CN105006697B - 一种连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矩形连接器，包括插头和插座，插头包括插头壳体、电缆罩、扭簧、卡钩、插头固定板和插头组件，其中插头壳体的下端面设有法兰，电缆罩的上端面与插头壳体的下端面通过法兰进行连接，卡钩安装在插头壳体与电缆罩连接件的两侧，并分别装卡固定在法兰两侧的凹槽内，卡钩与法兰凹槽内壁的接触面之间放置扭簧，使得卡钩以卡钩与法兰的固定点为支点进行运动，插头固定板固定安装在法兰的下表面，插头组件安装在插头壳体内部，本发明通过对连接器结构的巧妙设计，使得该矩形连接器在航天员穿着笨重航天服，佩戴复杂航天手套的情况下仍可方便操作，且该连接器耐力学性能优异，结构可靠性高，并方便宇航员判断是否正确连接。

Description

一种连接器

技术领域

本发明涉及机电组件技术领域，涉及一种连接器，特别是一种适合于空间环境中宇航员穿着宇航服使用的连接器装置。

背景技术

目前，可快速插拔的矩形连接器装置一般多为裸手操作产品，对使用环境要求较高。对恶劣环境下，操作者使用保护措施进行插拔(如手套)情况一般都不考虑。

现有连接器多为普通通用性连接器，即在地面插合后，在空间中不再进行插合与分离操作，并且与宇航服的手套尺寸不匹配，无法让航天员在舱外使用。对于目前空间环境中宇航服比较笨重，不方便操作的情况下，现有连接器完全不能适用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种连接器，通过对连接器结构的巧妙设计，使得该矩形连接器不仅可以裸手操作，而且在航天员穿着笨重航天服，佩戴复杂航天手套的情况下仍可方便操作，且该连接器耐力学性能优异，结构可靠性高，可单手操作，操作简便，并可以方便宇航员判断是否正确连接。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种连接器，包括插头和插座，插头包括插头壳体、电缆罩、扭簧、卡钩、插头固定板和插头组件，其中插头壳体的下端面设有法兰，电缆罩的上端面与插头壳体的下端面通过所述法兰进行连接，卡钩安装在插头壳体与电缆罩连接件的两侧，并分别装卡固定在法兰两侧的凹槽内，卡钩与法兰凹槽内壁的接触面之间放置扭簧，使得卡钩可以以卡钩与法兰的固定点为支点进行运动，插头固定板固定安装在法兰的下表面，插头组件安装在插头壳体内部，位于插头壳体内壁的环形台阶面与插头固定板之间，并通过所述台阶面与所述插头固定板进行限位。

在上述连接器中，卡钩包括头部、尾部和中间固定端，其中头部包括导向部与锁紧部，导向部用于与插座进行导向配合，锁紧部用于与插座进行锁紧，中间固定端装卡固定在法兰两侧的凹槽内，所述卡钩用于对组装后的插头与插座的位置进行固定。

在上述连接器中，头部的导向部表面采用圆弧设计，锁紧部采用贯通槽设计，所述尾部采用减重结构设计。

在上述连接器中，头部与尾部的质量相等，使得中间固定端的固定部位为整个卡钩的重心。

在上述连接器中，电缆罩为中空结构，包括底座、顶座和支撑座，其中顶座的截面为矩形与梯形的组合形状，支承座的截面为矩形，底座的截面为梯形。

在上述连接器中，电缆罩由结构形状完全相同的两部分壳体通过端面对接形成，其中每部分壳体分别与法兰端面向下垂直延伸出的连接面采用机械连接，实现插头壳体与电缆罩的连接。

在上述连接器中，卡钩的尾部为两段组合结构，两段之间的夹角为钝角，其中第一段的位置与支撑座的位置对应，第二段的位置与顶座的位置对应，插头在松弛状态与锁紧状态下，第一段与支撑座的侧壁平行，插头在操作状态中，第一段与支承座的侧壁为面接触，第一段与第二段的连接处与顶座的侧壁为点接触。

