CN105409068B - 具有可编程释放机构的摩擦锁定插座 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于锁紧由配合结构形成的电连接的方法和装置，所述配合结构包括公组件的插脚和母组件的插座。在一些实施方式中，所述电连接可通过插头和插座外壳之间的摩擦接合锁紧。这可通过迫使楔形件进入外壳之间的接口或使锁定元件(例如弹性体环)膨胀到所述接口中来完成。可使用锁紧螺母操纵所述安全连接的这种锁定和释放。

Description

具有可编程释放机构的摩擦锁定插座

对相关申请的引用

本专利申请为非临时申请，并要求于2014年3月15日提交的标题为“SECUREELECTRICAL RECEPTACLE(安全电插座)”的美国临时专利申请61/799,971以及于2014年2月25提交的标题为“FRICTIONAL LOCKING RECEPTACLE WITH PROGRAMMABLE RELEASE(具有可编程释放机构的摩擦锁定插座)”的美国临时专利申请61/944,506的优先权。另外，本专利申请是于2011年9月8日提交的标题为“LOCKING ELECTRICAL RECEPTACLE WITH ELONGATECLAMPING SURFACES(具有细长夹持面的锁定电插座)”的美国专利13/228,331的部分延续案，并要求该专利的优先权，美国专利13/228,331是于2009年9月28日提交的标题为“LOCKING ELECTRICAL RECEPTACLE(锁定电插座)”的美国专利12/568,444的部分延续案，并要求该专利的优先权，而美国专利12/568,444又是于2009年9月14日提交的标题为“LOCKING ELECTRICAL RECEPTACLE(锁定电插座)”的美国专利12/531,235的部分延续案，美国专利12/531,235是于2008年3月14日提交的标题为“LOCKING ELECTRICAL RECEPTACLE(锁定电插座)”的PCT申请US2008/57149的美国国家阶段申请，PCT申请US2008/57149要求于2007年3月14日提交的标题为“LOCKING ELECTRICAL RECEPTACLE(锁定电插座)”的美国临时申请60/894,849的优先权。美国专利12/568,444还要求于2009年7月10日提交的美国临时申请61/221,793的优先权。本专利申请还是于2011年4月15日提交的标题为“LOCKINGELECTRICAL RECEPTACLE(锁定电插座)”的美国申请13/088,234的部分延续案，并要求该申请的优先权，美国申请13/088,234要求于2010年4月15日提交的标题为“LOCKINGELECTRICAL RECEPTACLE SECURE LOCKING MECHANISM(锁定电插座的安全锁定机构)”的美国临时申请61/324,557、于2010年5月19日提交标题为“LOCKING ELECTRICAL RECEPTACLEALTERNATE OPERATING MECHANISMS(锁定电插座的替代操作机构)”的美国临时申请61/346,316、以及于2010年6月10日提交的标题为“LOCKING ELECTRICAL RECEPTACLEPROGRAMMABLE RELEASE TENSION MECHANISMS(锁定电插座的可编程释放拉张机构)”的美国临时申请61/353,496的优先权。所有上述申请的内容通过完整引用结合在此，并且根据美国法律和法规所允许的程度要求所有这些申请的全部优先权。

背景技术

已知有各种电连接器可用于实现电源与电气设备之间的电接触。典型情况下，一般称为插头的连接器包括插脚型端子，一般称为插座的用于接收插脚型端子的母连接器常常被称为电气插口，或者简称插口。最常见类型的插口包括一对端子接点，它们接收插头的插脚，而插头的插脚耦合至“火线”和“零线”。而且，插口可包括接收插头的接地插脚的端子接点。在全球的各个地区，已经为插口开发了各种标准。

不论采用什么具体标准，上述最常见的插头和插座系统的设计一般仅利用金属接点之间的摩擦把插头和插座固定在配合位置。摩擦系数随各种条件而变化，包括但不局限于制造工艺、作为润滑剂的外来材料、以及组件的磨损和变形。这个特点导致两个设备之间的互连电连接机构不安全。可以证明，这是利用上述系统向电气或电子设备供电的供电系统的最薄弱环节。但是，这种连接方式已在全世界作为标准采用，并且使用这种连接方式主要是由于制造成本低、在制造过程中易于进行质量控制、以及在进行供电时能够高效利用空间。

这种连接技术的主要限制仅在于摩擦配合部件。在供电连续性可能很关键的一些应用中，例如在数据或医疗应用中，可能需要确保配合连接的安全的技术，以提高可靠性。在有机械活动的场所，例如存在震动的场所、或者外部活动可能导致附接至插头和插座的电源线以任何方式发生机械挠曲或扯紧的场所，尤其如此。

本发明的安全电插座正是针对这种背景开发的。

发明内容

本发明涉及确保电连接的安全。在某些情况中，配合插头和插口的电连接可能是供电系统中安全性最弱的环节。通常，这些连接仅通过手动插入的电接点的配合摩擦来锁紧。一些因素可能影响这种连接的安全性。本发明提供多种安全机制，由此使得原本趋向于把连接拉开的力现在起到驱动保持机构的作用，从而锁紧配合副，其中，连接的摩擦接合得到了加强，和/或连接以其它的方式锁紧，使得需要进行故意的操作才能释放连接，因而减少了意外断开。本发明还提供多种机构，由此用户可手动选择操纵保持机构，从而锁紧配合副。本发明结构简单，并且在工作时非常可靠。而且，本发明可与新型或改造插座装置结合实施。因此，本系统与现有的插头和其它基础设施相容。

根据本发明的一个方面，提供一种用于锁紧电连接的装置。所述电连接是通过配合结构形成的，所述配合结构包括公组件的插脚和母组件的插座(例如电源线端帽或插口插座)，其中，通过从插座拔出插脚可断开连接。需要说明的是，壁装插口插座一般为母件，而电源线端帽可为公件或母件。所述装置包括可在夹持形态和释放形态之间移动的夹持元件，在夹持形态中，所述夹持元件把所述配合结构保持在连接状态。激活元件响应趋向于把插脚从插座拔出的力促使所述夹持元件进入夹持形态。通过这种方式，原本趋向于把连接拉开的力现在使本发明的装置把连接夹紧在锁紧状态。

有多种结构可实现所述的夹持功能。这种结构可与所述公组件和/或母组件配合使用。在一种实施方式中，所述装置完全由母组件实现。例如，所述夹持元件可作用在公组件的一个或多个插脚上。在一种特定实施方式中，所述夹持元件作用在保持在大地电位的接地插脚上，从而对于夹持元件的设计来说无需考虑施加到被夹持的插脚上的电位。这还能实现或有助于与生命安全/规章制度的相符性。但是，应理解，可附加地或可替代地接合其它插脚。

如上所述，夹持元件可包括用于在夹持形态中与一个或多个插脚接触的一个或多个接触面。在此，激活元件可把插脚相对于插座的移动转化为接触面进入夹持形态的移动。例如，插脚的移动可被转化为接触面与被夹持的插脚形成邻接关系的转动位移。可替代地，作用在插头/插脚上的拔出力可使细长的接触面与插脚的另一侧接合。所述装置还可包括用于把夹持元件移入释放形态的释放元件。例如，用户可通过挤压、滑动、拉动或推动插头壳体的某个元件来操作所述释放元件。在一种实施方式中，电源线端帽壳体可由互连的两段形成，这两段以伸缩方式彼此相对滑动。这样，用户可手动地接合夹持元件，或者响应电源线或电源线端帽的一段上的张力自动接合夹持元件，从而接合锁定机构，然后，可通过选择壳体段的对应段并把其滑动到释放位置来释放。应理解，即使在拥挤环境中(例如在数据中心机架中)，也可随时操作壳体段来释放夹持元件。而且，用于用手捏握以释放夹持元件的壳体段可带有色标，或者通过其它显眼的方式标识，以便用户识别。而且，可使用多种方法来指明夹持机构是否已被释放一次。

根据本发明的另一个方面，提供一种使用锁紧装置的方法。所述锁紧装置包括如上所述的夹持元件和激活元件。用户可通过把公组件的插脚插入母组件的插座中或单独地操控锁定执行机构来激活所述锁紧装置。在这种配合布置形式中，电连接被如上所述锁紧。用户还可通过迫使夹持元件进入释放形态来去活锁紧装置，例如通过挤压公组件的壳体或者滑动壳体段，或者操作属于电源线端帽的一部分的突舌、按钮或旋钮，或其它装置。通过这种方式，用户可根据需要简便地锁紧和释放电连接。

根据本发明的另一个方面，可根据既定标准来选择锁定电插座的释放张力，以避免损坏电源线端帽、电源线或插头，或者确保符合相关标准。在此，可通过改变夹持机构的几何形状、厚度、材质和成形细节来调节锁定插座的释放张力。公认的是，把释放张力设定得过高可能导致插座壳体、电源线或配合插头损坏，而这又可能导致线芯外露和安全隐患。而且，可制定与此方面或其它方面相关的释放张力标准。本发明的一种相关的方法包括：提供具有夹持元件的锁定电插座；根据电连接的安全操作标准确定插座的释放张力的限值；确定夹持元件的规格或设置，以符合释放张力限值；以及根据所述规格或设置构造或设定锁定电插座的调节机构。例如，释放张力可与端帽或插头或者电源线的结构规格协调，从而基本上确保端帽或插头或者电源线不会因与过高释放张力相关的应变而断裂或故障。通过这种方式，可以改变锁定电插座的特性，以解决安全问题或符合相关标准，或者与用户的所需设置相符(用户的设置可能不时变化，或者取决于具体应用)。

根据本发明的另一个方面，提供一种与电连接的锁定机构结合使用的应变消除机构。如上所述，与锁定电连接相关的一个潜在问题是端帽、插头、电源线或其它结构受到损害，尤其是在需要高释放张力的情况中。为了减轻这种问题，提供一种应变消除结构，用于把与夹持机构使配合连接结构保持在连接状态中的操作相关的应变从夹持机构传递至电源线或其它结构。例如，夹持机构可布置在用于接合插头的一个或多个插脚的插座端帽中。在这种情况中，可布置从夹持机构沿端帽的整个长度延伸的应变消除结构，所述应变消除结构通过压接、焊接或其它连接方式附接至电源线。可替代地，可把应变传递至独立于插座/插头的其它结构，例如壁装插座的支撑结构。这样，应变消除机构能避免与端帽或其它结构上的过高应力相关的危险，并降低或基本上消除对端帽或其它结构进行其它结构加强的需求。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于锁紧电连接的装置。所述电连接是通过配合结构形成的，所述配合结构包括公组件的插脚和母组件的插座(例如电源线端帽或插口插座)，其中，通过从插座拔出插脚可断开连接。需要说明的是，壁装插口插座一般为母件，而电源线端帽可为公件或母件。还应说明的是，用于电子数据处理(EDP)设备的插座一般是公插座。即，这种插座的壳体接收插头的壳体的一部分，但是连接插脚在插座中，而不在插头中。所述装置包括可在锁紧形态和释放形态之间移动的保持元件，在锁紧形态中，所述保持元件把所述配合结构保持在连接状态。激活元件促使所述保持元件进入锁紧形态。所述装置可设计为对趋向于从插座拔出插脚的力做出反应。通过这种方式，原本趋向于把连接拉开的力现在使本发明的装置把连接保持在锁紧状态。

有多种结构可实现所述的保持功能。这些结构可与所述公组件和/或母组件配合使用。在一种实施方式中，所述装置完全由公组件实现。例如，所述保持元件可作用在母组件的一个或多个表面上。在一种特定实施方式中，所述保持元件作用在母插座的两个或更多表面上。在施加原本趋向于把连接拉开的力时，公组件的部件发生移动，经由被这种力激活的机构按压或更紧地按压母组件的壁。与插座的表面接触的公组件部分可结合由适当材料(例如高摩擦系数的弹性体材料)制成的适当部件，具体而言，所述材料的类型和形状使得其功能达到最佳，或者采用结合有其它材料(例如金属芯材或芯件)的混合设计，以使其功能达到最佳。所述设计可利用由具有适当的机械和摩擦特性的其它材料制成的部件，例如杠杆、凸轮或斜面。所述弹性体或其它部件被所述机构压迫，从而与插座的壁形成高压力接触。接触面可具有高摩擦材料，以提高公组件和插座的机械摩擦互锁性。所述弹性体可制成多种形状。例如，弹性体环可围绕公组件与母组件或插座之间的接口沿周向延伸。但是，接触面不必在整个接口上延伸，可以仅在接口的一段或多段上。通常，在相对表面上提供接触面可能很有用，这能够使这些表面彼此平衡和相互作用。可适当选择这些表面的位置，以避免公组件和/或母组件的接口结构，和/或确保在结构较强或加强的表面上施加压力。在一种实施方式中，接触面或夹握元件布置在大致为矩形的接口的角处。通过这种方式，能够显著提高连接的安全性，从而连接能在机械活动环境中保持其完整性，并防止意外断开，直到达到所需的或预设的拉力。这还能实现或有助于与生命安全/规章制度的相符性。

