CN105281125A - 带有端子位置保证装置的电连接器 - Google Patents

带有端子位置保证装置的电连接器 Download PDF

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Abstract

一种电连接器(10)，包括电气端子(36)，连接器外壳(14)和端子(36)位置保证(TPA)装置(34)。连接器外壳(14)限定纵向腔(28)和侧向腔(28)，该纵向腔(28)构造成接纳电气端子(36)，该侧向腔(28)与纵向腔(28)连通。TPA装置(34)接纳于侧向腔(28)内并可从侧向腔(28)内的初始位置(39)移动至最终位置(41)。TPA装置(34)包括柔性主锁定特征(40)，该柔性主锁定特征(40)构造成与电气端子(36)的对应锁定特征(70)配合，以在TPA装置(34)处于其初始位置(39)时，将电气端子(36)锁定在纵向腔(28)内。TPA装置(34)进一步包括刚性辅助锁定特征(42)，该刚性辅助锁定特征(42)构造成与对应锁定特征(70)配合，以在TPA装置(34)处于其最终位置(41)时，将电气端子(36)锁定在纵向腔(28)内。

Description

带有端子位置保证装置的电连接器
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年7月14日提交的美国临时专利申请第62/024,051号的权益，在此以参见的方式引入该专利申请的全文内容。
发明领域
本发明涉及电连接器，更具体地涉及含有带有两组端子锁定特征的端子位置保证装置的电连接器。
发明背景
锁定至连接器外壳的电气端子存在保持强度性能问题，尤其对于更小尺寸类端子(例如小于2.8mm)。过去，这些更小的端子使用按比例缩小的锁定特征，其固有地减小锁定保持强度并带来过量的端子浮动。过量浮动的端子在匹配过程中可能短截线，导致端子推出，和/或端子损坏，尤其当连接器外壳内的保持强度低时。在汽车工业中，拉出或推出的不充分锁定端子被认为是车辆保修期内电连接器系统失效的第二大根本原因。
电连接器通常包括内腔，其用于容纳从电连接器的后面插入的电气(公和/或母)端子。为了确保连接器良好且安全地工作，必须确保电气端子在电连接器内锁定在位。
本领域已知的一种方案包括提供呈弹性保持肩部形式的主锁定特征，用于防止电气端子向后抽出。形成在电连接器中的保持肩部设计成在完成插入电连接器时，卡扣入电连接器的相应凹陷。由此，在内腔和凹槽之间连续布置柔性保持件，保持件可以偏置入该凹槽中。保持肩部形成在与内腔连通的柔性保持件的面上，从而在将电气端子插入内腔时，在保持肩部配合电气端子的凹陷之前，该保持件首先偏置入该凹槽。
为了固定主锁定，已知(例如美国专利第6,132,252号)将制作成导轨的附加锁定件靠近保持件插入凹槽作为辅助锁定。当电气端子完全插入内腔且主锁定配合时，锁定件根据与电气端子的负载方向相对应的方向，从电连接器的前面插入该凹槽。由此，防止保持件弯离内腔，由此牢固地保持电气端子。如果电气端子不完全插入该内腔，保持件在偏置位置下进入该凹槽，从而不能安装锁定件。
本领域已知的辅助锁定机构要求锁定件沿与插入电气端子相反的方向从电连接器前插入。然而，电连接器可以构造成使得不能从前面插入锁定件，例如因为在前面侧没有足够的空间。此外，连接器中使用于较小端子的保持件可能容易弯折，端子舌片可能弯曲，并且辅助锁定机构可能由于小于2.8毫米端子的包装限制而提供有限的额外强度。到目前为止，这些方案仅满足最小的端子保持要求，很多情形中，所有的方案几乎没有性能裕量。
背景部分所讨论的主体不应仅仅因为在背景部分中提到而被认为是现有技术。类似地，背景部分中提到的问题或者与背景部分的主题有关的问题不应被认为在现有技术中先前已经被认识到。背景部分中的主题仅仅代表不同的方法，其本身也可以是发明点。
发明内容
