CN106654765A - 用于安全约束系统的电插塞式连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于安全约束系统的电插塞式连接器。该电插塞式连接器(1)优选地用于气囊点火系统，其中该插塞式连接器包括至少两个接触端子(521，522)和短路夹(530)，所述至少两个接触端子配属于该插塞式连接器(1)，该短路夹适于在插塞式连接器(1)的未联接或错误联接状态下使至少两个接触端子(521，522)短路。短路夹(530)包括至少两个触头片(533，534)，其中每个触头片(533，534)与至少两个接触端子(521，522)中的相应一个电连接，并且其中每个触头片(533，534)包括至少一个刀刃(535，536)，所述刀刃(535，536)彼此接触，使得当插塞式连接器(1)处于未联接或错误联接状态时一个刀刃切削另一个刀刃。

Description

用于安全约束系统的电插塞式连接器

技术领域

本发明涉及一种用于安全约束系统(优选地用于气囊点火系统)的电插塞式连接器，尤其涉及一种包括至少两个端子的插塞式连接器，借助所述至少两个端子可以电气或者电子监控插塞式连接器与适当配对连接器的正确联接。

背景技术

现在，乘用车具有多个安全约束系统，例如安全带预紧装置或气囊(例如前部和侧部气囊)，所述安全约束系统用于在发生事故的情况下缓冲或减轻乘客与例如乘用车的内部部件的撞击。乘用车中的减速度传感器检测发生事故时产生的大的减速度值，并且通过电线或电缆将触发信号发送给安全约束系统。被称为点火管的起爆装置为气囊充气或收紧安全带。减速度传感器的电线或电缆与电子控制单元连接，然后通过所谓的点火管连接器与点火管连接。

迄今，点火管通常设置有包含两个触针的插座或容座。点火管连接器包括插塞部件或与插座对应的插塞式连接器，该插塞部件具有两个容座，用于容纳点火管插座的触针。为了改善点火管和插塞式连接器之间的连接，研发了保持插件，该保持插件适于装配到标准点火管的容座中并方便和保证了点火管和插塞式连接器之间的连接。代替使用保持器，研发了众所周知为CPA构件的连接器位置保证构件，CPA构件在插塞式连接器联接到相应的配对连接器之后与该插塞式连接器匹配。设计这种CPA构件，使得如果插塞式连接器正确联接到相应的配对连接器，才可能与插塞式连接器匹配，也就是说，如果插塞式连接器处于未联接或者错误联接状态，CPA构件不能与插塞式连接器匹配。

(气囊)点火管的原理结构例如在文献WO2004/020933中描述。该文献中所描述的点火管包括外壳和点火器，外壳封装合适的烟火药剂，点火器设有两个触针，这两个触针与可触发点火管的药剂的点火器电线电连接。点火器进一步包括保持器，用于将点火管固定于例如气囊的充气机的壳体，该保持器进一步包括塑料插件，该塑料插件注塑在点火管的触针周围，并且用于提供相应(点火管)插塞式连接器的机械紧固。保持器进一步设置有所谓的短路夹，该短路夹通常为导电的金属弹性部件，该金属弹性部件在未联接状态下使点火管的两个触针彼此电连接，即，使两个触针彼此短路。

触针的短路用于防止例如在运输或操作中由于两个触针之间产生的电势差而引起的烟火药剂的意外爆炸。在相应的插塞式连接器正确联接到保持器(相应配对连接器)中或与保持器(相应配对连接器)正确联接时，短路夹产生的短路电路被分开并打开。替代地，该短路夹可通过CPA构件打开。通常地，短路夹的触针构件通过插塞式连接器的插塞部件来移开，使得两个触针不再电连接。现有技术中的这些短路夹不仅用于防止点火管药剂的意外点火，而且用作控制或监控(点火管)插塞式连接器与其配对部件(即，点火管容座或者安装在点火管容座中的保持器或插件)之间的正确联接的控制或监控装置。当插塞式连接器与其配对部件正确联接时，点火管触针之间的短路电路如上所述地自动断开，并且这可通过合适的电气/电子监控装置进行检测，正如本领域技术人员所公知的。

