往往没有提供足够的保护以不受环境影响。

发明概述

该发明涉及插头组件，并且特别是涉及用于与具有电引脚的插座组件连接的插头组件。插头组件包括界定腔的壳体。该壳体包括在其中形成的用于接纳引脚的孔。电气端子被容纳在壳体的腔中。该端子适合于与引脚接合。插头组件可以包括弹性体密封件，该弹性体密封件与引脚密封地接合并且将腔与外部环境隔绝。

在本发明的另一个方面中，连接器组件包括插头组件和具有插座壳体和电引脚的插座组件。插头组件包括界定腔的插头壳体。该壳体包括在其中形成的用于接纳引脚的孔。电气端子被容纳在壳体的腔中。端子适合于与引脚接合。连接器组件包括防止插头组件在错误方向上被插入插座组件中的单向安装特征。

当依照附图阅读时，从优选实施方案的以下详细描述中，本发明的各个方面将对本领域的技术人员变得明显。

附图说明

图1是根据本发明的包括连接器组件的电动发电机的透视图。

图2是图1中的连接器组件的插头组件的透视图。

图3是连接器组件的安装在图1的电动发电机上的插座组件的透视图。

图4是图1的连接器组件的分解透视图。

图5是图4的连接器组件的插座组件的前视透视图。

图6是图2的插头组件的分解透视图。

图7是图6的插头组件的电气端子的透视图。

图8是连接器组件的剖视图。

图9是图2的插头组件的外壳、引脚密封件和内壳的分解透视图。

图10是图2的插头组件的一个端部的放大的局部剖视图。

图11是插头组件的局部剖视图，示出了用于将端子线壳体组件安装在内壳内的弹性锁定特征。

图12是在图11中所示出的锁定特征的放大的局部剖视图。

图13是根据本发明的连接器组件的第二实施方案的透视图。

图14是图13的连接器组件的插头组件的透视图。

图15是图13的连接器组件的插座组件的配合端的端视图。

图16是图13的连接器组件的插头组件的配合端的端视图。

优选实施方案的详细说明

现参照附图，在图1中示出了AC电动发电机，通常以10表示，该AC电动发电机包含通常以12表示的连接器组件。电动发电机10仅仅用作可以与连接器组件12一起使用的电气部件的例子。连接器组件12可以与其它适合的电气部件一起使用，诸如电动交通工具电池交流发电机、启动装置、电池组以及其他发动机。连接器组件12适合于用作重载连接器，在该重载连接器中较高的AC或DC电流消耗流经连接器组件12。这样的高电流电气部件被用在电动交通工具和电动混合型交通工具中。当然，连接器组件12可以用于除高电流重载应用之外的其它配置中。

连接器12包括通常以14表示的插座组件和通常以16表示的插头组件。插头组件16插入插座组件14中以完成其之间的电连接。如在图1和图2中所示，插座组件14包括具有管状部分22、界定腔24的壳体20。管状部分22可以呈圆形或矩形，如在图4和图5中所示。在腔24中所设置的是圆柱形引脚26形式的电导体。当然，引脚26不需要是圆柱形的且可以具有任何适合的形状或截面形状，诸如矩形或任何其他多边形形状。壳体20的壁中的一个或多个可以包括弹性臂28，弹性臂28具有在其中形成的孔30。为了将插头组件16固定到插座组件14，弹性臂28的孔30与插头组件16的一部分上形成的钩32配合，如图4中所示。一旦连接，则通过克服弹性臂28的偏置力以从孔30中释放钩32，插头组件16可以从插座组件14移除。

参考图6到图9，插头组件16包括外壳40、内壳42和通常以44表示的端子线壳体组件。外壳40可以由非导电材料制成，如塑料。外壳40是空心的，其界定腔50，具有在外壳40的一端上的开口52。在外壳40的另一端处是在端壁56中形成的孔54。当插头组件16插入插座组件14中时，插座组件14的引脚26延伸经过孔54并且内壳42插入外壳40的腔50中。内壳42也可以由非导电材料制成，如塑料。内壳42可以通过钩41或与配合凹部43或在外壳40中形成的其它构件接合的其它紧固结构或而固定到外壳40。

如在图9和图10中所示，引脚密封件58在外壳40的内部内设置在内壳42的第一端60和端壁56之间。内壳42的第一端60包括在其内形成的孔63，当插头组件1插入到插座组件14中时，电引脚26延伸经过孔63。引脚密封件58以弹性体O形环的形式展示。当然，引脚密封件58可以具有任何合适的形状或构造。如在图10中所示，外壳40包括呈环形的凸缘61，该凸缘61在端壁56上形成以有助于保持引脚密封件58。如在图8中所示，当插头组件16被装配且插入到插座组件14时，引脚密封件58与引脚26的外表面接合以提供端子线壳体组件44免受外部环境影响的保护。密封插头组件16的内部可以具有使用铝部件和铝线(诸如，引脚26、端子76或线70)的优点，如果没有足够保护这些部件和线免受环境影响，则这些铝部件和铝线易受到氧化和腐蚀。不在密封环境中的常规螺栓和孔眼连接器并不很适合由铝制成。相较于铜线和铜部件，铝降低了成本。铝还提供重量节省。应该注意的是，因为引脚密封件58的布置，在插头组件16的外壳40和插座组件14的壳体20的管状部分22之间可不需要密封结构(未示出)。在插座组件14上没有这种类型密封结构可以通过简化插座组件14的零件制造来降低成本。在插座组件14上没有另外的密封结构也能够使现有电气部件(诸如发动机、交流发电机、启动装置、与插头组件16一起使用的电池组)的改造更容易。