如上所述，所述保持元件可包括在保持形态中与配合插座(可以是公插座或母插座，例如在多联插座和EDP设备电源输入装置中使用的IEC C13和C14插头和插座)的一个或多个表面接触的一个或多个接触面。在此，激活元件可把插脚相对于插座的移动转化为接触面进入保持形态的移动。例如，插头的移动可被转化为接触面与一个或多个插座表面形成邻接关系的移动。所述装置还可包括用于把保持元件移入释放形态的释放元件。例如，用户可通过挤压、滑动、扭转、拉动或推动插头壳体的某个元件来操作所述释放元件。在一种实施方式中，电源线端帽壳体可由互连的两段形成，这两段以伸缩方式彼此相对滑动。壳体可在用户直接推动、拉动或挤压壳体的作用下移动，或者由用户手动地操作用于在锁紧形态和释放形态之间移动壳体的手动执行元件来移动。这样，所述保持元件可被用户手动地接合，或者响应电源线或电源线端帽的一段上的张力自动地接合，从而实现保持功能。然后，通过选择滑动壳体段的对应段并把其移至释放位置，或者把手动执行元件移至释放位置，能够释放所述保持元件。应理解，即使在拥挤环境中(例如在数据中心机架中)，也可随时操作所述壳体段或手动执行元件来释放所述保持元件。而且，用于用手捏握以释放保持元件的壳体段或手动执行元件可带有色标，或者通过其它显眼的方式标识，以便用户识别该机构是处于锁紧状态还是未锁紧状态。另外，该元件还可具有适当的纹理或形状，以便用户捏握。而且，可使用多种方法来指明所述保持机构是否已被释放至少一次。

根据本发明的另一个方面，提供一种使用锁紧装置的方法。所述锁紧装置包括如上所述的保持元件和激活机构(自动型或手动型)。用户可通过在插入后独立地操控锁定执行机构来激活所述保持元件。在这种配合布置形式中，电连接被如上所述锁紧。用户还可通过迫使激活元件进入释放形态来去活锁紧装置，例如通过挤压公组件的壳体或者滑动壳体段，或者操作突舌或按钮，或扭转属于电源线端帽的一部分的螺母或旋钮，或其它装置。利用螺母(螺栓)或旋钮(旋转斜盘或其它方法)驱动保持元件的方法可结合简单的棘轮机构(允许按很小的分度增量沿任一方向转动螺母或旋钮)，以便允许用户选择和调节螺母或旋钮的紧固度，从而调节分开锁紧的连接所需的力。而且，可适当选择螺母或螺栓的尺寸和形状、以及它们所提供的机械优点，使得普通用户很难或不可能通过手动施加过大的外力来破坏锁紧机构或插头。这种特性提供了一种可编程的释放机构，其中，断开连接所需的力可“编制”到设计中，并且还可由用户在所需的连接保持力值范围内调节和选择。而且，所述机构的特点可与由棘齿螺母或旋钮提供的运动几何形状和范围结合，用于补偿在插头和插座的生产中常见的多种尺寸公差。通过这种方式，用户可根据需要简便地锁紧和释放电连接，同时能防止对连接的插头和插座的部件的损害。

根据本发明的另一个方面，提供另一个使用锁紧机构的方法。在保持机构的另一种实施方式中，所述装置可利用母组件或公组件实现。可布置一个或多个具有适当形状和可变宽度的保持突舌或钩子。它们可由适当的材料制成，并有适当的几何形状。保持突舌或钩子会与布置在配合插座中的适当位置的一个或多个开口(例如狭槽)接合。大多数商售插座都具有这种开口，它是插座中的指状构造的一部分，允许插座卡入板中。不一定总是有这种开口，但是可以轻松地修改这些插座，以在每种型号的单插座和多插座模制组件中提供这种开口。进行这种修改很简单，而且成本很低，并且有可能很快获得安全认证机构(例如保险商实验室(UL))的认证。因此，这种保持机构可轻松迅速地推向市场，因而具有很高商业和经济价值。如果有开口可用，那么突舌或钩子保持机构可自动接合(例如，由于弹簧作动式构造)，或者也可利用由用户激活的手动机构来手动接合。可使用在此所述的多种方法激活和/或释放它，例如，用于以机械方式从开口抽回钩子。它还可与在此所述的其它保持机构结合使用。

根据本发明的另一个方面，可根据既定标准来选择安全紧固电插座的释放张力，以避免损坏电源线端帽、电源线或插头，或者确保符合相关标准。在此，可通过改变保持机构的几何形状、厚度、材质和成形细节来调节安全插座的释放张力。而且，可编程的释放拉张机构可结合为保持机构设计的一部分。公认的是，把释放张力设定得过高可能导致插座壳体、电源线或配合插头损坏，而这又可能导致线芯外露和安全隐患。而且，可制定与此方面或其它方面相关的释放张力标准。本发明的一种相关的方法包括：提供具有保持元件的安全电插座；根据电连接的安全操作标准确定插座的释放张力的限值；确定保持元件的规格或设置，以符合释放张力限值；以及根据所述规格或设置构造或设定安全电插座的调节机构。例如，释放张力可与端帽或插头或者电源线的结构规格协调，从而基本上确保端帽或插头或者电源线不会因与过高释放张力相关的应变而断裂或发生故障。通过这种方式，可以改变安全电插座的特性，以解决安全问题或符合相关标准，或者与用户的所需设置相符(用户的设置可能不时变化，或者取决于具体应用)。

根据本发明的另一个方面，提供一种与电连接的保持机构结合使用的应变消除机构。如上所述，与安全电连接相关的一个潜在问题是端帽、插头、电源线或其它结构受到损害，尤其是在需要高释放张力的情况中。为了减轻这种问题，提供一种应变消除结构，用于把与夹持机构使配合连接结构保持在连接状态中的操作相关的应变从保持机构传递至电源线或其它结构。例如，保持机构可布置在插座端帽中。在这种情况中，可布置从保持机构沿端帽的整个长度延伸的应变消除结构，所述应变消除结构通过压接、焊接或其它连接方式附接至电源线。可替代地，可把应变传递至独立于插座/插头的其它结构，例如壁装插座的支撑结构。这样，应变消除机构能避免与端帽或其它结构上的过高应力相关的危险，并降低或基本上消除对端帽或其它结构进行其它结构加强的需求。

根据本发明的另一个方面，可使用一次锁定或解锁多个插座(例如多联插座中的每个插座)的机构来实现锁定电插座功能。此机构具有以下优点。

1.执行机构可独立于插座，并在插座之外，而插座可结合有保持机构。这使得执行机构更易制造，因为有更多的加工空间。

2.保持机构可作为安全机构，在处于锁定状态时防止插头插入多联插座中。

3.执行机构可通过多种方法操作：1)通过多联插座的一个侧面上的杠杆手动操作，其中，所述杠杆可根据需要卸下；2)通过旋钮手动操作，其中，所述旋钮可根据需要卸下；3)利用可就地或远程控制的电机、电磁阀或其它可通过电子方式控制的机械装置。

4.执行机构可通过钥匙锁定，这可用于控制就地手动操作机构或可远程操作的机构。

5.标准类型的插头无需修改即可锁定到多联插座中。插头中的插脚的形状无关紧要，所述机构能适应任何形状(扁平、圆形等)。

6.由于多联插座与插座相比其形状因数更大，因此所述机构更坚固。

7.所述机构可作为向多联插座中的插座配电的配电路径，从而不再需要连接至多联插座的单独接线。

现在说明可能的机构的一种示例性实施方式。此实例用于最常见的单相插座，但是多相插座也适合于所述机构。请参考图26A-26C，由九个以适当材料制成的直线式导电片组成的一组导电片组织为三组组件。每组片在其中形成有孔口，所述孔口与插座所配合的插头的插脚类型相配。所述孔口形成为相对于穿过它们的插头插脚的形状产生弹簧作用。为了确保在插头插脚的生产尺寸变化范围内实现良好的机械和电接触，这是必要的，尤其是在锁定机构解锁但是必须保持插入插头的电导率时。弹簧还可作为可编程释放机构，以确保当插头从插座拉出时会以给定大小的力出来。插座在其中形成有三个槽道，每个槽道接收三组导电片之中的一组，这些导电片沿多联插座的长轴穿过插座，并且按与插头插脚的方向成90度的方向插入到插座中。插座中的每个槽道与其它槽道充分分开，以确保由三个导电片组成的每组导电片彼此电隔离。由三个导电片组成的每组导电片可沿其长轴(平行于多联插座的长轴)自由地彼此相对移动。在多联插座的一端，由三个导电片组成的每组导电片之中的一个或多个连接至凸轮机构，所述凸轮机构使一个或多个所述片相对于其它片移动，在插入的插头插脚上产生摩擦机械锁定作用，或者防止还未完全插入的插头被插入到插座中。凸轮机构可按如上所述的方式操作。其它片确保当锁定机构被设为锁定位置时插座中的插头不会被“扭弯”。所述片可由导电材料制成，从而可用于向各个插座配电，这消除了向各个插座连接配电接线的需求。可以理解，由于具有立刻夹住插头的所有插脚的能力，因此若这种插脚具有根据既定的机构标准(例如保险商实验室)设定的张力限值，则通过把可编程释放功能设定为适当的值，能够防止电源线端帽、电源线或插头损坏。

附图说明

图1A-1C示出了本发明的夹持机构的一种实施方式的工作方式。

图1D-1F和1H-1J示出了本发明的夹持机构的另一种实施方式的工作方式。

图1G示出了本发明的夹持机构的另一种实施方式的工作方式。

图2A-2B示出了本发明的锁定电插座的一种实施方式，该锁定电插座使用图1A-1C所示的夹持机构。

图2C示出了本发明的锁定电插座的一种实施方式，该锁定电插座使用图1D-1F、1H-1J或1G所示的夹持机构。

图3A-3B示出了图2A-2B中所示的锁定电插座的一种应用。

图4A-4C示出了本发明的为标准插座提供锁定特性的装置。

图5示出了本发明的标准双联锁定插座的一种实施方式。

图6A-6B示出了本发明的锁定插座的一种实施方式，该实施方式包括凸轮锁定机构。

图7A-7D示出了本发明的用于锁定插头和插座的配合组件的装置的一种实施方式。

图8A-8C示出了本发明的插头的一种实施方式，该实施方式包括肘杆锁定机构。

图9A-9B示出了本发明的插头的另一种实施方式，该实施方式包括分叉弹簧端头锁定机构。

图10A-10B示出了本发明的结合有锁定机构的端帽的另一种实施方式。

图11A-11B示出了本发明的弹簧插脚保持件的一种可替代造型，这种造型能提高电源线保持能力，并能增加总长度。

图12是本发明的弹簧插脚保持件的一种可替代实施方式的透视图。

图13A-15B示出了本发明的具有锁紧弹簧插脚保持件的电插座和弹簧插脚保持件的一种可替代实施方式。

图16A-18K示出了本发明的保持机构的多种实施方式的工作方式。

图19-22示出了本发明的保持机构的另一种实施方式的工作方式。

图23-24示出了本发明的插头的一种实施方式，该实施方式包括突舌或钩子保持机构。

图25示出了本发明的在锁紧螺母转至释放位置时确保外壳主动缩回的机构的一种实施方式。

图26A-26J示出了本发明的锁定多联插座。

具体实施方式

本文中通过附图和详细说明示例性地说明了本发明的一些具体实施方式，可以对本发明做出各种修改和替换。但是应理解，本发明不局限于所公开的特性形式，相反，本发明涵盖在所附权利要求所限定的本发明的范围和精神之内做出的所有修改、等效变化和替代。