在最新的发展中，新型的点火管如此可靠以致于短路夹不再是绝对必要的。由于这些改进，可以排除由于触针之间的电势差而导致的药剂意外点火。由此，对于该新型点火管置，可去除短路夹，从而大大降低点火管连接器的生产成本。然而，短路夹不仅仅是气囊或安全带预紧装置系统的爆炸药剂的意外点火的安全装置，而且通常被用于监控插塞式连接器与其配对部件的正确联接。

文献WO 2010/143078公开了一种实现插塞式连接器正确联接的电监控的点火管连接器。因此，在插塞式连接器未联接或错误联接的状态下，连接器的端子彼此电接触。端子之间的该电接触适于在与相应配对连接器正确联接时自动地(即通过保持器)或者通过致动动作(诸如配对CPA构件)分开。因此，端子的断开可通过合适的监控装置进行监控。端子之间的电接触是通过接触装置建立的，这些接触装置具有一个可弯曲的接触舌片。可弯曲的舌片在插塞式连接器正确联接时例如被分离装置弯曲，从而断开接触。

分离装置为电绝缘体并且优选包括塑料。设在插塞式连接器中的短路夹的接触面通常与分离装置接触。由于短路夹的塑料和金属表面的接触，短路夹的接触面会被分离装置的磨损碎屑弄脏。尤其是，由于通常高达130℃的较高工作温度，短路夹的接触面会意外地蒙上残余塑料层。这种结果被称为发乌。在电插塞式连接器分解并重新联接到相应的配对连接器时，由于位于短路夹的接触面上的残余层，监控功能坑可能失真。进一步地，残余层可源于在短路夹使用寿命期间表面的氧化。因此，为了避免形成残余层，接触面通常涂有例如镀金层。因此，引发高成本。

发明内容

因而，本发明的目标是提供一种用于安全约束系统的连接器，该连接器允许电气或者电子监控(点火管)插塞式连接器与其相应配对部件(像是例如点火管容座或者用于点火管容座的保持器插件)的正确连接。本发明的进一步目标是提供一种具有这种监控功能的连接器，该连接器比已知连接器制造起来更便宜。进一步地，本发明的直接目标是改善短路夹触点的导电性，以便使监控功能更可靠。通过阅读接下来的说明书而显而易见的这些及其他目标可通过根据本发明的连接器、根据本发明的组装电连接器组件的方法以及进一步根据本发明的电连接器系统来解决。

根据本发明，提供一种用于安全约束系统的电插塞式连接器，该电插塞式连接器优选地用于气囊点火系统，该电插塞式连接器包括：至少两个接触端子，所述至少两个接触端子配属于该电插塞式连接器；以及短路夹，该短路夹适于在所述电插塞式连接器的未联接或错误联接状态下使所述至少两个接触端子短路，其中，该短路夹包括至少两个触头片，其中每个触头片与所述至少两个接触端子中的相应一个电连接，并且其中每个触头片包括至少一个刀刃，所述刀刃彼此接触，使得当所述电插塞式连接器处于未联接或错误联接状态时一个刀刃切削另一个刀刃。

由于短路夹具有至少两个状态，即短路状态和打开/分离状态，短路夹实现电气或电子监控插塞式连接器与相应配对连接器的联接。应该指出，这里使用的术语″电气或电子监控″指的是使用电信号的所有类型的监控动作。进一步地，应该指出，这里使用的术语″端子″指的是其布置在插塞式连接器壳体内部或附近、与端子相关的所有部件。换句话说，电信号线的部件同样被认为是端子的构件，只要它们被布置在插塞式连接器壳体内部或附近。

与至少两个接触端子中的相应一个电连接的触头片实现端子的短路。触头片和至少两个接触端子中的相应一个可以一体形成为一个部件或者可以作为单独部件形成。在第二种情况下，即在单独部件情况下，触头片和接触端子必须例如通过熔焊、钎焊或者通过电缆电连接。