参考图6，端子线壳体组件44包括具有护套72的绝缘线70。线70具有连接到通常以76表示的电气端子的端部74。如将在下面所解释的，端子76与组件14的引脚26接合以提供引脚26和线70之间的电连通。

如在图6和图8中所示，呈环形的弹性体线密封件80密封线70的外表面和外壳40的邻近开口52的内圆柱表面83。线密封件保持器82封锁外壳40的开口52。线70和护套72延伸穿过线密封件保持器82的孔84。如在图6中所示，线密封件保持器82可以通过形成在线密封件保持器82上的弹性臂86而连接到外壳40,该弹性臂86与形成在外壳40上的钩88接合。

如在图11和图12中所示，端子线壳体组件44可以被形成在内壳42上的弹性臂90保持在内壳42内，该弹性臂90通过卡扣配合式连接与端子76接合。端子76插入内壳42中，使得臂90向外弯曲直到端子76已经在内壳42内移动足够的距离且臂90向内移动以保持端子76的后边缘91。臂90可以包括面向内的倾斜表面93以在端子76插入期间协助将臂向外弯曲。

端子76可以是与插座组件14的引脚26接合并且提供与插座组件14的引脚26的电连通的任何适合的结构。在图6到图8中示出了端子76的一个实施方案。参考图7，端子76包括接触部分112，该接触部分112具有形成大致矩形结构的面114、116、118和120的接触部分基部113。接触部分112还包括四对接触臂122、124、126和128，每对从面114、116、118和120中的相应的面延伸。接触臂122、124、126和128被布置为接纳引脚26，使得每对接触臂122、124、126和128接触引脚76的外圆柱表面。

端子76还可以包括弹簧布置130，该弹簧布置130包括4个弹簧臂132、134、136和138。弹簧臂132、134、136和138中的每个具有沿着相应对的接触臂122、124、126和128的中心部分设置的相应弹簧体140、142、144和146。弹簧臂132、134、136和138中的每个还包括在接触部分112的远端端部158附近的与相应对的接触臂122、124、126和128接触的相应的弹簧头150、152、154和156。弹簧头150、152、154和156在朝向相对的接触臂对的方向上将力施加到相应对的接触臂122、124、126和128。例如，弹簧头156在朝向相对的接触臂对214的方向上将力施加到接触臂128。类似地，接触头134在朝向相对的接触臂对128的方向上将力施加至接触臂124。弹簧布置的构造，特别是弹簧头与相应对的接触臂的接触，增加了将施加到引脚76的保持力。

虽然在图7中所示的实施方案是四面的大致矩形的结构，但是端子76可包括少于或多于四面以产生不同类型的大致多面体的结构。例如，三面结构可具有大致三角形横截面，且五面结构可具有大致五边形横截面。在这种情况下，弹簧将不在朝向相对的接触臂对的方向上向一组接触臂施加力，因为上述的例子具有奇数个面。然而，不管面的数目是多少，弹簧将在朝向对应于引脚76的中心轴线的端子76的中心轴线的方向上朝向相应的接触臂施加力。

如端子76的端子可以有效地用于高电流应用中，在该高电流应用中，软的铜导电体在存在与一些高电流应用或在高热量环境中操作的应用相关联的潜在高热量的情况下失去其保持力。为了有助于避免这个问题，一些现有技术的电气端子使用铜合金，其可具有更好的高温性能。然而，这往往损害导电性，使用更纯的铜或使用更软的铜合金的导电性可能会更好。在图7中所示的电气端子中，接触部分112可以由相对软的铜材料制成，如C151，而弹簧布置130可以由相对硬且坚固的钢制成，如301不锈钢。

虽然由弹簧头150、152、154和156施加到接触臂122、124、126和128的张力通常将足以将部件保持在其相关的方向上，但是在图7中所示的实施方案提供了另外的特征以进一步确保相关的方向被维持。如在图7中所示，弹簧体140、142、144和146中的每一个具有设置在相应对的接触臂122、124、126和128之间的至少一部分，这有助于确保弹簧头150、152、154和156在适当的位置中并且在接触臂对122、124、126和128中在相应的接触臂中的每个之间施加完全相等的力。