根据本发明的一实施例，提供了一种电连接器。该电连接器包括电气端子和连接器外壳，该连接器外壳限定第一内腔，该第一内腔沿纵向轴线从连接器外壳的第一面延伸至第二面。该连接器外壳限定在第一面中的第一开口，其构造成用于接纳电气端子。该连接器外壳进一步限定第二内腔，该第二内腔沿横向于纵向轴线的侧向轴线延伸。该第二腔与第一腔连通。该电气连接器进一步包括端子位置保证(TPA)装置，且构造成被接纳于第二腔内。该TPA装置包括柔性主锁定特征，该柔性主锁定特征构造成与电气端子的对应锁定特征配合并在TPA装置处于第二腔内的第一位置时，将电气端子锁定在第一腔中。该TPA装置进一步包括刚性主锁定特征，该刚性主锁定特征构造成与电气端子的对应锁定特征配合并在TPA装置处于第二腔内的第二位置时，将电气端子锁定在第一腔中。第二位置不同于第一位置。
当TPA装置移至第二位置时，该主锁定特征可以从电气端子的对应锁定特征脱开。TPA装置可以构造成沿侧向轴线并横向相对于纵向轴线，从第一位置移至第二位置。该TPA装置可以构造成通过侧开口插入横向于第一腔的第二腔。
附图说明
现在将以示例方式参考附图描述本发明，附图中：
图1是根据一实施例的包括可移动端子位置保证(TPA)装置的电连接器和相对应的配合电连接器的立体分解图。
图2A是根据一实施例的包含TPA装置的图1的电连接器的分解立体图；
图2B是根据一个实施例的容纳图1的TPA装置的电连接器侧腔的放大图；
图3是根据一个实施例的图1的TPA装置的正视图；
图4A是根据一个实施例的图1的电连接器的剖视正视图，其中TPA装置出于端子插入位置；
图4B是根据一个实施例的图1的可移动TPA装置的放大剖视正视图，其中该可移动TPA装置在其处于图4A的端子插入位置时配合电气端子；
图5是根据一个实施例的图1的TPA装置的放大剖视正视图，其中该TPA装置在其处于图4A的端子插入位置时配合电气端子；
图6A是根据一个实施例的图1的电连接器的剖视正视图，其中TPA装置处于端子插入位置；
图6B是根据一个实施例的图1的TPA装置的放大剖视正视图，其中该TPA装置在其处于图6A的端子锁定位置时配合电气端子；
图7是根据一个实施例的图1的TPA装置的放大剖视侧视图，其中该TPA装置在其处于图6A的端子锁定位置时配合电气端子；以及
图8是公电连接器和母电连接器的立体分解图，每个连接器包括根据一个实施例的TPA装置。
具体实施方式
本文所呈现的是包含可移动端子位置保证(TPA)装置的电连接器。TPA装置确保连接器的触件或端子一旦完全插入在外壳内，则固定在连接器的外壳空腔内。TPA装置包含柔性主锁定指，用于在端子被插入连接器外壳的空腔内而TPA处于初始端子插入位置时，配合端子的锁定脊。在所有的端子都插入连接器外壳之后，TPA移动至最终端子锁定位置。该动作脱开主锁定指，并将刚性辅助锁定件配合在TPA装置上。
交叉参考图1-7，可以看到电连接器10的非限制性示例的各细节。电连接器10构造成与对应的匹配连接器12配合。电连接器10的连接器外壳14具有第一内腔16，下文称为端子腔16，该第一内腔沿连接器外壳14的纵向轴线X，从连接器外壳14的第一面20(下文称为插入端20)中的开口18，延伸至连接器外壳14的进入第二面26(下文称为配合端26)中一体插槽24的开口22。连接器外壳14也可具有第二内腔28(下文称为TPA内腔28)，其沿连接器外壳14的横向于或大致垂直于纵向轴线X的侧向轴线Y延伸。如本文所使用的，大致垂直是绝对垂直的±10°。第二内腔28限定连接器外壳14的侧壁32中的第一开口30，第一开口30构造成接纳端子位置保证(TPA)装置34，TPA装置34构造成一旦端子36完全插入在端子腔16内，则将电气端子36固定在端子腔16内。TPA装置34由介电材料，如聚酰胺、聚丙烯或聚对苯二甲酸制成。端子腔16的至少一个壁38通向并连通于TPA腔28。TPA装置34可在TPA腔28内从初始位置39(在端子36插入端子腔16之前)移动至最终位置41(在端子36完全插入端子腔16之后)。
TPA装置34包括柔性主锁定特征40和刚性辅助锁定特征42，每个构造成将端子36固定在端子腔16内。辅助锁定特征42侧向相邻于主锁定特征40。TPA装置34和TPA腔28构造成使得TPA装置34在TPA腔28内侧向滑动。主锁定特征40是柔性梁44，其在一端46附连于TPA装置34的横杆48。柔性梁44沿纵向轴线X延伸。柔性梁44的未连接端50限定斜坡52，其朝向端子腔16的插入端20倾斜。斜坡52导致第一锁定肩54，其优选地，但不是必须地，以一个很小的后角设置。