在上述连接器中，底座的外壁面两端分别设有一个标示线，插头在松弛状态与锁紧状态下，所述标示线与尾部的第一段在一条直线上。

在上述连接器中，插头壳体的外壁面上设有标示，与插头配合的插座外壁面设有通孔，使得插头与插座配合后，所述标示与所述通孔的位置相对应。

在上述连接器中，插头组件包括插头绝缘体、插头绝缘盖板、第一接触件和第一定位爪，第一定位爪由插头绝缘体与插头绝缘盖板固定，第一接触件由第一定位爪与插头绝缘体固定，插头绝缘体由插头绝缘盖板与插头固定板固定。

在上述连接器中，插座包括插座壳体和插座组件，其中插座组件放置在插座壳体内，插座壳体的两个侧壁上分别设有锁紧凸起，锁紧凸起上方开有通孔，锁紧凸起用于与插头的卡钩锁紧部进行配合锁紧，锁紧后卡钩锁紧部插入通孔中。

在上述连接器中，插座组件包括插座绝缘体、绝缘盖板、第二接触件、插座固定板和第二定位爪，其中插座绝缘体、绝缘盖板、第二接触件和第二定位爪均放置在插座壳体内，插座绝缘体位于插座壳体内壁的台阶面上，第二定位爪放入插座绝缘体内，由插座绝缘盖板固定，第二接触件插入插座绝缘体内，由第二定位爪与插座绝缘体固定，插座绝缘盖板由安装在插座法兰下表面的插座固定板固定，插座壳体与插座固定板固定连接。

在上述连接器中，插座还包括橡胶垫，橡胶垫粘接在插座壳体内壁的台阶面上，起缓冲作用。

在上述连接器中，矩形连接器用于空间环境中宇航员舱外使用。

在上述连接器中，矩形连接器外表面进行磨砂处理，防止出现眩光。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)、本发明对连接器结构进行巧妙设计，通过各部件的协同配合，使得该矩形连接器不仅可以裸手操作，而且在航天员穿着笨重航天服，佩戴复杂航天手套的情况下仍可方便操作，且该连接器耐力学性能优异，结构可靠性高，可单手操作，操作简便，并可以方便判断是否正确连接；

(2)、本发明通过将插头中的连接罩设计为由底座、顶座和支撑座组成的类似酒杯的形状，与卡钩在张开时的位置相匹配，能够实现卡钩与电缆罩的两点接触，并且在卡钩两点接触部位均设计了加强筋结构，保证不同的航天员在操作时的一致性，不会因为人手的力量不同的而出现不同的操作结果；

(3)、本发明在连接器的机械结构与视觉上分别设计了防误插及到位识别功能，通过在插头和插座上采用不同的标示设计，通过对插头和插座的插合部位采用相匹配的结构设计，方便宇航员判断是否插合到位，是否连接正确，有效防止了人为操作失误；

(4)、本发明对卡钩的接触部位进行了宽边设计，采用大面积接触的卡钩，尽可能的增加接触面，提高宇航员在佩戴复杂航天服手套后的操作手感；此外本发明进行了发力支撑点设计，保证了航天员能够有效插合操作，不出现滑脱现象：电缆罩形状为酒杯状，能够有效的为宇航员提供操作时的发力点，并且与卡钩相配合，能够实现抓握导向作用，保证航天员的手指无论在电缆罩的顶座区域还是底座区域，都能够通过抓握导向设计，正确的位于抓握操作区域。

(5)、本发明为航天员提供了单手操作的可能，航天员在穿着宇航服后行动范围受限，手、肘部位不能出现大范围的活动，并且在失重状态下，航天员只能一只手固定，一只手进行操作，本发明采用最简单的推入、拉出操作，符合航天员的应用要求；并且连接器的表面都进行了磨砂处理，防止出现眩光，对航天员的视线造成影响。

(6)、本发明的连接器符合空间使用环境，能满足在高真空、大温差(-100℃～+150℃)的环境使用，并且耐空间中的伽马射线、原子氧、紫外线等宇宙射线，具有良好的耐空间环境性能。