触头片的刀刃优选为锐边。至少一个刀刃，优选为两个，包括小于90°的夹角，更优选为小于70°的夹角，更进一步优选为小于60°的夹角。正如由刀具几何形状所知的，触头片的刃口角为触头片中心与触头片侧面之间的角度，但是夹角为两个触头片侧面之间的角度，即由形成刀刃的触头片的两个相邻表面形成的角。必须指出的是，刀刃可替代性地具有半径或相位。与例如具有接触舌片的常规短路夹相比，这些刀刃允许相对小的接触面积，因为这些刀刃如此设置使得一个刀刃切割另一个刀刃。术语″切削″必须理解为彼此交叉地邻接刀刃，其中优选为微小的切口或凹痕切入(driven into)至少一个刀刃中。切削增加触头片之间的电接触，因为接触电阻可例如通过切入塑料残余层、氧化物等等而降低。进一步地，相对小的接触面积导致恒定接触力下接触压力的增加。例如由于优选为形成为预加载弹簧的触头片的预加载，施加接触力。

优选地，所述两个触头片中的至少一个包括可弯曲部分，在所述电插塞式连接器正确联接时该可弯曲部分弯曲以分开触头片的刀刃之间的接触。尤其是，一个可弯曲部分足以打开刀刃之间的接触以便监控插塞式连接器的正确联接。如果插塞式连接器机械地正确联接到相应配对连接器，则该插塞式连接器正确联接。这种机械地正确联接是通过插塞式连接器和相应配对连接器的设计实现的。即，只有在插塞式连接器与相应配对连接器的联接正确完成时，可弯曲部分才弯曲以分开刀刃之间的接触。

刀刃之间的接触分开可自动或手动实现。自动分开优选为通过配对连接器的一部分实现，该部分在插塞式连接器完全插入时断开(分开)接触。可替换地，断开(分开)接触所必需的手动或自动致动操作也是可能的。这优选为通过插入连接器位置保证(CPA)构件来实现，该CPA构件仅在插塞式连接器与相应配对连接器正确联接时才能完全插入插塞式连接器中。然后，CPA构件机械地断开(分开)各端子之间的电接触。

因此，优选地，电插塞式连接器进一步包括连接器位置保证(CPA)构件，该连接器位置保证构件能插入到电插塞式连接器的壳体中并且在完全插入所述电插塞式连接器的壳体中时分开触头片的至少两个刀刃之间的接触。提供CPA构件实现插上插头的电气或电子监控，该CPA构件只有在电插塞式连接器和相应配对连接器彼此正确联接时才可插入到壳体中，并且分开至少两个刀刃之间的接触。

可替换并且优选地，触头片的至少两个刀刃之间的接触适于在电插塞式连接器正确联接到相应配对连接器时由于与该相应配对连接器的分离装置的机械接触而分开。这允许刀刃之间的接触自动分开。因此，便于插塞式连接器的插入，并且不需要其他部件，诸如CPA构件。优选地，如果电插塞式连接器正确联接到相应配对连接器，所述至少两个触头片的刀刃不接触电插塞式连接器的任何结构。与电插塞式连接器的任何结构不接触，触头片不易于发乌。发乌意味着材料的偶然沉积，例如与触头片接触的构件的塑料材料。该构件例如可以是分离装置，该分离装置例如是CPA构件的一部分或相应保持器并且用来分开刀刃之间的接触。无接触状态例如可通过提供带有相应凹痕的分离装置或者通过设计分离装置实现，使得分离装置通过接触不同于触头片得刀刃的区域来分开接触。

优选地，所述至少两个触头片的刀刃是冲压边缘，优选地，所述冲压边缘具有至少一个冲压毛边。优选地，具有冲压毛边的冲压边缘提供允许很小接触区域的锐边。因此，接触压力在恒定接触力下显著增加。进一步地，切削得到改进，使得接触电阻降低。进一步地，通过施加高接触压力，电接触不易于因振动或类似方式而分开。优选地，所述至少两个刀刃之间的接触的接触区域小于1mm²，优选小于0.5mm²并且最优选为小于0.1mm²。这些接触区域(已经显示为两个接触区域)提供刀刃之间有所增加的接触状态。