图1A-1C示出了用于锁紧可包含在本发明的锁定插座中的配合型电连接的夹持机构的一种实施方式的工作方式。在图1A-1C之中的每一个中，底部部分示出了插脚16和夹持机构12的侧视图，而顶部部分示出了透视图。首先请参考图1A，其中示出了插头的插脚16在插入到插座10中之前的形态。插脚16可为标准插头(例如IEC 320插头、NEMA 5-15等)的接地插脚，并且可有多种尺寸和形状。而且，插座10可为标准插口(例如NEMA标准电源线端帽、IEC 320电源线端帽等)的接地插座或其它插座，所述插座在工作时接收标准插头。插座10还包括耦合至枢轴14的夹持机构12。夹持机构12包括孔口，所述孔口的尺寸稍大于插脚16的尺寸，从而只有当夹持机构的长度基本上垂直于插脚16的长度时，插脚16才能穿过所述孔口。即，夹持机构12设计为利用简单的滑动和锁位技术。

图1B示出了插脚16在插入插座10时的情况。如图所示，插脚16穿过夹持机构12中的孔口并进入插座10中，从而相应的插头和插口处于配合位置。夹持机构12还可包括用于防止夹持机构12在插脚16的插入过程中枢转的止动件(未示出)。在此，在插脚16的插入过程中，夹持机构12的长度会保持基本上垂直于插脚16的长度，这允许插脚穿过夹持机构12的孔口。

图1C示出了夹持机构12对插脚16上的趋向于从插座10拔出插脚16的力做出反应的夹握功能。夹持机构12对插脚16的外抽做出响应，围绕弹簧枢轴14有角度地偏转(即，转动)，使得夹持机构12中的孔口夹握插脚16。因此，原本倾向于从插座拔出插脚16的力现在作用为驱动夹持机构12以接合插脚16，从而防止插脚16的拔出，并保持配合组件的电连接。夹持机构12可由任何适当的材料制造，包括带有内嵌金属夹齿的高强度绝缘体材料。如果插脚16是接地插脚，那么也可使用全金属夹持机构。在此，可为其它插脚使用全金属夹持结构，虽然这种修改可能需要获得保险商机构的核准。

图1D-1F和1H-1J示出了用于锁紧可包含在本发明的锁定插座中的配合型电连接的夹持机构的另一种实施方式的工作方式。在图1D的示例500-505之中的每一个中，图的最上一行代表夹持机构的端视图，最下一行代表夹持机构的侧视图，此时电接点插脚处于以下状态：1)脱开500，2)插入501，3)完全插入502，4)在张力下完全插入503，5)释放504，和6)在接点拆除过程中505。如图1E所示的示例性夹持机构有两个槽道606，这些槽道夹握接点以及连接槽道的交叉联接弹簧603的侧面。应说明的是，夹持机构可同时作为电接点和夹持机构，也可仅作为集成有独立的电接点的夹持机构。图1H-1J示出了一种同时作为电接点和夹持机构的夹持机构，图1F示出了一种适合于与独立的电接点结合使用的夹持机构。图1H中的详细部件包括夹握槽道902、交叉联接弹簧901、集成的导体压接片903、释放轴904、以及释放轴触块905。可能的实例可由一种适当的材料或多种材料(例如钢和铜)制成，以使夹持机构的功能、电气和机械特性、易制造性和成本最优化。材料可根据通过任何适当的方式联接或锁紧到一起正常工作，例如通过机械互锁装置、紧固件、胶粘等，以使其功能最佳化，并最大限度地降低其成本。

一个可能的例子是，夹持机构还作为由退火黄铜或磷青铜或者其它适当的材料制成的电接点。由于选择的材料的膨胀特性，从其连接的任何电阻点至插入的电插脚(注意，插脚可为不同的形状，例如可为针脚形状)，与保持件接点(插座)的受热相关的膨胀(更具体地说，是交叉联接弹簧的膨胀)会导致夹握功能部件的逐渐紧固。即使在最初插入时插座未被“锁定”到插脚上(例如，未施加紧固夹握机构的拔出力)，并且施加到接触面上的唯一支承力是交叉联接弹簧的作用力，在施加电流时，插口和插脚的接合处的电阻也会导致一定程度的加热。若电阻足够高(例如插脚尺寸过小，或者受到损伤并且与槽道的接触不一致)，则组件的温度会开始升高。另外，可以操控槽道(即，直接连接至进线的槽道和通过交叉联接弹簧连接的相对槽道)之间的电连接的截面，使得在较高的电流时有附加的生热，从而在交叉联接弹簧处产生比别处更多的热量。在任何一种情况中，交叉联接弹簧的受热会导致膨胀。由于散热主要经由插入的插脚以及后面的连接线进行，因此交叉联接弹簧的温度会高于插脚的平均温度。因此，插脚的膨胀稍小一些。在某些点，这种差异会允许被弹簧撑压的插口克服槽道和插脚边缘之间的分子锁定力(静摩擦力)。槽道会稍稍相对于插脚移动，并形成新的接合。此时，由于槽道和插脚之间的新形成的稍紧连接，电阻会降低，并且整个装置会开始冷却。现在，交叉联接弹簧会缩短，作用在槽道和插脚之间的支承点的力会由于切向力而显著增大，这与在施加拔出力时的受力类似，因而会更加有效地重新形成电连接。而这又会进一步降低电阻，并有效地把插座“锁紧”到插脚上，并保证良好的电连接，即使配合面不完美。这是一种对不良连接做出反应的再生状况，它趋向于对不良连接进行自我治愈。

图1E示出了夹持机构的机械特性。电接点600(或其它插头结构)插入到夹持机构601中。夹持机构的尺寸设置为使得接点把夹持机构撑开。在此，夹持机构的前端(首先被电接点接触的一端)可外翻，以锁住接点，并有助于夹持机构的扩张。这种扩张动作在图1D511中示出。横向交叉联接弹簧603起到抵抗夹持机构的张开的作用。这能确保电接点600的边缘被偏置，以在预定接触点609接触槽道。不同形状的电接点和/或夹持机构有不同的接触点和/或接触面。在所示的实施方式中，产生夹持作用的接触点/接触面主要或完全位于插脚的顶面和底面上，而不是像典型的电连接情况那样在侧面上。为了避免电接触面的任何可能的劣化问题，这种布置方式可能是合乎需要的，当然，应说明的是这种劣化不太可能发生，因为夹持力分布在很长的长度上(可能分布在接点的整个宽度上)。在电接触插脚600插入到夹持机构601后，起着从夹持机构601拔出插脚600的作用的任何拔出力(拉力)604都会导致在插脚600的侧面上施加夹持力F(夹握力)605。该夹持力是由在槽道606上施加拉力的横向交叉联接弹簧在夹持机构的每侧上的作用产生的，弹簧力的作用使得槽道朝彼此压紧。力的关系通常是F(夹握力)＝F(拉力)/正切(角θ)。因此，夹持力F(夹握力)比起着从夹持机构601拔出插脚600的作用的力F(拉力)增大得快。所以，随着试图拔出插脚600的力的增大，插脚600上的夹持机构601的夹握作用会变得更牢靠。一旦夹握机构被拉力604驱动发挥作用，摩擦就会趋向于使夹握机构保持牢固接合。如果想释放夹紧机构，需要推动释放杆607，以产生力F(释放力)608。这个力会减小角θ，并促使槽道彼此远离，从而迅速减小夹握力F(夹握力)605，并允许轻松地从夹握机构601拔出插脚600。完成释放所需的释放力608可能很小。

在与标准NEMA C-13插口相关的一种可能的实施方式中，横向交叉联接弹簧可由铜或铜合金构成，并具有约50/1000-75/1000英寸厚度。在这种情况中，曲线602可大致为圆形形状，具有约75/1000英寸曲率半径。曲线602可延伸到横向交叉联接弹簧603中，从而在横向交叉联接弹簧603中形成径向变窄的颈部。这种曲线602除了对夹握机构的工作特性有积极影响外，还能避免可能成为裂纹的始点或加快金属疲劳的尖角。所述颈部还有助于更好地相对于槽道限定横向交叉联接弹簧603的枢转点。应理解，具体工作特性(例如(但不局限于)在锁定之前允许的轻微移动量、作用在插脚上的夹持力的总量和位置、夹持机构释放时的力的大小(如果有)、以及夹持机构对于频繁循环操作的耐受性)可能取决于特定应用，并且可根据需要改变。有许多其它的构造变化和制造技术可改变这些工作特性。例如，横向交叉联接弹簧(或其某个部分)可根据需要扭转(例如与材料冲压平面成90°角)，以影响弹簧的枢转点和挠曲特性。

材料的选择、装置的厚度和几何形状以及成形方式影响夹握机构601的工作特性。横向交叉联接弹簧的弹簧常数可能受所有这些变量的影响。例如，可改变曲线602的半径、位置和形状，以及交叉联接弹簧603的颈部的厚度，以实现不同的弹簧常数值。为了使弹簧在插入到保持机构中的接点上施加拉张前夹握力或者与夹握机构结合工作的接点的尺寸范围达到最佳，这可能是合乎需要的。注：拉张前夹握力定义为在接点上施加任何拉力604之前在横向交叉联接弹簧603的作用下施加在接点600上的夹握力。

请参考图1G，其中示出了另一个可能的实例。在此实例中，机构的工作方式与(1D至1F)中所述的工作方式类似。随着向位于插脚706上的拉力710与拉力的反作用力711之间的组件施加张力，槽道(704,705)的接触点(703,707)和插入的接触插脚706(注意，插脚可有不同形状，例如可为针脚形状)处的支承力按指数规律增大，导致插脚被槽道瞬间锁住。随着拉力F增大，交叉联接弹簧701中的张力也继续增大。在此实例中，交叉联接弹簧是新月形的，与图1D-1F和1H-1J中所述的直线形弹簧不同。所述新月形状允许交叉联接弹簧在此具有两种作用。首先，它们在与槽道(704,705)的连接点处具有弹簧作用，其次，它们沿交叉联接弹簧(701)的长轴具有弹簧作用。增加沿长轴的弹簧作用允许交叉联接弹簧具有可预测的伸长或伸展能力。随着拉力F继续增大，交叉联接弹簧701中的张力也继续增大，直至增大到交叉联接弹簧开始沿其长轴伸展的程度。此时，施加的拉力710与在槽道(704,705)的接触点(703,707)和插入接触插脚706处产生的夹握力之间的关系停止增长。现在，增大拉力710会导致克服接触点703、704处的摩擦，并且接片706会相对于槽道(704,705)和夹握机构700移动。若保持拉力710，则接触插脚706会被从槽道(704,705)完全拔出。这个条件允许组件700在张力关系中具有一个可预测的点，在该点时，插头和插座可分开，并且不会损害主要部件、插脚或夹握机构(如前所述，该夹握机构可以是兼作电接点的夹握机构，或者是具有集成的电接点的独立夹握机构)。

请再参考图1D，其中示出了插头的插脚530在插入到具有电接点510的插座中之前的形态。插脚530可为标准插头(例如IEC 320插头、NEMA5-15等)的接地插脚或其它插脚，并且可有多种尺寸和形状。而且，包含电接点510的插座可为标准插口(例如NEMA标准电源线端帽、IEC 320电源线端帽等)的接地插座或其它插座，所述插座在工作时接收标准插头。所述插座包括夹持机构520，并且可在一个插座中利用不只一个夹持机构。夹持机构520设计为利用简单的滑动和锁位技术。

根据本发明，其它夹持机构也是可能的。例如，可以利用金属丝网来提供夹持机构，所述金属丝网的形式和尺寸使其能接收接点、插脚或其它插头结构(统称为“接点”。金属丝网的尺寸使其能够与插入的接点的至少一个表面摩擦接合。当随后施加趋向于从插座拔出接点的力时，金属丝网拉伸，并且其截面相应地收缩，从而夹紧在接点上。可以使用Kellem式释放机构来放松金属丝网的网孔，从而释放接点。例如，在夹握圆柱状接点时，这种夹握机构可能很有用。

图2C示出了锁定电插座820的一种可能的实施方式的横截面。插座820是IEC 320型电源线端帽插座，它包括一个或多个夹握机构828。插座820包括内接触底板模块824，所述内接触底板模块824包括夹握机构以及电接点826和828。接线836和838附接至夹握机构和电接点插口上，并通过电源线834伸出插座820。底板模块824可附接至电源线应变消除机构832，当电源线834受力时，所述电源线应变消除机构832防止电源线与电源线端帽分离从而导致组件损坏。图2C示出了一种可能的释放机构操纵方法。具体而言，插座820形成为可伸缩方式，具有在底板模块824和应变消除机构832上滑动的外壳822。外壳822上的突出部850与机构828上的释放构造851接合，从而滑动外壳822可把机构828接合至其释放形态。图1D-1J中所述的夹持机构可与结合的文献中所述的许多其它释放机构结合。