附图说明

图1为本发明连接器插头的剖面结构示意图；

图2为本发明连接器插头的锁紧机构结构示意图；

图3为本发明连接器插座的剖面结构示意图；

图4为本发明连接器插头卡钩在松弛状态下的位置图；

图5为本发明连接器插头卡钩在张开状态下的位置图；

图6为本发明连接器插头与插座标识油墨与标识孔位置对位示意图；其中图a为正确对位安装图，图b为错误对位安装图；

图7为本发明连接器插合到位辨识方法示意图；

图8为本发明连接器插入时的方法示意图；其中图8a为插入开始示意图，图8b为插入过程示意图，图8c为插入完成示意图；

图9为本发明连接器拔出时的方法示意图；其中图9a为拔出前示意图，图9b为拔出过程示意图，图9c为拔出完成示意图；

图10为本发明连接器三维结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施了对本发明作进一步详细的描述：

如图1所示为本发明连接器插头的剖面结构示意图，图2所示为本发明连接器插头的锁紧机构结构示意图，图10为本发明连接器三维结构图。由图可知本发明矩形连接器包括插头和插座，插头包括插头壳体1、电缆罩2、扭簧3、卡钩4、插头固定板9和插头组件，其中插头壳体1的截面为矩形，电缆罩2的上端截面为与插头壳体1截面相匹配的矩形，插头壳体1的下端面设有法兰30，电缆罩2的上端面与插头壳体1的下端面通过法兰30进行连接，卡钩4安装在插头壳体1与电缆罩2连接件的两侧，并分别装卡固定在法兰30两侧的凹槽内，垂直于法兰30端面向下延伸的两个壁板形成该凹槽，卡钩4与法兰30凹槽内壁的接触面之间放置扭簧3，通过铆钉5实现固定，卡钩4可以以卡钩4与法兰30的固定点(即铆钉5)为支点进行运动，扭簧3给卡钩4提供锁紧力，如图2所示。

插头固定板9固定安装在法兰30的下表面，插头组件安装在插头壳体1内部，位于插头壳体1内壁的环形台阶面与插头固定板9之间，并通过所述台阶面与所述插头固定板9进行限位。如图1所示，插头组件包括插头绝缘体6、插头绝缘盖板7、第一接触件8和第一定位爪10，第一定位爪10由插头绝缘体6与插头绝缘盖板7固定，第一接触件8由第一定位爪10与插头绝缘体6固定，插头绝缘体6由插头绝缘盖板7与插头固定板9固定。用插头固定板9通过标准螺钉将插头绝缘盖板7固定住，在第一接触件8尾端压接导线后即可通过取送工具送入插头内，由第一定位爪10与插头绝缘体6固定住第一接触件8。在电缆罩2内留有导线的空间，将第一接触件8压接好导线后，再将电缆罩2与插头壳体1通过标准螺钉连接。

如图1、10所示，电缆罩2为中空结构，由结构形状完全相同的两部分壳体通过端面对接形成，对接之后通过螺钉固定连接，其中每部分壳体分别与法兰30端面向下垂直延伸出的连接面通过若干个螺钉固定连接。如图2所示，法兰30端面分别向下垂直延伸出两个连接面，连接面上开有螺纹孔，分别与前后两部分壳体通过螺钉连接配合，实现插头壳体1与电缆罩2连接。电缆罩2具体包括底座34、顶座35和支撑座36，整体形状类似酒杯形状，其中顶座35的截面为矩形与梯形的组合形状，支承座36的截面为矩形，底座34的截面为梯形。

如图2、10所示，卡钩4用于对插头与插座进行组装后的位置固定，包括头部31、尾部32和中间固定端33，其中头部31包括导向部31-1与锁紧部31-2，导向部31-1用于与插座进行导向配合，锁紧部31-2用于与插座进行锁紧，中间固定端33装卡固定在法兰30两侧的凹槽内。其中导向部31-1表面采用圆弧设计，锁紧部31-2采用贯通槽设计，所述尾部32采用减重结构设计和加强结构设计。本发明中头部31与尾部32的质量相等，使得中间固定端33的固定部位为整个卡钩4的重心，保证了卡钩4在强力学环境下的可靠锁紧性能，不会因为卡钩4的头部31与尾部32因为质量不匹配，在强力学环境下由瞬间加速度产生的力，大于扭簧的锁紧力而出现卡钩脱开的情况。