如图4B最佳示出，当TPA装置34处于初始位置39时，在端子36从插入端20插入腔28之前，主锁定特征40在端子腔16内对齐。TPA装置34的辅助锁定特征42具有由TPA装置34的横杆48限定的刚性第二锁定肩56。如图7最佳示出，辅助锁定特征42也可包括刚性第三锁定件58，其由TPA装置34的横杆48限定。
如图6B最佳示出，当TPA装置34处于初始位置39时，在端子36从插入端20插入腔28之前，辅助锁定特征42在端子腔16内对齐且主锁定特征40移出端子腔16。
现关注典型的电气端子36，其通常包括前接触部分60、中间本体部分62以及后连接部分64，该后连接部分64用于将端子36连接至绝缘的导线66。本体部分62具有倾斜部分68，其向后偏斜并导致一个相应的锁定特征70，特征为第一锁定表面70。本体部分62也包括在倾斜部分68与第一锁定表面70中间的平坦表面72。本体部分62也可包括在本体部分62的相邻于后连接部分64的一端处的第二锁定表面74。
当TPA装置34处于初始位置39时，端子36在连接器外壳14的插入端20处通过开口18插入端子腔16。如图5所最佳示出，当本体部分62的倾斜部分68配合柔性梁44的斜坡52时，该倾斜部分68偏移该柔性梁44，从而随着端子36进一步插入腔28内，柔性梁44的斜坡52搭在倾斜部分68和平坦表面72之上。当第一锁定肩54到达第一锁定表面70时，柔性梁44回弹至大致未偏移位置，且柔性梁44的第一锁定肩配合端子36的第一锁定表面70，阻止端子36被从连接器外壳14的插入端20向后拉出。
在端子36完全插入端子腔16并配合于主锁定特征40之后，TPA装置34在TPA腔28内从初始位置39侧向移动至最终位置41。主锁定特征40从端子腔16移出，而辅助锁定特征42移入端子腔16，从而第二锁定肩56现在配合第一锁定表面70，而第三锁定肩58配合端子36的第二锁定表面74。
如图1-7所示，连接器外壳14包括多个端子腔16，从而TPA装置34定位在初始位置39，在该初始位置，主锁定特征40将每个端子36固定在其端子腔16内，直到所有的端子36都插入端子腔16。一旦所有的端子腔16都被填充，TPA装置34移入最终位置41，从而各端子36由辅助锁定特征42固定在端子腔16内。
各端子36较佳地，但不是必须地，关于水平面对称，从而各端子36可右侧朝上或倒置地插入对应的端子腔16，如图4A最佳示出。
当TPA装置34处于初始位置39时，可以通过将工具插入凹槽并压下主锁定特征40直到第一锁定表面70由第一锁定肩54释放，将每个端子36从其端子腔16移走。
虽然图1-7所示的电连接器10设计成容纳公端子36，如图8所示，TPA装置34也可适于用于设计成容纳母端子的对应匹配连接器12。
相应地，提供一种包含TPA装置34的电连接器10。TPA装置34具有当配合辅助锁定特征42时配合端子36的多个锁定表面56、58，将端子36完全锁定在端子腔16内的优点。TPA装置34还带来了降低端子36在端子腔16内的位置浮动，这大大改善了各端子36在连接器外壳14内的对齐并降低了在与对应的匹配连接器12连接时端子被推出和/或端子损坏的风险。因为在端子插入过程中，仅要求主锁定特征40将各端子36固定在端子腔16内。主锁定特征40可以设计成最优化端子插入力而不考虑最终保持力，因为该最终保持力由辅助锁定特征42单独提供。已经发现，对于小于2.8mm的电气端子，该电连接器10提供了卓越的端子保持。
虽然所示的实施例中，TPA装置34配置成在TPA腔28内侧向滑动，其它实施例可包括在TPA腔内旋转或螺旋移动以使主或辅助锁定特征与端子锁定表面配合的TPA装置。
虽然已经在本发明的优选实施例方面描述了本发明，其不旨在是限制性的，而是仅由下面的权利要求书所阐述的范围确定。此外，术语第一、第二等的使用不表示任何顺序的重要性，而是术语第一、第二等用于将一个元件区别于另一个元件。另外，术语一、一个等的使用不表示数量的限定，而是表示存在至少一个所引用的物件。