图2A-2B示出了锁定电插座20的一种实施方式的横截面。插座20是包括锁定机构的IEC 320型电源线端帽插座。插座20包括容纳接点插口26和28的内接触底板模块24。接线36和38附接至接点插口上，并通过电源线34伸出插座20。底板模块24可附接至电源线应变消除机构32，当电源线34受力时，所述电源线应变消除机构832防止电源线与电源线端帽分离从而导致组件损坏。弹簧插脚保持件40布置为与底板模块24的表面邻接，并横跨插座20的插脚接收部44。弹簧插脚保持件40的一端绕内接触底板模块24的一端弯曲，内接触底板模块24把弹簧插脚保持件40锁紧在组件中(在包模材料32之下)。

可替代地，弹簧插脚保持件40可通过螺钉或其它紧固件锁紧到内接触底板模块24上，和/或内嵌在模块24中。内嵌在模块24中或通过包模材料锁紧在电源线端帽中的弹簧插脚保持件40的部分可构造(例如，通过在嵌入部分中冲孔和/或使边缘形成锯齿或以其它方式成形)为提高嵌入部分的锚固强度。弹簧插脚保持件40的另一端与可伸缩的锁定释放握柄22接触。与图1A-1C中所示的夹持机构12类似的是，弹簧插脚保持件40包括孔口，所述孔口的尺寸允许插头的接地插脚穿过并进入插口26中。弹簧插脚保持件40中的孔口的尺寸可稍大于标准插头中的一个插脚(例如，接地插脚)，从而该孔口可作为用于锁定插座20的夹持机构。可以理解，具有不同截面形状的插脚(例如，圆形插脚)可使用在此所述的保持机构，仅需对孔口形状和弹簧插脚保持件的几何形状进行适当修改。对于各种类型的插脚的横截面的各种形状，这种修改可能是特定的。这种变化形式的工作方式与在此所述的保持机构的工作方式基本相同。弹簧插脚保持件40还可采取适当的形状和构造(将在下文中更详细说明)，以防止与其它插脚接触，并提供所需的释放张力。而且，保持件40可被保持在模块24中的嵌装槽道内，以进一步防止保持件40的横移或左右移动。下面详细说明弹簧插脚保持件40的夹持功能的工作方式。

图2A示出了在电源线34上几乎没有应变时锁定插座20的情况。如图所示，弹簧插脚保持件40的处于插座20的插脚接收部44中的部分不处于基本上竖直的位置。与图1A-1C中所示的夹持机构12的工作方式类似的是，在插脚插入时，此构造中的弹簧插脚保持件40的孔口允许插头的插脚自由地穿过并进入插口26中。这是因为，随着插头的插脚作用在弹簧插脚保持件40上，弹簧插脚保持件40的位置可不受限制地改变为基本上处于竖直的位置。

图2B示出了在沿握持释放手柄30的相反方向向插座20的电源线34施力时锁定插座20的情况。这是插座20的“释放位置”，为了更清晰地示出工作方式，在附图中未示出配合插脚。触发此位置的动作在图3A和3B中示出。

图3A示出了图2A-2B中所示的锁定电插座的工作方式。当插头50的插脚54首先经由锁定释放握柄22中的孔口进入插座20时，它遇到弹簧插脚保持件40，所述弹簧插脚保持件40此时不处于垂直的朝向。在进一步插入时，弹簧插脚保持件40被插脚54在其上施加的力偏转至垂直位置。然后，插脚54穿过弹簧插脚保持件40中的孔口，并进入接点插口26，根据需要形成电连接。在插入力释放时，以及当配合的插头50和插座20没有轴向应变时，弹簧插脚保持件40仅部分地从垂直轴偏移。应说明的是，在此连接构造中，在插头50的最前端表面和底板模块24的与插头50相邻的插座端之间几乎没有间隔，即，插脚探入插座的程度基本上为常规程度。

图3B以夸张的方式示出了向插座20的电源线34施加轴向拉力的状况。稍稍回缩的运动在弹簧插脚保持件40上产生拉力，从而增大握柄的角度，随后张紧弹簧插脚保持件40和插脚54的偏角。然后，插座20和插头50完全锁定在此状态。当在释放握柄30和插头50之间施加轴向拉力时，弹簧插脚保持件40的位置返回到如图3A中所示的接近垂直的位置，从而从插脚54释放弹簧插脚保持件40。在释放时，插座20很容易从插头50分离。由于释放握柄30安装为可伸缩地相对于底板模块24滑动，并且可通过捏握释放握柄30来从顶部或侧部释放插脚，因此即使在拥挤或空间有限的环境中(例如在数据中心内)，也能轻松地释放锁定机构。

图13A-13C示出了一种可替代的弹簧插脚保持件。在如上文所述和图1A至3B所示的实施方式中，夹持点是沿插脚的窄轴的平坦或半平坦表面布置的。孔口为矩形形状，矩形的顶部和底部包括插脚上的接触位置。施加到这些接触点的力受限于插脚尺寸精度与孔尺寸的关系。在图13A所示的实施方式中，孔口具有矩形顶部以及向下逐渐变窄或成锥形的下半部。这种设计形式的孔口在三个位置1100、1101、1104接触插脚(参见图13A–夸张图)，即，在插脚的顶部以及在底部的每一侧。

由于拉力扭矩不仅通过弹簧插脚的角位移放大，而且通过配合插脚1103的窄轴的每个角处的两相邻接触点1100、1101之间的楔入效应放大，因此夹握力可能显著增大。随着拉力施加在弹簧止动件1110的钩舌1106上，会发生图1A至1C所述的弹簧插脚保持件的初始动作。在点1100、1101、1104处首次形成接触后，在企图拔出配合插脚1103时，施加到配合插脚1103上的力会被凹槽1100、1001的底部斜面放大。在夹握的初期由弹簧插脚保持件1110绕支点1105的轴向位移形成的张力被显著放大，以在配合插脚1103的接触点和弹簧插脚保持件的底部接触点1100和1101施加压力。由于弹簧插脚保持件1110绕支点1105的张力放大作用，这个力被放大约10倍。通过这种方式，可实现约80倍的总力放大倍数。应理解，通过调节斜面1100和1101的角度以及形成支点1105的金属件1104的几何形状，可实现不同的力放大倍数。还应理解，通过改变放大力，可把弹簧插脚保持件调节为与不同的插脚材料和面层最佳接合。

由于这种放大作用以及弹簧插脚保持件、斜面1112(图13C)、1110、1101和配合插脚1103之间的接触面积较小，因此力可能至少高达30000磅/平方英寸(30Kpsi)，所以能确保主动夹紧配合插脚1103。应理解，使用这种可替代的配合插脚锁位方法对插脚的制造差异的容忍度更高。

图13B示出了这种可替代的弹簧插脚保持件的释放方法。该方法与前述的弹簧插脚保持件的方法类似。随着外壳1116的表面向弹簧插脚保持件1111的端部施加释放力，弹簧插脚保持件1110的表面会变得更垂直于配合插脚1103。而支点1105处的接触点会脱开，并且配合插脚通常可自由缩回，正如前述实施方式的弹簧插脚保持件40。但是，此时下接点(图13A所示)1100、1101使得配合插脚1103被锁在它们之间，并且配合插脚1103的金属件在这些点可能发生了较小的挠曲。因此，配合插脚1103可能还末被释放。随着外壳1116对弹簧插脚保持件1110的表面施压，外壳115中的模制斜面开始把弹簧插脚保持件向下推，因而向下推动下接点1100和1101(在图13A中示出)，使其脱离配合插脚1103。最终，整个组件从配合插脚1103脱开。

应理解，弹簧插脚保持件(在图13A中示出)的形状也有利于脱开特性。弹簧插脚保持件1107的肩部布置为：当在弹簧插脚保持件上施力以释放时，所述肩部会接触外壳1116的内表面。弹簧插脚保持件的表面朝垂直于配合插脚1103的朝向的继续转动会导致弹簧插脚保持件1111的整个面被迫向下移动。这个动作与模制到外壳1115中的斜面的动作结合会导致在弹簧插脚保持件上发挥主动的下压力，使下接点1100和1101(在图13A中示出)从配合插脚1103脱开。

图14A-15B示出了一种可替代的锁位机构。图14C示出了锁位机构的主要机械部件。在通过注模形成的插座的塑料连接器底板上布置有鞍座和应变消除部件1401。锁位肘杆1402插入到鞍座1401一端的两个孔中。鞍座和应变消除部件1401的另一端是压接环，根据电源线的设计，所述压接环在刚刚超出外护套的起点的位置或其它适当位置夹在电源线端部周围。应理解，例如，如果为了便于制造而使用不同于底板或其它电源线附接机构的材料来制造应变消除机构和夹持机构(例如使用具有不同性质的金属材料)，那么通过使用单独的电源线附接方法(例如把压接环与应变消除件分开然后通过机械方式把他们连接起来)，能够很容易地实现此目的。应理解，在此所述的应变消除机构可与前述的另外两种保持机构结合使用。

图14A示出了鞍座1401和电源线组件1400、1407的组件。电源线组件包括主电源线1400、电接口端子1406、以及上述电源线的连接至端子1406的内部导体1407。端子1406处于鞍座和应变消除部件1401的封闭端中，上述两个部件通过外接触底板(未示出)中的应变消除路径沿长轴排列。根据需要，端子1406可机械附接或焊接至鞍座和应变消除部件1401，以实现组装、延长长度或其它目的。在制造时，锁位肘杆1402布置在鞍座1401中，处于鞍座的两个孔之间。当释放致动杆1404处于正对锁位肘杆1402的另一侧时，预紧弹簧1403会按压肘杆。

图14B示出了此组件的侧视图。外接触部件底板1409容纳并包含每一个部件，并且在最后的外包模注模过程中防止注膜塑料进入底板的内部。图14B还有助于理解锁位组件的基本工作方式。当插入插头1405的插脚被插入到插座中时，它进入塑料底板1409，然后进入端子1406，最后在肘杆1402之下通过，直到它被完全插入到所示的位置。若向电源线施加试图把其从配合插头拔出的张力，则该张力会从电源线传递至插脚1405，从而(经由应变消除部件和鞍座1401)传递至肘杆1402，而肘杆1402被来自于插脚1405的底部的鞍座1401并通过电端子1406传递的压力朝插脚1405的顶部按压。肘杆被弹簧1403朝插头连接器1405的插入插脚的顶部预压。可以理解，可适当设计按压插脚的肘杆的形状，以控制向插脚施加的夹持力，例如，肘杆可具有凹槽，以控制插脚上的力，使其不发生扭曲。对于鞍座的基部和配合端子，也可根据需要实现这一特性。鞍座/应变消除机构1401之间的适当形状的嵌件和与该嵌件的形状相配的端子能够实现此功能。随着施加到电源线1407上的力导致沿组件的长轴的轻微移动，配合插脚也开始试图缩回，而肘杆开始转动，其转动方式使得肘杆把插头连接器1405的插入配合插脚的顶部向下压，把插脚更紧地挤入端子1406中，从而把端子挤入鞍座1401中。端子1406、插头连接器1405的配合插脚、以及鞍座1401之间的摩擦迅速增大到使移动停止的程度。配合插脚1405在电端子1406上的下压作用还能提高电连接的质量。现在，插头连接器1405的插脚被锁定到鞍座和应变消除部件1401上，从而锁定到电源线1407上。图15A是一个端视图，示出了在部件的锁定中所涉及的所有部件的关系。插入插头1405的插脚位于端子1406中，而端子1406夹在插脚1405和鞍座1401之间。