卡钩4的尾部32为两段组合结构，两段之间的夹角为钝角，其中第一段32-1的位置与支撑座36的位置对应，第二段32-2的位置与顶座35的位置对应，插头在自由状态与锁紧状态下，第一段32-1与支撑座36的侧壁平行，插头在操作状态中，第一段32-1与支承座36的侧壁为面接触，第一段32-1与第二段32-2的连接处与顶座35的侧壁为点接触。

如图4所示为本发明连接器插头卡钩在松弛状态下的位置图；底座34的外壁面两端分别设有一个标示线16，插头在松弛状态与锁紧状态下，标示线16与尾部32的第一段32-1在一条直线上，与电缆罩2的中间部位为平行状态。此外插头壳体1的外壁面上设有标示19，与插头配合的插座外壁面设有通孔20，如图3所示，使得插头与插座配合后，标示19与通孔20的位置相对应。

如图5所示为本发明连接器插头卡钩在张开状态下的位置图；插头的卡钩4在张开时，卡钩4与电缆罩2为两点接触17，保证卡钩4的结构强度，卡钩4的尾端为斜面结构18，在张开时，斜面18与电缆罩2的中间部位，即支承座36为面接触。

如图3所示为本发明连接器插座的剖面结构示意图，插座包括插座壳体11和插座组件，其中插座组件放置在插座壳体11内，插座壳体11的两个侧壁上分别设有锁紧凸起22，锁紧凸起22上方开有通孔37，锁紧凸起22用于与插头的卡钩4锁紧部进行配合锁紧，锁紧后卡钩4锁紧部插入通孔37中，如图10所示。

插座组件包括插座绝缘体12、绝缘盖板15、第二接触件38、插座固定板13和第二定位爪39，其中插座绝缘体12、绝缘盖板15、第二接触件38和第二定位爪39均放置在插座壳体11内，插座绝缘体12位于插座壳体11内壁的台阶面上，第二定位爪39放入插座绝缘体12内，由插座绝缘盖板15固定，第二接触件38插入插座绝缘体12内，由第二定位爪39与插座绝缘体12固定，插座绝缘盖板12由安装在插座法兰40下表面的插座固定板13固定，插座壳体11与插座固定板13固定连接。用插座固定板13通过标准螺钉将插座绝缘盖板15固定住，在第二接触件38压接导线后即可通过取送工具将第二接触件38送入插座内，由第二定位爪39与插座绝缘体12固定住第二接触件38。橡胶垫14粘接在插座壳体11内壁的台阶面上，用于插头与插座插合时起缓冲作用。

本发明矩形连接器用于空间环境中宇航员舱外使用，矩形连接器外表面进行磨砂处理，防止出现眩光，对航天员的视线造成影响。此外，本发明除了锁紧部位外，对连接器的表面均进行了圆滑处理，避免了出现刮伤航天服的情况。

如图6所示为本发明连接器插头与插座标识油墨与标识孔位置对位示意图；其中图a为正确对位安装图，图b为错误对位安装图；插头与插座在插合时通过插头上的标识油墨19与插座上的观察孔20进行对位，标识油墨19与观察孔20在同一侧时即可插合，不在同一侧不可插合，插头的两面均涂有标识油墨，插座的两面均有观察孔。

如图7所示为本发明连接器插合到位辨识方法示意图，插头与插座在插合后，观察卡钩4与电缆罩标记油墨16，在一条水平线时即为插合到位，若不在一条水平线即为插合不到位，插头与插座在插合后，观察插头标识油墨19与插座标识孔20，重合即为插合到位，不重合即为不到位，插头与插座插合后，观察卡钩钩子部位21与插座壳体挂钩22(即锁紧凸起22)位置，卡钩钩子部位21钩住插座壳体挂钩22即为插合到位，没有挂住，即为插合不到位。

如图8所示为本发明连接器插入时的方法示意图，插头插入操作时将卡钩4松开后，卡钩斜面18触碰到电缆罩上2，为卡钩4提供两点支撑17，对准插头标识油墨19与插座观察孔20，对准后进行插合，给操作者提供连接器插合时的支撑面23，防止操作者出现手指滑脱。