优选地，至少一个端子和相应触头片一体形成为一个部件，更进一步优选为每个触头片与所述至少两个接触端子中的相应一个一体形成，其中一体形成的部件优选地包括铜合金。通过一体形成端子和各个触头片，生产成本可以降低并且在连接器组装期间要处理的部件数也会减少。因此，成本实际上会减到最小。进一步地，铜合金提供良好的电特性和提供允许刀刃切削的硬度。

优选地，触头片不镀金。由于刀刃的几何形状，镀层(诸如镀金)不再需要，因为刀刃如上所述不易于形成残余层，并且刀刃之间的接触压力显著增加。

优选地，所述至少两个触头片的刀刃适于在形成刀刃之间的电接触期间执行彼此之间的相对切削运动。切削运动导致一个刀刃在另一个刀刃上进行刮擦，使得可以去除可能的污染物或残余层。因此，电接触并且尤其是接触导电性增加，并且接触电阻减小。优选地，所述至少两个触头片的刀刃适于至少部分去除沉积在所述刀刃上的残余层，以便改善电接触。

要去除的残余层包括氧化层、沉积污染物和/或发乌塑料。氧化通常出现在插塞式连接器的使用期间。特别是在车辆中，会出现高的工作温度。因此，端子或触头片的未保护表面易于氧化。其他污染物可能源自腐蚀或工作环境中存在的灰尘。通过至少部分去除这些残余层，可以至少部分清洁接触区域，其中接触导电性增加。

目标通过用于组装电连接器组件的方法进一步解决，该方法包括如下步骤：提供如上所述的插塞式连接器；提供相应配对连接器；以及使所述插塞式连接器与所述相应配对连接器匹配，其中，所述插塞式连接器的触头片的至少两个刀刃之间的接触在所述插塞式连接器与所述相应配对连接器正确联接时分开。所述至少两个刀刃之间的接触分开允许插塞状态的电气或电子监控。如果连接器正确匹配，端子就不再短路，使得一方面监控是可能的，另一方面安全约束系统被解锁，这是因为如前所述，约束系统的插针不再通过端子和短路夹短路。

优选地，该方法进一步包括如下步骤：提供连接器位置保证(CPA)构件；以及将所述连接器位置保证构件插入到所述插塞式连接器的壳体中，以便在所述连接器位置保证构件完全插入到所述插塞式连接器的壳体中时分开所述触头片的至少两个刀刃之间的接触。提供连接器位置保证构件允许手动分开至少两个刀刃之间接触。因此，CPA构件在插塞式连接器塞到相应配对连接器之后插入到壳体中。这可优选为以一个插入运动实现。然而，CPA构件的插入优选为仅仅在插塞式连接器正确匹配的情况下是可能的。因而，分离装置分开刀刃之间的接触。

优选地，该方法进一步包括：在插塞式连接器与相应配对连接器正确联接时，由于与所述相应配对连接器的分离装置的机械接触，分开触头片的至少两个刀刃之间的接触。如果分离装置设在配对连接器(诸如保持器)内，刀刃之间的接触分开可自动实现。因此，不再需要其他构件(诸如CPA构件)的进一步手动插入。

目标通过电连接器系统而进一步解决，该电连接器系统包括插塞式连接器和相应配对连接器，其中，该插塞式连接器包括如上所述的短路夹。该电连接器系统允许监控相应配对连接器和插塞式连接器的正确联接以及进一步允许插塞式连接器的端子的短路。