图14B示出了用于释放肘杆1402与插头连接器1405的插脚的连接的机构。释放杆1404的另一端可穿过整个插座，并从连接器或组件的后面伸出，用户可在该伸出位置操作。还可使用其它方式操纵释放杆1404，例如在图14D中所示的方式。当电源线端帽的包括机械联杆1408的可伸缩段1412被用户向回拉时，该可伸缩段1412会朝肘杆1402推动释放杆1404，从而把插头组件从插座组件分开(线1413指示插头的前面的完全插入深度)。在此，可伸缩段1412的运动范围由元件1410和1411控制。杆1404的另一端的压力传递至肘杆1402的后面，并稍稍压缩弹簧1403。此动作会使肘杆1402的底部向上朝远离插头连接器1405插入插脚的方向转动，并减小或消除肘杆1402与配合插脚1405之间的接触力，使配合插脚沿缩回方向移动。然后，插座可从插头分离。系统可设计为：当用户释放可伸缩段1412时，弹簧1403使可伸缩段1412返回至锁定形态。

图15A是一个端视图，示出了插头连接器1405的插入插脚的主要部件，以及该截面上的插座的锁定部件。如上所述，肘杆1402已转到按压插入的插头连接器1405的插脚的位置。插脚1405又按压端子1406，而端子又按压鞍座1401的底部。应理解，随着电源线的轴向张力的增大，肘杆1402施加的向下压力也会增大。通过选择适当的角度和适当的部件尺寸，力的放大倍数可为大约10比1。换言之，电源线上的10磅应变力会导致在插脚上施加约100磅力。

还应理解，鞍座和应变消除部件1401的底部可制造为具有如图所示的冠状形状。当应变消除部件1401的鞍座的底部被插脚下压时，这种冠状形状允许鞍座和应变消除部件1401的底部起到类似于片弹簧的作用。通过在插脚上施压的肘杆与抵抗由插脚和端子传递的力的弹簧的组合，鞍座底部的弹簧允许向插脚1405施加高度可控和可预测的力。肘杆在插脚上的最大夹持力由弹簧的抵抗力和行程控制。此特性还可如下使用。当电源线上产生拉开连接的应变时，肘杆会增大其在插脚上的压力，最终会达到使得位于鞍座底部之中(或之下，如下文中的可替代实施方式中所述)的弹簧和应变消除部件1401开始变平的程度。这个动作使得鞍座和应变消除部件1401的基部与肘杆1402的端部的距离增大，从而使得肘杆1402转动。随着电源线上的张力继续增大，会达到使得鞍座和应变消除部件1401与肘杆1402之间的距离大到足以使肘杆1402转动并垂直于插脚的程度。此时，肘杆1402上的突舌不再向插脚1405增加任何附加压力，插脚1405会在施加到电源线1407上的张力下移动，而这会使插头与插座分离。还应理解，能够可靠地预测发生释放时的张力，并可通过弹簧的强度和行程来改变该张力。这种设计对插入的连接器插脚和锁定机构的机械部件的制造差异有一定的容忍性。还应理解，能够可靠地预先设定配合连接在压力下释放时的张力。

对于这种设计，图15A示出了鞍座和应变消除部件1401的一个端视图，其中，电源线的压接端处于远离观察者的位置。在前视图中所述的冠状弹簧1521具有控制所连接的组件在应变条件下的释放点的功能。在图15B中，示出了所述冠状弹簧具有用于改变冠状弹簧的强度和行程的孔1541。但是，也可选择其它手段(例如所用材料的厚度、类型或回火等)来控制弹簧功能。可以看到，孔1541的位置位于鞍座和应变消除部件1401的鞍座段的正下方，应理解，冠状弹簧的作用强度是可改变的。当没有孔时，弹簧的冠状部分的压缩阻力会达到最大；当孔较大时，弹簧的强度会显著降低。通过降低弹簧的强度，能够降低配合连接器部件的释放点。因此，可以把锁定插座的保持能力可靠地设定为特定的释放张力。应理解，这种设计会进一步提高制造的方便性并降低制造成本。用于冲压应变消除机构的冲模可具有芯件，可通过改变该芯件来改变片弹簧中的孔1541的尺寸，以实现不同的释放张力值。也可使用设定弹簧的强度和行程的其它手段，例如利用材料的厚度和形状，或者利用其它手段。另外，还可采用利用具有一致或可变强度的适当类型的弹簧(发针形弹簧、片弹簧、弹性体弹簧等)的其他装置来按压位于肘杆1402正下方的鞍座1401的底部。在此情况中，鞍座不需要结合弹簧，弹簧是独立于鞍座的。这允许增加由工厂和/或最终用户操作的弹簧力调节机构，例如螺钉。如上文所述，这种机构会控制按压鞍座的弹簧的强度和行程，从而控制夹握机构的释放张力。可以控制调节范围，以满足任何需求。可以理解，能够可靠地设定释放张力是极其有用的，这能实现不需要独立的释放机构的锁定电源线。释放由锁定机构在所需张力水平时完成。

图14C示出了鞍座和应变消除部件1401的正交视图。所示的处于鞍座和应变消除部件1401的一端的夹环1408是鞍座和应变消除部件1401的一个组成部分。此环还可为独立的压缩环，它套在鞍座和应变消除部件1401的一端上，其中，鞍座和应变消除部件1402的该端可具有适当形状，使其能夹在压缩环和附接电源线的端部之间。考虑到沿鞍座和应变消除部件1401的长度进行复合热处理的潜在难题，在此提出了把鞍座和应变消除部件1401附接到电源线上的另一种方法。通常要对鞍座和应变消除部件1401的鞍座端进行热处理，而压接环端必须保持韧性。虽然能够制造具有这种特性的鞍座和应变消除部件1401，但是制造另外一种形状的鞍座和应变消除部件1401并利用独立的压缩环把其组装到电源线上可能更经济。可以理解，在此所述的保持机构也能够与除了所示的扁片型插脚之外的其它形状的插脚良好协作。例如，所述保持机构能够与NEMA 5-15插头以及其它插头中所用的圆形插脚良好协作。仅需对肘杆的与圆形插脚接触的端部的造型进行轻微修改，使其具有相配的形状和厚度，从而使得向插脚的材料施力的方式最佳化。这是合乎需要的，因为许多圆形插脚是管状的，而不是实心材料，因此若过大的力施加到插脚的很小材料面积上，则插脚可能发生变形或被压坏。类似地，可为此目的使用具有适当的底部形状的鞍座和/或电接点，所述形状可使得夹持力更均匀地分布在圆形插脚和/或鞍座与端子之间的嵌件上。虽然图14A-15B的实施方式是相对于常规的电源线端帽示出和说明的，但是应理解，类似的结构也可结合到其它类型的插座装置中，例如包括在标题为“Automatic Transfer SwitchModule(自动转换开关模块)”的PCT申请PCT/US2008/57140中所述的结构，该申请通过引用结合在此。

通过利用仅锁住插头50的接地插脚的夹持机构(例如弹簧插脚保持件40)，可显著提高插座20的安全性。在此，可避免在组件的夹持机构上施加不同电位的影响，而这能够简化插座的制造，并提高其总体安全性。

图4A-4C示出了一种为标准电源线端帽插座提供锁定特征的锁定装置60。如图4A所示，锁定装置60包括用于把锁定装置60定位在标准插座上的顶部保持件62和底部保持件64。锁定装置60还包括把保持件62、64彼此耦合以牢固附接至插座上的部分66。锁定装置60还包括耦合至枢轴70的夹持机构68。夹持机构68的工作方式与图1A-1C中所示的夹持机构12的工作方式类似。可以理解，也可采用前述的其它夹持机构。如前文所述，其中一些夹持机构消除了提供独立的释放机构的需要，并且可选地提供可由工厂和/或用户调节的释放张力特性。锁定装置60还可包括释放机构72，所述释放机构72允许用户在需要从插头除去插座时脱开夹持机构68。

图4B示出了布置在标准插座80上的锁定装置60。为了便于锁定装置60的安装，保持件62和64可由弹性材料制成，从而用户可把其向外弯转，并把装置60置于插座80上。例如，保持件62、64可由塑料制成。而且，如图所示，保持件62、64的形状使得，一旦装置60安装在插座80上之后，若用户不使保持件62、64发生变形，则无法轻易地取下装置60。即，保持件62、64的形状使其紧密配装到标准插座上，从而一般的运动不会使装置60从插头80脱开。

图4C示出了当插座80与标准插头84配合时锁定装置60的工作方式。插头84的接地插脚86穿过夹持机构68中的孔口，并进入插座80。若在标准插头84的电源线或插座80的电源线上施加趋向于断开配合连接的回抽力，则夹持机构68会转动，导致其夹握标准插头84的接地插脚，从而保持电连接。如果用户希望断开连接，可以接合释放元件72，释放元件72用于把夹持机构68保持在基本上垂直于接地插脚86的位置，从而允许标准插头84的插脚86从插座80拔出。应理解，虽然附图中示出了锁定装置60的一种特定实施方式，但是有多种方式可实现可改造为利用本发明的技术的标准插座的锁定装置。

图5示出了标准双联锁定插座100的一种实施方式。在此实施方式中，夹持机构112和114结合到插座100中。插座100的顶部包括分别用于接收标准插头126的插脚128、130的插口102、104。类似地，插座100的底部包括用于接收第二标准插头的插口106、108。夹持机构112、114分别可绕枢轴116、118枢转。而且，插座100还包括释放元件120、122，所述释放元件120、122允许用户在需要时断开连接。夹持机构112、114的工作方式与前述实施方式中的类似。即，夹持机构112响应从插座100拔出插头126的力沿插头126的方向转动，并接合接地插脚130，从而防止配合连接被断开。如果用户需要有意地从插座100拔出插头126，那么用户可激活释放机构120，并抽出插头126。可以理解，在标准双联锁定插座中也可采用签署的其它夹持机构。如前文所述，其中一些夹持机构消除了提供独立的释放机构的需要，并且可选地提供可由工厂和/或用户调节的释放张力特性。

图6A-6B示出了插座150的侧视图，所述插座150包括凸轮锁紧件152，所述凸轮锁紧件152用于锁定插头160的插脚162，以保护插座150和插头160之间的配合连接。图6A示出了插座在插头160插入前的情况，凸轮锁紧件152可从枢轴153自由悬垂。在此，凸轮锁紧件152的一端处于插座150的开口中，所述开口适合于接收插头160的插脚162。

图6B示出了插头160和插座150的配合连接。如图所示，在配合位置，插脚162使凸轮锁紧件152绕枢轴153偏转，导致凸轮锁紧件152与插头160成一定角度，并与插脚162邻接。因此，当在插头160或插座150上产生轴向应变时，凸轮锁紧件152与插脚162之间的摩擦会趋向于迫使凸轮锁紧件152朝插脚162向下移动，而这使插头160保持在其配合位置。如果用户需要有意地从插座150拔出插头160，那么用户可按下执行机构154，执行机构154在工作时使凸轮锁紧件152朝偏离插脚162的方向转动，从而使用户能够自由地从插座150拔出插头160。应理解，凸轮锁紧件152和执行机构可由任何适当的材料构成。在一种实施方式中，凸轮锁紧件152由金属材料构成，而执行机构154由绝缘材料构成，例如塑料。

图7A-7D示出了可用于锁紧插头与插座之间的配合连接的装置170。如图所示，装置170包括顶面173、底面175和前面171。三表面171、173、175的尺寸和朝向通常使其在电源线的一端(即，电源线端帽)围绕标准插座178的外部配装。顶面和底面173和175分别包括钩子174和176，所述钩子174和176用于把装置170锁紧到插座178上(在图7D中示出)。钩子174和176的工作方式在此是参照图7D示出的，图7D是装置170围绕插座178的外部安装时的侧视图。钩子174、176可向内朝彼此弯曲，并环绕在插座178的一端179的周围，从而把装置170锁紧到插座178上。插座178的另一端(即，具有用于接收插头的插脚的开口181的一端)可与装置170的表面171邻接。

所述装置还包括用于把插头的插脚锁定在位的突舌172。突舌172的工作方式在图7B中示出得最清楚，图7B示出了装置170安装在插头180的插脚182、184上方时的情况。插头180可为包含插脚的任何插头，包括布置在数据处理电气设备后面的典型插头。如图所示，当通过朝插头180沿轴向滑动装置170来安装装置170时，突舌172稍稍朝插脚182、184的端部偏转。在此，若施加趋向于从插头180拔出装置170的轴向力，则突舌172会向插脚182、184施加向下压力。由于装置170中的开口仅稍大于插脚182、184的尺寸，因此这个向下压力会相对于装置170把插脚182、184保持在其位置。而且，由于装置170可锁紧到如图7C中所示的标准插座上，所以突舌172能防止插座178与插头180之间的连接断开。装置170可由任何适当的不导电材料构成。在一种实施方式中，装置170由中等硬度的塑料构成。在此，装置170可为单次使用装置，其中，用户必须从插头180的插脚182、184强力拔出安装的装置170，从而使塑料件变形和/或断开突舌172。应理解，如果用户需要断开插座178，只需从端部179解开钩子174、176并分开配合连接，此时装置170仍保持安装在插头上的状态。