如图9所示为本发明连接器拔出时的方法示意图；其中图9a为拔出前示意图，图9b为拔出过程示意图，图9c为拔出完成示意图；插头拔出操作时将卡钩4松开后，卡钩4的斜面18触碰到电缆罩2上，为卡钩4提供两点支撑17，确认卡钩钩子部位21与插座挂钩22分离后，即可向后进行拔出操作，在拔出时，电缆罩2的尾端可给操作者提供拔出时的支撑面24，防止操作者在拔出时出现滑脱现象。

插头与插座锁紧时如图7所示，插头的卡钩4的钩子部位21将钩住插座壳体挂钩22，防止插头的脱出，插座内部的橡胶垫14给插头提供缓冲，防止出现过渡插合的情况。

本发明通过将在插头、插座上的不同标示设计，能够保证航天员的可靠插合操作。受到航天员头盔的可视角度的影响，水平可视范围缩小为170°，上下可视范围缩小为140°，航天员在插入连接器时可能面对空间中的无光区或强光区影响，因此在连接器机械结构与视觉上分别设计了防误插及到位识别功能。

在机械结构上，插座壳体内部腔体采用直角、圆角设计，对插头的插合部分也采用了相同的直角、圆角设计，可以有效的防止人为操作失误

在视觉防误插设计上，当插头与插座的圆形标识在同一端时，说明插头与插座的插合方向是正确的，航天员可以完成插合操作；当插头与插座的圆形标识在不同端时，说明插头与插座的插合方向是错误的，此时航天员应将插头的方向反转后再进行操作。

本发明对卡钩的接触部位进行了宽边设计，采用大面积接触的卡钩，尽可能的增加接触面，提高宇航员在佩戴复杂航天服手套后的操作手感，并且为了航天员能够有效插合操作，不出现滑脱现象，本发明进行了发力支撑点设计：电缆罩形状为酒杯状，能够有效的为宇航员提供操作时的发力点，并且与卡钩相配合，能够实现抓握导向作用，保证航天员的手指无论在电缆罩的顶座区域还是底座区域，都能够通过抓握导向设计，正确的位于抓握操作区域。在插入操作时，电缆罩的顶座能够提供发力支撑点，在拔出操作时，电缆罩的底座能够提供发力支撑点，有了发力支撑点，航天员只需要一个动作，即可完成单手插拔操作。

本发明的连接器符合空间使用环境，能满足在高真空、大温差(-100℃～+150℃)的环境使用，并且耐空间中的伽马射线、原子氧、紫外线等宇宙射线，具有良好的耐空间环境性能。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (13)

1.一种连接器，包括插头和插座，其特征在于：所述插头包括插头壳体(1)、电缆罩(2)、扭簧(3)、卡钩(4)、插头固定板(9)和插头组件，其中插头壳体(1)的下端面设有法兰(30)，电缆罩(2)的上端面与插头壳体(1)的下端面通过所述法兰(30)进行连接，卡钩(4)安装在插头壳体(1)与电缆罩(2)连接件的两侧，并分别装卡固定在法兰(30)两侧的凹槽内，卡钩(4)与法兰(30)凹槽内壁的接触面之间放置扭簧(3)，使得卡钩(4)可以以卡钩(4)与法兰(30)的固定点为支点进行运动，插头固定板(9)固定安装在法兰(30)的下表面，插头组件安装在插头壳体(1)内部，位于插头壳体(1)内壁的环形台阶面与插头固定板(9)之间，并通过所述台阶面与所述插头固定板(9)进行限位；

所述电缆罩(2)为中空结构，包括底座(34)、顶座(35)和支撑座(36)，其中顶座(35)的截面为矩形与梯形的组合形状，支承座(36)的截面为矩形，底座(34)的截面为梯形；

所述卡钩(4)的尾部(32)为两段组合结构，两段之间的夹角为钝角，其中第一段(32-1)的位置与支撑座(36)的位置对应，第二段(32-2)的位置与顶座(35)的位置对应，插头在松弛状态与锁紧状态下，第一段(32-1)与支撑座(36)的侧壁平行，插头在操作状态中，第一段(32-1)与支承座(36)的侧壁为面接触，第一段(32-1)与第二段(32-2)的连接处与顶座(35)的侧壁为点接触。