附图说明

下文中将参考附图以举例的方式描述本发明，其中：

图1以分解图示出插塞式连接器的示意图；

图2A至图2D示出包括短路夹的端子组件的示意图；以及

图3A和图3B示出处于未联接和正确联接状态的、包括CPA构件电插塞式连接器的示意性剖视图。

附图标记目录

1 电插塞式连接器

100 CPA构件

120 分离装置

200 壳体，盖

400 壳体，主体

500 端子组件

521，522 端子

530 短路夹

511，512 熔焊或钎焊元件

531，532 可弯曲部分

533，534 触头片

535，536 刀刃

537 接触区域

α 刀刃之间的角

700 相应配对连接器

具体实施方式

尤其是，图1示出用于安全约束系统、优选用于气囊点火系统的电插塞式连接器1的分解图。电插塞式连接器1包括壳体，其中壳体包括至少两个部件，即，主体400和盖200。壳体400，200适于容纳包括至少两个端子521，522的端子组件500。两个端子521，522适于与相应配对连接器的相应插针相连。端子组件500进一步包括短路夹530。短路夹530适于在插塞式连接器的未联接或错误联接状态下短路至少两个接触端子521，522。进一步地，熔焊或钎焊元件511，512适于熔焊或者钎焊到相应信号线601，602。其他合适的导电连接方法也是可能的。进一步地，电插塞式连接器1包括连接器位置保证(CPA)构件100，CPA构件100可插入到插塞式连接器1的壳体200，400中。CPA构件100将在完全插入到插塞式连接器1的壳体200，400中时分开短路夹530的至少两个刀刃(未图示于图1中)之间的接触。

图2A至图2D更详细地示出端子组件500。借此图2A示出包括两个端子521和522的端子组件500，端子521和522适于连接到配对连接器的相应插针。进一步地，每个端子521，522都被分配给对应的触头片533，534。这些触头片533，534包括可弯曲部分531，532，可弯曲部分531，532弯曲从而分开刀刃535，536之间的接触。刀刃535，536更详细地示于图2C中。更进一步地，每个端子都分配有相应的熔焊或钎焊元件511，512。如所见的，接触端子和相应的触头片533，534一体形成为一个部件。优选地，它们可由单个金属板形成，例如通过冲压、压印以及其他合适的板成形技术。

图2B从不同视图示出图2A中的端子组件500。尤其是，以视线位于触头片533，534上的方式示出端子组件。进一步地，图2C示出图2B中触头片533，534的细节放大视图。如图2C中最佳可见的，每个触头片533，534都包括至少一个刀刃535，536。这些刀刃535，536彼此接触，使得在接触区域537中一个刀刃切削另一个刀刃。刀刃优选为锐边，并且最优选为具有冲压毛边的冲压边缘。因此，接触区域537可大大减小并且接触压力在恒定接触力下增加。进一步地，由于刀刃的彼此切削，诸如氧化层、发乌塑料层或污染层等等的残余层可以被切削。图2D以侧视图示出端子组件500。尤其是，示出短路夹530的触头片533和534。如所见的，切削触头片533，534的刀刃535，536围成不同于0和180°的角α，使得一个刀刃切削另一个刀刃。

图3A以剖视图示出电连接器系统1，其中电插塞式连接器1处于未联接状态。插塞式连接器1的两个壳体部件200，400彼此接合。连接器位置保证构件(CPA)100安装在壳体200，400内。CPA构件100的分离装置120设置在触头片533，534之间。触头片533，534的刀刃在插塞式连接器1的所示的未联接状态下彼此接触。触头片533，534包括可弯曲部分531，532，如果CPA构件100完全插入到插塞式连接器1的壳体200，400中，可弯曲部分531，532向外弯曲。由此，刀刃之间的接触通过分离装置120断开。

可以在图3B中看到联接状态。如图3B所示，CPA构件100完全插入到壳体200，400中并且插塞式连接器1正确联接到相应配对连接器700。通过由CPA构件100的分离装置120接触并弯曲触头片533，534，触头片533，534的刀刃之间的电接触断开。由于CPA构件100仅在插塞式连接器1正确联接到相应配对连接器700的情况下才能插入，所以短路夹530以及尤其是刀刃之间的接触可用于电气或电子监控联接状态。