如在图7中所示，接触部分112包括配置为例如通过超声焊接而与线70或其他电气部件连接的平台160。该平台160从接触部分112的近端端部161延伸。平台160可具有用于与线70(或其他电气部件)配合的任何适合的形状并且可从接触部分112的面114、116、118和120中的任何一个或面114、116、118和120的组合而延伸。

在图13中示出通常以212表示的连接器组件的第二个实施方案。连接器212组件相似于连接器组件12，但是具有拥有90度角或直角构型的插头组件216。在该实施方案中，外壳240具有接纳如端子线壳体组件44的端子线壳体组件的第一部分241和插入插座组件214中的第二部分243。第一部分241和第二部分243相对于彼此大致成直角。该直角构型在长形插头组件不合适或期望在所期望的方向上开始线70的布线的某些包装限制下可能是有用的。应该理解的是，第一部分241和第二部分243可以以不同于90度的任何适合的角度从彼此偏移，如图13到图16所示。

为了保证插头组件216在适当的方向上连接到插座组件214，连接器组件212可以具有极性或单向安装特征以阻止连接器组件212被不正确地连接。虽然如果在不正确的方向上被接通，连接器组件212的引脚(未示出)和连接器组件212的端子(未示出)之间的电气连通可能仍然是充足的，但是线70的方向或角度可能是不正确的，使得线70的过度弯曲可能发生。在图13到图16中所示的实施方案中，插座组件214和插头组件216被锁住(key)，使得其将在一个正确的方向上彼此接合。更具体的是，插座组件214包括在插座组件214的壳体220上形成的一对凸起251，该对凸起251与在外壳240的第二部分243上形成的一对凹部253对齐。当然，连接器组件212可以以提供该关键的功能的任何适合的方式配置。

本发明的原理和操作模式已经在其优选实施方案中解释和说明。然而，必须理解的是，本发明可以以除了具体所解释和说明的以外的方式实践而不脱离本发明的精神或范围。

Claims (16)

1.一种插头组件，其用于与具有电气引脚的插座组件连接，所述插头组件包括：

壳体，其界定腔，其中所述壳体包括在其中形成的用于接纳所述引脚的孔；

电气端子，其设置在所述壳体的所述腔中，其中所述端子适合于与所述引脚接合；以及

密封件，其支撑在所述壳体中并且适合于与所述引脚密封地接合以用于将所述腔与外部环境隔绝。

2.根据权利要求1所述的组件，其中，所述密封件是弹性体O形环。

3.根据权利要求1所述的组件，其中，所述壳体被界定为外壳体，并且其中所述插头组件还包括设置在所述外壳体内的内壳体，并且其中，所述密封件设置在所述内壳体和所述外壳体之间。

4.根据权利要求3所述的组件，其中，所述外壳体是空心的，所述外壳体界定在一端上的开口和在另一端上的端壁，其中孔在所述端壁中形成，当所述插头组件连接到所述插座组件时，所述引脚延伸穿过所述端壁中的所述孔。

5.根据权利要求4所述的组件，其中，所述内壳体包括具有在其中形成的孔的端部，其中所述密封件抵靠着所述内壳体的所述端部密封地接合。

6.根据权利要求5所述的组件，其中所述外壳体包括在所述端壁上形成的环形的凸缘，并且其中所述密封件是与所述环形的凸缘接合的O形环。

7.根据权利要求1所述的组件，其中，所述外壳体包括第一部分和第二部分，并且其中所述第一部分相对于所述第二部分偏移一角度。

8.根据权利要求1所述的组件，还包括连接到所述端子的线，并且其中所述引脚、所述端子和所述线中的至少一个由铝制成。

9.根据权利要求1所述的组件，其中所述端子包括配置成环绕所述引脚的多个弹性臂。

10.根据权利要求1所述的组件，其中所述壳体包括开口端部和端壁，并且其中所述孔在所述端壁中形成。

11.根据权利要求10所述的组件，其中所述插头组件还包括与连接到所述端子的线密封地接合的线密封件，并且其中所述线延伸穿过所述壳体的所述开口端部。

12.根据权利要求11所述的组件，还包括封锁所述壳体的所述开口端部的保持器，其中所述保持器包括形成于其中的孔，所述线延伸穿过所述保持器中的所述孔，并且其中所述线密封件与所述保持器和所述线接合以用于封闭所述壳体的所述腔。

13.根据权利要求1所述的组件，其中，所述端子通过卡扣配合装置固定到所述壳体。

14.根据权利要求1所述的组件，还包括具有管状壳体和与所述端子电接合的电气引脚的插座组件。

15.根据权利要求14所述的组件，其中，所述插头组件和所述插座组件是可连接的以形成连接器组件，并且其中所述连接器组件包括阻止所述插头组件在不正确的方向上插入所述插座组件中的单向安装特征。

16.根据权利要求15所述的组件，其中，所述单向安装特征由所述插座组件的所述壳体和所述插头组件的所述壳体中的一个上形成的凸起界定，并且其中所述凸起与所述插座组件的所述壳体和所述插头组件的所述壳体中的所述一个之外的另一个上形成的凹部接合。