Claims (12)

1.一种电连接器(10)，包括：
电气端子(36)；
连接器外壳(14)，所述连接器外壳(14)限定第一内腔(16)和第一开口(30)，所述第一内腔(16)沿纵向轴线(X)从所述连接器外壳(14)的第一面(20)延伸至第二面(26)并构造成接纳所述电气端子(36)，所述第一开口(30)在所述第一面(20)中并构造用于插入所述电气端子(36)，所述连接器外壳(14)进一步限定第二内腔(28)，所述第二内腔(28)沿横向于所述纵向轴线(X)的侧向轴线(Y)延伸，其中所述第二内腔(28)与所述第一内腔(16)连通；以及
端子(36)位置保证(TPA)装置(34)，所述端子(36)位置保证(TPA)装置(34)构造成接纳于所述第二内腔(28)内并可从所述第二内腔(28)内的初始位置(39)移动至不同于所述初始位置(39)的最终位置(41)，其中所述TPA装置(34)包括柔性主锁定特征(40)，所述柔性主锁定特征(40)构造成与所述电气端子(36)的对应锁定特征(70)配合，以当所述TPA装置(34)处于所述第二内腔(28)内的所述初始位置(39)时，将所述电气端子(36)锁定在所述第一内腔(16)中，以及所述TPA装置(34)进一步包括刚性辅助锁定特征(42)，所述刚性辅助锁定特征(42)构造成与所述电气端子(36)的对应锁定特征(70)配合，以当所述TPA装置(34)处于所述最终位置(41)时，将所述电气端子(36)锁定在所述第一内腔(16)中。
2.如权利要求1所述的电连接器(10)，其特征在于，当所述TPA装置(34)移至所述最终位置(41)时，所述主锁定特征(40)从所述电气端子(36)的对应锁定特征(70)脱开。
3.如权利要求1所述的电连接器(10)，其特征在于，所述TPA装置(34)构造成沿所述侧向轴线(Y)从所述初始位置(39)移至所述最终位置(41)并相对于所述纵向轴线(X)横向移动。
4.如权利要求1所述的电连接器(10)，其特征在于，所述TPA装置(34)构造成穿过由所述连接器外壳(14)限定的侧向开口(18)，横向于所述第一内腔(16)插入所述第二内腔(28)。
5.如权利要求1所述的电连接器(10)，其特征在于，所述电气端子(36)包括前接触部分(60)、中间本体部分(62)以及后连接部分(64)，所述后连接部分(64)构造成将所述电气端子(36)附连至绝缘的导线(66)，其中所述本体部分(62)具有倾斜部分(68)，所述倾斜部分(68)朝向所述对应锁定特征(70)向后倾斜。
6.如权利要求5所述的电连接器(10)，其特征在于，所述电气端子(36)的本体部分(62)包括在所述倾斜部分(68)和所述对应锁定特征(70)之间的平坦表面(72)，且所述本体部分(62)进一步包括在所述本体部分(62)的相邻于所述后连接部分(64)的一端处的另一锁定特征(70)。
7.如权利要求6所述的电连接器(10)，其特征在于，所述主锁定特征(40)包括柔性梁(44)，所述柔性梁(44)的一端(46)附连至所述TPA装置(34)的横杆(48)，其中所述柔性梁(44)的自由端限定朝向所述第一开口(30)倾斜的斜坡(52)，且所述主锁定特征(40)限定第一锁定肩(54)。
8.如权利要求7所述的电连接器(10)，其特征在于，所述TPA装置(34)的辅助锁定特征(42)限定刚性第二锁定肩(56)和刚性第三锁定肩(58)，所述刚性第二锁定肩(56)由所述TPA装置(34)的所述横杆(48)限定，所述刚性第三锁定肩(58)由所述TPA装置(34)的所述横杆(48)限定。
9.如权利要求8所述的电连接器(10)，其特征在于，当所述TPA装置处于所述初始位置(39)时，所述柔性梁(44)的所述第一锁定肩(54)配合所述端子(36)的所述对应锁定特征(70)。
10.如权利要求9所述的电连接器(10)，其特征在于，所述第二锁定肩(56)配合所述对应锁定特征(70)，而所述第三锁定肩(58)配合所述电气端子(36)的另一锁定特征(70)。
11.如权利要求1所述的电连接器(10)，其特征在于，所述电气端子(36)是公端子(36)。
12.如权利要求1所述的电连接器(10)，其特征在于，所述电气端子(36)是母端子(36)。
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