图8A示出了包含锁定机构的插头190在插入到插座210中之前的情况。如图中的简化方式所示，插座210包括凹槽212和214。大多数标准插座在适合于接收插头的插脚的开口中包括凹槽或肩部。存在这种凹槽可能是生产制造技术要求所导致的，例如用于制造插座的模制工艺。而且，在插座中包含多种部件(例如电连接接头、螺钉等)的要求也可能导致需要小凹槽。如果还没有凹槽，可以把其设计到插座中。

插头190使用凹槽214来帮助产生锁定机构。如图所示，插头190的中空插脚194(例如接地插脚)包括肘杆196，肘杆196经由枢轴193附接至插脚194的内部。弹簧198、活塞199和执行机构200协作使肘杆196处于锁定形态(在图8B中示出)和释放形态(在图8C中示出)。在一种实施方式中，弹簧198使突舌198偏置在释放位置，所述释放位置可能与插脚194的水平位置基本上对正。而且，可操作执行机构200来把肘杆196转入解锁位置(在图8C中示出)，在该位置，肘杆196以基本上平行于插脚190的本体的角度缩入到插脚194中。用户可通过控制开关202来控制执行机构200，所述控制开关202可布置在插头190的前面。

图8B示出了插头190处于与插座210配合的位置时的情况。如图所示，突舌196已被弹簧198和活塞199施加的压力置入锁定位置。在此形态中，突舌196会抵抗趋向于把插头190从插座210拔出的任何轴向力。这是因为凹槽214作为突舌196的止动件。因此，插头190可锁紧到插座210上。图8C示出了当用户需要从插座210上取下插头190的情况，此时用户可压下插头190的前面的控制开关202，这会使执行机构200和弹簧198把突舌196转入释放位置。

图9A-9B示出了插头220的另一种实施方式，该实施方式包括分叉弹簧端头锁定机构，图中示出的是在插头220插入到插座240中之前的情况。与图8A-8B中所示的插头190类似的是，插头220适合于与包含凹槽242和244的标准插座240结合使用。插头220可包括布置在中空插脚224(例如接地插脚)中的发针形弹簧226。在释放位置时，弹簧226的端部227处于插脚224之内，并与插脚224中的开口邻接。插头220还可包括执行机构228，所述执行机构228耦合至位于插头220的前面的控制开关230，用于把弹簧226偏置到锁定位置，在该位置，弹簧226的端部227从插脚224中的开口伸出(参见图9B)。

图9B示出了在插头220安装到标准插头240中后的情况。如图所示，执行机构228已朝弹簧226轴向移动到标准插座240中，使端部227扩张，并从插脚224的开口伸出。插脚224的开口与凹槽242和244对正，从而当处于锁定位置时，弹簧226的端部处于凹槽242和244中。因此，可以理解，当施加趋向于从插座240拔出插头220的轴向力时，弹簧226的端部227被朝凹槽242和244按压，这会阻止插脚224被从插座240拔出。当用户需要从插座240取下插头220时，用户可以操作控制开关230，控制开关230会使执行机构从弹簧226轴向退出。而这又使弹簧226的端部227退回到插脚224中，从而用户可轻松地从插座240取下插头220。

图10A和10B示出了本发明的另一种实施方式的锁定电插座1000。插座1000的构造与图2A-2B中所示的结构大致相似。在此，图中所示的插座1000包括由外锁定释放握柄1002形成的端帽，所述外锁定释放握柄1002可滑动地安装在内接触底板模块1004上。所述内接触底板模块承载一般以标号1006标出的多个插口或插座。所示的插座1000还包括电源线应变消除机构1010和弹簧插脚保持件1008。

图10B是弹簧插脚保持件1008的透视图。如图所示，保持件1008包括用于夹握接触底板模块1004的多个夹握突舌1012。在此，夹握突舌1012可嵌入在模制的接触底板模块1004中，从而把保持件1008更牢固地锁紧到底板模块1004上。可替代地，可把突舌1012按入底板模块1004中，或者可使用胶粘剂等把突舌1012附接至模块1004上。通过这种方式，突舌1012有助于把弹簧插脚保持件1008锁紧到接触底板模块1004上，并维持弹簧插脚保持件1008与接触底板模块1004之间的相对位置。从下文的讨论能够理解，这个相对位置在确保锁定机构的正确工作和控制释放张力方面很重要。否则锁定电插座1000无法按在上文中参照图2A-3B所述的方式工作。

图11A和11B示出了锁定电插座1100的另一种实施方式。插座1100的构造也与在上文中参照图2A和2B所述的结构类似，包括外锁定释放握柄1102、包含多个插座1106的内接触底板模块1104、以及电源线应变消除结构1110。所示的实施方式还包括结合有应变消除结构的弹簧插脚保持件1108。应理解，在相对锁定机构向插头施加很大的张力的情况中，本发明的锁定机构会使得很大的应变力施加到端帽上。若在端帽设计中未考虑这种力，这种力可能导致端帽损坏，并且导致与导线外露相关的潜在危险。

因此，在所示的实施方式中，弹簧插脚保持件1108包括用于直接向电源线传递这种应变力的应变消除结构。具体而言，所示的弹簧插脚保持件1108被加长，并在其后端包括线夹结构1114。电源线附接夹结构1114附接到电源线上，或者与压接带1112连接，所述压接带1112可通过压接和/或焊接等方式锁紧到电源线上。通过这种方式，与弹簧插脚保持件1108夹握插头的插脚的工作方式相关的应变力被直接传递到电源线上。

可以改变本发明的锁定电插座的各种特征，以控制锁定电插座的释放应力。在此，可利用夹握部件的几何形状、厚度、材质、和造型来控制锁定机构的释放张力。例如，增加夹握部件的材料厚度和/或刚度会增大锁定机构的释放张力。

也可以改变这些弹簧插脚保持件的几何形状，以提高安全性和性能。图12示出了此方面的一个例子。所示的弹簧插脚保持件1200(例如可结合到图2A-2B、10A-10B或11A-11B所示的实施方式中)包括位于弹簧插脚保持件的弯折点1204与插脚接合口之间的变窄颈部1202。此颈部可提供许多合乎需要的功能。例如，颈部1202可布置为在弹簧插脚保持件1200与插头的另一个插脚之间提供更大的余隙。另外，在发生结构损坏时，窄部1202可用于提供限定的断裂点。即，在因应力或材料疲劳而发生破坏的情况中，颈部1202提供安全故障点，从而不会导致电连接的电气事故或故障。

可以理解，在此所述的可通过改变设计参数来改变释放张力的所有保持机构都可具有与插座设计或标准或规范协调的释放张力，从而确保电源线端帽或插座不会发生导致导线外露的潜在危险的断裂。因此，例如，根据对端帽或插座结构的分析、规章要求或设计规范，可能希望提供四十磅的释放应力。此时，锁定机构可通过例如图2A-2B、10A-10B和11A-11B所示的弹簧插脚保持件的方式来实现。然后，可选择弹簧插脚保持件的材料和厚度以及弹簧插脚保持件的特定几何形状，以提供40磅释放应力。具有40磅释放应力的锁定机构也可在例如图14A-14D和15A-15B所示的肘杆和鞍座机构中实现。这些不同设计参数的值可通过理论或经验确定，以提供所需的释放点。

图16A-16B示出了用于锁紧可包含在本发明的锁紧连接构造中的配合电连接的保持机构的一种实施方式。在图16A-16B中，顶部部分示出了配合插头和插座100以及保持机构1020的俯视图，而底部部分示出了透视图。电插脚1030的数目可为两个或更多(例如IEC320插头、NEMA 5-15等)，并且可有不同尺寸和形状。而且，插头和插座1000可为标准插口的插头和插座(例如IEC 320电源线端帽等)。插头还包括保持机构1020。安全保持机构1020的设计采用简单的滑入和锁紧连接技术。下面请参考图17A，其中示出了在锁紧连接之前插头和插座的情况。在此实施方式中，用户必须手动选择锁紧，如上文所述。

图17A-17B示出了插头2010插入到插座2020中时的情况。如图所示，插头和插座处于配合状态，但是还未处于锁紧位置。用户可扭转手动操控螺母2030，以锁紧和释放连接。所述螺母可具有前述的可选棘齿机构，在此未示出。当螺母被拧紧时，外壳2040在螺母2030的作用下被压入弹性体2050中。在拧紧螺母时，外壳会压缩弹性体，在松开螺母时，外壳会被弹性体的膨胀推回。可选地，可使用适当的机构(例如穿过螺母中的变圆槽的蘑菇头销)把外壳主动地附接至螺母，以确保当螺母松开时外壳会主动缩回。这是未示出的一种可选构造。图中的放大部分2100和2200示出了机构的此部分的两种不同的可能实例。详图2030示出了所述机构的弹性体压缩区域的形状基本上为矩形。详图2040示出了所述机构的弹性体压缩区域的形状是利用斜坡来压缩弹性体的形状。可以理解，如上所述，可以改变2100和2200的材料和几何形状，以使其功能达到最佳。

图18A-18B示出了插头3010插入到插座3020中时的情况。如图所示，插头和插座处于配合且锁紧的位置。用户已扭转手动操纵螺母3030来锁紧连接。当螺母3030被向下拧紧时，外壳304在螺母3030的作用下被压入弹性体3050中。外壳压缩弹性体，而弹性体又紧压邻接插座3020的壁3060。这在图中的放大部分3100和3200中更详细示出。在松开螺母3030时，外壳3040会被弹性体的膨胀推回。可选地，可使用适当的机构(例如穿过螺母中的变圆槽的蘑菇头销)把外壳3040主动地附接至螺母，以确保当螺母松开时外壳会主动缩回。这是未示出的一种可选构造。详图3100示出了所述机构的弹性体压缩区域的形状基本上为矩形。详图3200示出了所述机构的弹性体压缩区域的形状是利用斜坡来压缩弹性体的形式。可以理解，如上所述，可以改变3100和3200的材料和几何形状，以使其功能达到最佳。

图18C示出了本发明的另一个可能的实例的放大图。当螺母3340被向下拧紧时，位于外壳3310上的突舌3300在螺母3340的作用下被沿轴向向前驱动。突舌3300在组件的插入到相配插座中的部分内的斜面3320上前推。图18C中所示的例子是一个公件C13，但是这个概念和机制也可与如图18D所示的母件C13结合使用。图18C中所示的公件C13与图18D中所示的母件C13之间的唯一实质性构造差别是电接点的布置形式，在母件版本中，接触底板3480(通常是经过安全机构核准的部件)模制到电源线端帽中。外壳3470可包模到接触底板上，或者制造为卡在接触底板上的独立部件，这是在图3D中示出的构造。也可采用其它的构造方法。可改变突舌3300、3400和斜面3320、3420的几何形状、材料、位置、数目和机械作用，以确保承受与配合插座接触的斜面的最大压力的区域处于所需的位置。这对最大限度地提高保持力并确保插座能承受突舌3300、3400施加的力而不发生损坏很重要。突舌3300、3400的数目可以是一个或多个，并且可布置为使得所述机构的保持力达到最佳。它们可布置为彼此相对，也可以不彼此相对，彼此相对的布置方式可用于确保施加到插座上的力使保持力最大化。如图所示，突舌3300、3400会趋向于向插座施力，使得插座的壁受压处于张紧状态，根据插座的材料，这可能是合乎需要的。突舌3350、3450的与配合插座的壁接触的表面可由具有适当的机械和摩擦特性的一种或多种材料制成。一个可能的实例的例子是，使用较硬、机械强度较高的材料制造外壳3310、3410，然后在突舌表面3350、3450上涂装高摩擦系数的弹性体材料。例如，这可通过共注(“夹芯”)模制工艺经济地完成。可以理解，如图18C、18D所示的保持机构对施加到电源线3380、3480上的拔出力3385、3485做出反应，通过电源线3380、3480把该力传递至电源线端帽3390、3490的端部。这会压缩通常用于制造电源线的弹性体注模材料，导致电源线端帽的端部朝靠近外壳3310、3410的方向稍稍移动，而外壳3310、3410使突舌3300、3400进一步在斜面3340、3440上爬升，而斜面3340、3440按压突舌3350、3450的接触区，使其与插座的壁更紧密接触，导致插头与插座之间的摩擦互锁作用加强。因此，正是趋向于把插头从插座拔出的力3385、3485使保持机构与插座的壁通过摩擦互锁接合，从而阻止插头的拔出，并保持配合组件的电连接。还可以改变突舌3300、3400和斜面3320、3420的几何形状、材料和机械作用，以通过限制施加到配合插座的壁上的力以及突舌3350、3450的接触面与配合插座的壁之间的摩擦互锁作用来提供可编程的释放机构。限制摩擦互锁作用会限制锁紧连接能够抵抗的最大力。当施加该水平的力时，插头和插座会分离。如前文所述，由此可规范最大力的水平，以防止插头和插座受到损害，和/或符合相关标准，而且，如前文所述，用户可通过操作螺母3340、3440来调节保持力值的范围。