2.根据权利要求1所述的一种连接器，其特征在于：所述卡钩(4)包括头部(31)、尾部(32)和中间固定端(33)，其中头部(31)包括导向部(31-1)与锁紧部(31-2)，导向部(31-1)用于与插座进行导向配合，锁紧部(31-2)用于与插座进行锁紧，中间固定端(33)装卡固定在法兰(30)两侧的凹槽内，所述卡钩(4)用于对组装后的插头与插座的位置进行固定。

3.根据权利要求2所述的一种连接器，其特征在于：所述头部(31)的导向部(31-1)表面采用圆弧设计，锁紧部(31-2)采用贯通槽设计，所述尾部(32)采用减重结构设计。

4.根据权利要求2或3所述的一种连接器，其特征在于：所述头部(31)与尾部(32)的质量相等，使得中间固定端(33)的固定部位为整个卡钩(4)的重心。

5.根据权利要求1所述的一种连接器，其特征在于：所述电缆罩(2)由结构形状完全相同的两部分壳体通过端面对接形成，其中每部分壳体分别与法兰(30)端面向下垂直延伸出的连接面采用机械连接，实现插头壳体(1)与电缆罩(2)的连接。

6.根据权利要求1所述的一种连接器，其特征在于：所述底座(34)的外壁面两端分别设有一个标示线(16)，插头在松弛状态与锁紧状态下，所述标示线(16)与尾部(32)的第一段(32-1)在一条直线上。

7.根据权利要求1～3任一权利要求所述的一种连接器，其特征在于：所述插头壳体(1)的外壁面上设有标示(19)，与插头配合的插座外壁面设有通孔(20)，使得插头与插座配合后，所述标示(19)与所述通孔(20)的位置相对应。

8.根据权利要求1～3任一权利要求所述的一种连接器，其特征在于：插头组件包括插头绝缘体(6)、插头绝缘盖板(7)、第一接触件(8)和第一定位爪(10)，第一定位爪(10)由插头绝缘体(6)与插头绝缘盖板(7)固定，第一接触件(8)由第一定位爪(10)与插头绝缘体(6)固定，插头绝缘体(6)由插头绝缘盖板(7)与插头固定板(9)固定。

9.根据权利要求1～3任一权利要求所述的一种连接器，其特征在于：所述插座包括插座壳体(11)和插座组件，其中插座组件放置在插座壳体(11)内，插座壳体(11)的两个侧壁上分别设有锁紧凸起(22)，锁紧凸起(22)上方开有通孔(37)，锁紧凸起(22)用于与插头的卡钩(4)锁紧部进行配合锁紧，锁紧后卡钩(4)锁紧部插入通孔(37)中。

10.根据权利要求9所述的一种连接器，其特征在于：所述插座组件包括插座绝缘体(12)、绝缘盖板(15)、第二接触件(38)、插座固定板(13)和第二定位爪(39)，其中插座绝缘体(12)、绝缘盖板(15)、第二接触件(38)和第二定位爪(39)均放置在插座壳体(11)内，插座绝缘体(12)位于插座壳体(11)内壁的台阶面上，第二定位爪(39)放入插座绝缘体(12)内，由插座绝缘盖板(15)固定，第二接触件(38)插入插座绝缘体(12)内，由第二定位爪(39)与插座绝缘体(12)固定，插座绝缘盖板(12)由安装在插座法兰(40)下表面的插座固定板(13)固定，插座壳体(11)与插座固定板(13)固定连接。

11.根据权利要求10所述的一种连接器，其特征在于：所述插座还包括橡胶垫(14)，所述橡胶垫(14)粘接在插座壳体(11)内壁的台阶面上，起缓冲作用。

12.根据权利要求1～3任一权利要求所述的一种连接器，其特征在于：所述连接器用于空间环境中宇航员舱外使用。

13.根据权利要求1～3任一权利要求所述的一种连接器，其特征在于：所述连接器外表面进行磨砂处理，防止出现眩光。