图18E-18K示出了本发明的另一个可能的实例，并示出了利用新的保持机构的IEC-13插座的另一种锁定方法。它主要包括与把此连接器夹紧到配合型连接器(例如IEC-14)上相关的三个主要部件。应说明的是，此机构不局限于IEC系列连接器，也可适合于多种连接器配合应用，包括利用插座上的护板外壳的连接器配合应用。在这种具有护板的插座的情况中，可使用护板作为与配合插座的壁相互作用的摩擦元件来实现夹持，并且这种夹持方式不依赖在连接器本身中利用的导电方法。

请看图18E，连接器1的内芯由在尺寸和电接口部件方面非常类似于传统的IEC-13(或其它标准)电源线端帽插座(母端)的模制组件组成。其不同之处在于，绝缘包模有穿过外壳通入壳体内部的两个矩形孔3551。另外，由适当材料制成的锁定突舌往复机构2提供锁定突舌3553和用于从锁紧螺母3通过孔3551向内芯1的壳体区域内传递力的结构。

锁定到配合连接器是通过突舌3553在螺母的驱动作用下楔入配合连接器的顶部和底部外表面之间以及内芯壳体1的顶部和底部内表面之间来实现的。在需要释放连接时，可松开螺母3，这会使突舌3353主动缩回。这是通过螺母3上的接合颈圈3555完成的，所述接合颈圈3555在锁定突舌往复机构2的凹槽3554中转动，从而拉出突舌3553。也可使用其它手段来把螺母3附接到锁定突舌往复机构2上，在图25中示出了一个例子。这种锁定方法提供良好的夹持性以及可编程的释放力。通过仔细选择外形、几何形状和所用材料，能够把最大保持力限制到所需的数值范围之内。另外，包膜的外表面(例如紧挨锁定突舌3553的外表面)可选地具有涂层、纹理、或者其它的设计，以增大外壳3551与插座的配合壁之间的摩擦力。为了防止过大的拔出力损坏配合连接中的插头和电源线端帽，把释放力控制到选定数值范围之内的能力是合乎需要的。这种能力对满足某些机构认证要求也有用处。另外，此方法使制造变得简单，并且运动部件最少。

请看图18F，其中示出了两个主要部件的截面图：传统电源线端帽插头(公连接器)1的俯视图和配合电源线端帽连接器(母插座)2的俯视图。插头1虽然作为锁紧电连接方法的说明的一部分描述，但是关键之处在于插头可为标准的未修改插头。只有配合插座2与传统的标准插座不同，并且是独特的。这意味着，本发明适用于大规模安装的标准插头，例如在数据中心的多联插座中使用的插头。在全世界范围内，普遍使用IEC C14多联插座来为200V以上的电气设施配电。常规插头由图18F中所示的三个主要部件组成，即，包模绝缘体3561、包含必要的导体3562的连接线、以及配合的电连接器插脚3563。此例子属于传统的IEC-14型插头，但是也可为利用外插脚绝缘护板3569的其它类型。此外插脚护板3569通常是与插脚3563同心的，并且在应用时是配合插座的夹持对象。

这种应用的焦点是插座组件2，它包括配有外壳3564的芯件以及往复机构3565，所述往复机构包括作为其一部分的锁定突舌3567，在附图中示出了其中的一个锁定突舌。由于这是俯视图，因此仅能够看到上述突舌的轮廓，但是存在两个突舌，一个在连接器的顶部，另一个在底部，每个都是图中所示的模制往复机构部件的一个组成部分。所示的突舌是一个优选实例，但是所述的方法也可与其它突舌数目、形状和位置结合使用。芯件3564在其上还模制有与锁紧螺母3566啮合的某种螺纹3570。这种带螺纹的螺母与芯件3564的螺纹配合工作，以向移动的往复机构3565施力，并向突舌3567传递轴向力。

图18G是图18F中的上述部件的侧截面图。此图更清晰地示出了顶部和底部锁定突舌3567的关系，并且表明它们是往复机构3565的一部分。在图18G中，所示的插座组件2的锁紧螺母3570已转动至锁定位置，往复机构3565被向前推，并且锁定突舌3567完全插入到壳体和芯件3564中。图18H是插座组件2的放大侧截面图。在此图中更清晰地示出了突舌3567穿过芯件和壳体3564中的孔3551。孔3551具有伸入到芯件和壳体3564的腔体中的锥形入口3571，在此例子中，当往复机构3565从右到左移动时，所述锥形入口3571使得突舌3567被朝中心线推动。此例子具有往复机构3565，因此所示的突舌3567处于释放位置。突舌3567从腔体显著缩回，使该腔体中的区域可接受配合插头的壳体的插入。为了说明此应用的焦点，在此不再详述不适用的插头和插座部件。这些部件包括插脚和插口以及电源线等电气部件。

图18I示出了图18F的插座组件，其中，锁紧螺母206转动为向往复机构3565施加向前的轴向力，而往复机构3565又把突舌3567推入芯件和壳体3564的腔体中。在此需要说明突舌3567与锥形入口3571的关系。突舌3567上的锥形与锥形入口3571的结合使突舌3567朝组件的中心线向内弯曲。图18J示出了处于未锁定位置的插座2与标准配合插头1的配合。在右下侧示出了一个放大详图，其中更清晰地示出了锁定突舌3551与配合插头护壳3569不干涉。当往复机构3565如图所示缩回时，突舌3551、芯件和壳体3571的内壁斜面、以及配合插头的护壳3569的外表面之间几乎不接触。

图18K示出了插头1和插座2的组合的配合和锁定状况。螺母3566已转动为迫使往复机构3565向前移动。在右下侧示出的放大详图更清晰地示出了突舌3567与配合插头护壳3569之间的新关系。当往复机构3565被迫如图所示向前移动时，突舌3551、芯件和壳体3571的内壁斜面、以及配合插头的护壳3569的外表面之间明显接触。随着锁紧螺母3566进一步拧紧，由于突舌3567的缓变锥形以及芯件和壳体3571的内壁斜面的力放大作用，突舌151、芯件和壳体3571的内壁斜面、以及配合插头的护壳3569的外表面之间的径向力非常迅速地增大。在插头的护壳的另一侧以及该侧的相反方向上也发生相同的效应。这些反向力有助于使插头1在插座2中保持居中状态。

总而言之，图中所示的是仅利用摩擦来锁紧(锁定)两个配合连接器的另一种方法。插座的机械特性的说明示出了用于把插座锁紧(锁定)到相同规格的未修改的标准配合插头上的机构。

可以很轻松地使这种锁紧电连接的方法适于提供具体应用或管理机构所要求的不同释放张力范围。对突舌的外形、布置方式和几何形状以及锥形开口和螺距进行轻微修改都可能对插头与插座的“锁定”配合的锁紧力以及断开该配合所需的力的类型有不同影响。这种设计的简单性使其既稳固又便于制造。部件数目的减少以及完全使用可注模成型的材料能降低制造成本。

图19-22示出了用于锁紧可包含在本发明的锁紧连接构造中的配合电连接的机构的一种实施方式。在此实施方式中，所述机构响应趋向于把连接拉开的力6070自动锁紧自身。图20-22示出了保持机构处于下列状态时的俯视图：1)完全插入5000；2)在张力下完全插入6000；3)释放7000。图19示出了插头和插座以及保持机构的元件。图20示出了在插头已插入到插座中但还未施加趋向于把连接拉开的力时的连接情况。图21示出了保持机构6000对插头601上的趋向于从插座6020拔出插头6010的力做出反应的工作方式。如放大详图所示的保持机构6100对拔出插头6010的力做出反应，通过斜面6040的效应迫使弹性体6050更紧地与插座6060的壁接触，使得插头6010与插座6020之间的摩擦互锁作用加强。因此，正是趋向于把插头6010从插座6020拔出的力6070使保持机构6000与插座6060的壁通过摩擦互锁接合，从而阻止插头6010的拔出，并保持配合组件的电连接。如上所述，保持机构6000可由任何适当的材料构成。图22示出了保持机构在锁紧连接释放时的工作方式。当用户需要释放连接时，用户可捏握并拉动外壳7030，外壳7030会缩回，通过外壳7060的延长部分把弹性体7040向下拉回7070到斜面7050上，使弹性体7040不再压缩，从而释放连接。

图23-24示出了用于锁紧可包含在本发明的锁紧连接构造中的配合电连接的机构的一种实施方式。在此实施方式中，所述机构响应趋向于把连接拉开的力自动锁紧自身。图23是结合有锁紧机构的插头8000的顶部侧视图，以及典型的标准插座的侧视图8010和透视图8020。所述插座具有指状构造8030，当所述指状构造8030卡入面板中时，它锁紧插座8020。典型情况下，这些指状构造8030布置在独立模制的卡接插座8020中，以及在一个模制单元中提供2个、3个或更多插座的模制型插座中，以卡入到多联插座中。当插座8020插入时，指状构造8030张开，在插座8020的本体中留下开口。在不提供指状构造的情况中，制造者可改造模具，以确保在每种型号的单插座或多联插座中提供这种指状构造或具有相似形状和布置形式的凹槽或孔，这种改造的成本很低，对管理机构的认证几乎没有影响，实现起来很容易并且廉价。插头8000具有突舌8040(可选地形成为钩子形状)，当插头8000插入到插座8020中时，所述突舌8040会扩张，并把其自身插入到插座8020的本体中的开口内。突舌8040的端部的位置和形状使得其能够把自身插入并向插座的壁传递趋向于把连接拉开的力，但是不穿过插座8020的壁上的开口。这能确保突舌8020不会在趋向于把连接拉开的力的作用下被插座的壁卡住，因而能分开插头8000和插座8020。突舌8020的这种造型确保锁紧的连接能正确工作，并且总是能在需要时正确释放。为了释放连接，用户可捏握外壳805，把其向回拉，从而把插头从插座8020拔出。

图24A-24E示出了电接点插脚处于以下状态的保持机构的俯视图：1)部分插入(图24A)；2)插入但未锁紧(图24B)；3)完全插入并锁紧9020(图24C)；4)完全插入并释放9030(图24D)；5)拔下，因而断开连接9040(图24E)。如上所述以及图24A-24E所示，插头8000具有突舌8040(可选地形成为钩子形状)，当插头插入到插座8020中时，所述突舌8040会扩张，并把其自身插入到插座8020的本体中的开口内。为了释放连接，用户可捏握外壳8050，把其向回拉8060，从而把插头8000从插座8020拔出，如图24D和图24E所示。外壳8050具有适当形状(基本上为矩形)的开口，以便突舌8040穿过，当外壳8050被用户向回拉时8060，矩形开口的最靠近插头的前面的边缘会按压突舌8040，从而释放插头8000，使其从插座8020断开。保持机构可由任何适当的材料构成。应说明的是，所述机构的这种实施方式易于与上文所述的采用用户激活的手动保持机构的版本结合使用。此实例使用前述的致动螺母来控制外壳的位置和移动。致动螺母的释放位置会使外壳按压突舌，阻止它们与插座接合，但是不阻止插头插入到插座中或从插座中拔出。致动螺母的锁紧位置允许突舌与插座接合，从而锁紧连接。这个版本在一些情况中可能有用。

图26A-C示出了把电源线锁紧到多联插座中的另一种可能的方法。锁定机构已结合到多联插座中，从而各条电源线可一次性锁定，并且可同时释放。图26J示出了由12个NEMA(美国全国电气制造商协会)5-15型插座组成的多联插座组件4040(也可使用其它类型的插座，5-15型在此仅用作一个例子)，这些插座排成一行，并组装为细长的“插座条”。这种构造常用在电子设备架中，常常被称为多联插座，在下文中将使用此名称。使用此方法可制造任意数目的插座，从一个到任何受实际情况限制的数目。作为本发明的对象的多联插座的独特之处在于，它结合有用于锁紧待附接至多联插座的电源线插头的锁定特性。插座与附接的电插头的锁定或解锁是通过使用小工具转动面板前面的内六角头螺钉4021实现的。所述驱动件不一定必须是内六角件，也可以是集成到组件中(或独立于组件)的旋钮或手柄，或者是驱动内部机构的其它装置。它可以是带有配套的工具、旋钮或杠杆的专有连接器，用于确保只有经过授权的人员才能解锁和重新锁定多联插座。它可以是由电机或电磁阀驱动的锁定机构，这种锁定机构可以是就地控制的(例如通过按钮或开关控制，或通过安全钥匙驱动开关控制，或通过安全数字鉴别数据密钥卡或安全密码键板控制，例如用于车门的装置，或者通过数字密钥卡、身份卡或其它适当的物理访问控制机构控制)，也可以是遥控电机驱动的。遥控可通过任何适当的通讯机制实现，根据需要，这种通讯机制可带有或没有安全特性，例如通过互联网、内部数据网、或无线网通讯(其中任何一种都可通过加密、鉴权、令牌等手段实现为安全连接)，或通过任何其它适当的方式通讯。

本发明的一个独特思想是通过简单的一次性操作把所有插座锁定到附接的插头上或从附接的插头解锁所有插座的能力。另外，这种设计允许在组件处于锁定位置时以可预测的拔出力(可编程释放力)拔出任何附接的插头。为了满足管理机构的要求(例如保险商实验室(UL)的要求)，这可能是必要的。这种设计允许更大变化范围的附接插头制造公差。另外，由于设计的简单性，这种组件的设计能降低制造成本并提高可靠性。这种设计可适合于各种类型的插头，不局限于NEMA 5-15型插头的例子。

详细说明：

锁定组件的一个关键设计特点是独特的插脚锁位机构，它可组装为任意长度，具有任意数目的锁位点，锁位点的数目与多联插座所提供的插座的数目对应。图26A示出了每个插脚锁位组件的三个基本部件。这些组件可布置在各个插座处，形成每个插座至少一个组件的组合，但也可应用到任何一个插座以及所有插座的各个插脚锁位位置。出于电绝缘的原因，对于导体中的每一个，组件必须保持独立。图26A中所示的部件是全金属性质的，最可能的情况是由具有良好导电性的金属材料制成，例如黄铜、铍铜、或其它适当的高抗拉强度材料，但不局限于这些材料。主电插脚接收件4001在图的左侧示出。它由机器冲压和冲模成型件组成。插脚接触片4010由基底冲压金属材料形成，并通过业界常用的方式向内卷制，以提供配合插脚可轻松进出的孔口，但是能与配合插脚形成非常安全的电连接。位于电接触片4010之后的冲压件4012中的孔允许配合连接器的插脚完全穿入组件。在第一个孔的正上方的金属件4011中冲压出另一个孔。这个孔4011为最终组件的另一个部件的弹簧留出了工作空间。夹持组件的第二个部件是插脚支承冲压件4002，它在工作时执行实际保持插入插脚的功能。它也是导电金属件，并且必须具有一定程度的脆性。这是必要的，因为在该冲压件中形成有一个一体弹簧4017。请看部件侧视图，可以看出，弹簧4017的金属材料向左偏转，形成弧形。这个弹簧的作用将在下文中说明组装好的部件时论述。另外，在此部件4015中冲制有一个孔，该孔允许配合插头的插脚自由地穿过此冲压件。所示的第三个部件是插脚后支撑件4003，它是一个简单的冲压件，在其中有孔4020，所述孔4020在下孔口4012处位于与插脚接收件4001相同的相对位置。

图26B示出了上述三个部件4001、4002、4003组装后的正交视图4051和侧视图4052。现在能明显看出为什么孔4011在插脚接收部件4001中是必要的。弹簧4017的突出部现在具有不受干涉的位置。在此图中，还能够看到，三个下孔口对正，以允许待附接的插头的接合插脚穿过。

在图26C中，示出了另一个部件，即，插脚，并示出了有代表性的具有单个插脚4013的插头的局部图，虽然具有单个插脚4013的插头不是本发明的最终组件的一部分，但是在此用于阐述在把两个件4052、4053锁定到一起的过程中各个部件的功能。有代表性的插头和插脚4053组件由插脚4017和绝缘底板4020组成。它一般是三插脚插头组件的一部分，但是也可为任何插脚组合的一个构件。此系统可适合任何形状的插脚，只需把各个子部件的孔口的形状与待锁位的所需插脚匹配。插脚接收组件4052在侧视图中示出，并且由主电插脚接收件4001、插脚支承冲压件4002和插脚后支撑件4003组成。此时，电插脚接触片4010还未被配合插脚4017接合。

图26D示出了完全进入插脚接收组件4052的电插头4053。三个部件4001、4002、4003的对正孔口允许插脚4017穿过它们并进入电接触片4010。此时，三个孔口是基本上对正的，允许插脚4017自由地从它们穿过。所示的弹簧4017处于松弛状态。

在图26E中，所示的插脚支承冲压件4002承受沿向下方向施加的力。此冲压件中的孔口的顶部现在对插脚4017的顶部施加压力。同时，主电插脚接收件4001和插脚支承冲压件4002中的孔口的底部向插脚4017施加相反方向上的反作用力，导致剪切作用。由于插脚的相对强度较高，因此剪切力仅用于锁住插脚，而不会使其受到损害。所示的弹簧4017在此时被压缩。这允许插脚支承冲压件4002在与插脚4017初步接触后具有可测量的活动范围。这是必要的，因为不同厂家的插脚尺寸有所不同，并且多个插脚接收件排成一行的布置形式需要补偿较小的制造差异的手段。弹簧4017还用于允许预定水平的力施加到插脚4017上，以实现插脚支承冲压件4002的给定竖向偏转范围。此时，插脚被锁位并“锁定”。

图26F示出了连续排成一行的多个上述插脚接收组件4052。组件4052的全部三个部件以三个冲压件一组的形式重复排列为一行。最终的多插脚锁位组件4054由组装在一起的三个金属部件构成。

图26G示出了彼此并排布置的三个多插脚锁位组件4054，其布置形式使得各个孔口位置与配合插头的插脚的排布位置相符。这种布置形式不局限于三个导体，而且，仅包括一块锁位板和两块电接触板的变化形式仅是可能的变化形式的一个例子。至少需要一块锁位板组件，以实现插头的锁位。所述组件是导电和锁位子组件4055。

图26H示出了向插脚支承冲压件4002提供力的一种可能的方法。注意，插脚支承冲压件的钩端4020钩在凸轮板4022的边缘周围。当向凸轮板4022的轴承孔4023施力时，所述力会被传递至三个插脚支承冲压件的钩子4020。凸轮板4022的形状允许凸轮板相对于插脚支承冲压件的钩子4020进行一定程度的左右运动，以允许与凸轮运动相关的侧向动作。凸轮4024被保持在轴承4025中的位置，并且在此示例性实例中被接收内六角件4027驱动。凸轮4024和轴承4025承置在下文所述的C形框架中。当使用插入到内六角件4027中的工具转动凸轮4024时，凸轮4024会绕轴承4025的轴线偏心转动。这种偏心运动被传递至凸轮轴承4002，并传入凸轮轴承接收件4023中，从而导致凸轮板4022的运动。由于仅需要很小的偏转，施加到工具(或者如前文所述的旋钮或其它转动凸轮的装置)上的力被放大许多倍，从而能够轻松地实现使所有插头保持锁定所需的力。

图26J示出了子组件的部件，即，绝缘插座面4058、导电和锁位子组件4055、凸轮执行机构4056、凸轮支撑C形架4057、绝缘分隔件4059、以及组装后的多联插座4040的后壳4050。虽然未示出端帽、电源线组件和电气附件，但是它们暗含在最终组件中，并且通过传统的方式附接。

本发明具有多种新颖特征，包括：

所有插座同时锁定和解锁。

弹簧可制造为具有使得被锁位的插头的拔出张力可预测的特点。

可从一个操纵点操作任何实际长度和数目的插座。

插座正面之后的轮廓面积绝对最小。

可采用简单的冲压件，从而以更低的成本进行组装和制造。

仅需利用前述的工具或其它装置进行简单的扭转操作即可锁定和解锁组件。

本发明的上述说明仅是为了示例和描述目的给出的。而且，上述说明并不意欲把本发明限制于所公开的形式。因此，与上述教导等效的变化和修改以及相关技术的技巧和知识应属于本发明的范围。上文所述的实施方式仅是为了说明实施本发明的已知最佳方式，并使本领域技术人员以这种实施方式或其它实施方式利用本发明，或者通过根据本发明的特定应用或使用要求进行各种修改来利用本发明。所附权利要求应理解为包括现有技术所允许程度的替代实施方式。

Claims (6)

1.一种锁定电连接器(2)，用于通过与配合电连接器(1)的接合而形成安全电连接，所述锁定电连接器(2)包括：

壳体，形成所述锁定电连接器(2)，并容纳用于有选择性地建立和断开所述电连接的至少一个电接点，所述壳体包括：

第一壳体部分(3564)，包括用于在其中接收所述配合电连接器(1)的外壳；和

第二壳体部分(3565)，包括能够相对于所述第一壳体部分(3564)在第一位置和第二位置之间移动的至少一个锁定突舌(3567)，其中，在所述第一位置时，所述锁定突舌(3567)在所述外壳的内表面与所述配合电连接器(1)的外表面之间延伸，使得所述锁定电连接器(2)和所述配合电连接器(1)在其间的接口处摩擦锁定，从而抵抗所述连接的断开，在所述第二位置时，所述锁定电连接器(2)和所述配合电连接器(1)能够轻松分离；和致动装置组件，用于在所述第一位置和第二位置之间移动所述第二壳体部分。

2.如权利要求1所述的锁定电连接器，其中，所述致动装置组件包括用于使所述第二壳体部分相对于所述第一壳体部分前进和缩回的锁紧螺母。

3.如权利要求2所述的锁定电连接器，其中，所述第二壳体部分包括与所述壳体和所述配合电连接器之间的接口相邻的斜坡结构，从而所述第二壳体部分前进到所述第一位置会导致所述锁定突舌摩擦锁定。

4.一种锁紧用于通过与配合电连接器(1)接合而形成电连接的锁定电连接器(2)的方法，所述方法包括：

提供壳体，所述壳体形成所述锁定电连接器(2)，并容纳用于有选择性地建立和断开所述电连接的至少一个电接点，所述壳体包括第一壳体部分(3564)以及第二壳体部分(3565)，所述第一壳体部分(3564)包括用于在其中接收所述配合电连接器(1)的外壳，所述第二壳体部分(3565)包括能够相对于所述第一壳体部分(3564)在第一位置和第二位置之间移动的至少一个锁定突舌(3567)，其中，在所述第一位置时，所述锁定突舌(3567)在所述外壳的内表面与所述配合电连接器(1)的外表面之间延伸，使得所述锁定电连接器(2)和所述配合电连接器(1)在其间的接口处摩擦锁定，从而抵抗所述连接的断开，在所述第二位置时，所述锁定电连接器(2)和所述配合电连接器(1)能够轻松分离；

提供致动装置组件，所述致动装置组件用于在所述第一位置和第二位置之间移动所述第二壳体部分(3565)；

使所述锁定电连接器(2)和所述配合电连接器(1)配合接合，并使所述第二壳体部分(3565)处于所述第二位置；和

操作所述致动装置组件，以把所述第二壳体部分(3565)移动至所述第一位置，从而锁紧所述电连接。

5.如权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：操作所述致动装置组件，以把所述第二壳体部分移动至所述第二位置，并脱开所述锁定电连接器(2)和所述配合电连接器(1)。

6.如权利要求4所述的方法，其中，所述致动装置组件包括锁紧螺母，并且所述操作所述致动装置组件的步骤包括转动所述锁紧螺母以使所述第二壳体部分相对于所述第一壳体部分前进。