Claims (16)

1.一种用于安全约束系统的电插塞式连接器(1)，该电插塞式连接器(1)优选地用于气囊点火系统，所述电插塞式连接器(1)包括：

至少两个接触端子(521，522)，所述至少两个接触端子(521，522)配属于所述电插塞式连接器(1)；以及

短路夹(530)，该短路夹(530)适于在所述电插塞式连接器(1)的未联接或错误联接状态下使所述至少两个接触端子(521，522)短路，其中，该短路夹(530)包括至少两个触头片(533，534)，其中每个触头片(533，534)与所述至少两个接触端子(521，522)中的相应一个电连接，并且其中每个触头片(533，534)包括至少一个刀刃(535，536)，所述刀刃(535，536)彼此接触，使得当所述电插塞式连接器(1)处于未联接或错误联接状态时一个刀刃切削另一个刀刃。

2.根据权利要求1所述的电插塞式连接器(1)，其中，所述两个触头片(533，534)中的至少一个包括可弯曲部分(531，532)，在所述电插塞式连接器(1)正确联接时该可弯曲部分(531，532)弯曲以分开所述触头片(533，534)的所述刀刃(535，536)之间的接触。

3.根据权利要求1或2所述的电插塞式连接器(1)，所述电插塞式连接器(1)进一步包括连接器位置保证(CPA)构件(100)，该连接器位置保证构件能插入到所述电插塞式连接器(1)的壳体(200，400)中并且在完全插入到所述电插塞式连接器(1)的壳体(200，400)中时分开所述触头片(533，534)的所述至少两个刀刃(535，536)之间的接触。

4.根据权利要求1或2所述的电插塞式连接器(1)，其中，所述触头片(533，534)的至少两个刀刃(535，536)之间的接触适于在所述电插塞式连接器(1)正确联接到相应配对连接器(700)时由于与该相应配对连接器(700)的分离装置的机械接触而分开。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞式连接器(1)，其中，如果所述电插塞式连接器(1)正确联接到相应配对连接器(700)，所述至少两个触头片(533，534)的所述刀刃(535，536)不接触所述电插塞式连接器(1)的任何结构。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞式连接器(1)，其中，所述至少两个触头片(533，534)的所述刀刃(535，536)是冲压边缘，优选地，所述冲压边缘具有至少一个冲压毛边。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞式连接器(1)，其中，至少两个刀刃(535，536)之间的接触的接触区域(537)小于1mm²，优选地小于0.5mm²并且最优选地小于0.1mm²。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞式连接器(1)，其中，至少一个端子(521，522)和至少一个触头片(533，534)一体形成为一个部件，并且其中，优选地，每个触头片(533，534)与所述至少两个接触端子(521，522)中的相应一个一体形成，并且进一步优选地，每个触头片(533，534)包括铜合金。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞式连接器(1)，其中，所述触头片(533，534)未镀金。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞式连接器(1)，其中，所述至少两个触头片(533，534)的所述刀刃(535，536)适于在形成所述刀刃(535，536)之间的电接触期间执行彼此之间的相对切削运动。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞式连接器(1)，其中，所述至少两个触头片(533，534)的所述刀刃(535，536)适于至少部分去除沉积在所述刀刃(535，536)上的残余层，以便改善电接触，其中要去除的所述残余层包括氧化层、沉积污染物和/或发乌塑料。

12.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞式连接器(1)，其中，所述刀刃中的至少一个，优选为两个刀刃都，包括小于90°的夹角，更优选为小于70°的夹角，更进一步优选为小于60°的夹角。

13.一种用于组装电连接器组件的方法，该方法包括如下步骤：

提供根据权利要求1至12中任一项的插塞式连接器(1)；

提供相应配对连接器(700)；以及

使所述插塞式连接器(1)与所述相应配对连接器(700)匹配，其中，所述插塞式连接器(1)的触头片(533，534)的至少两个刀刃(535，536)之间的接触在所述插塞式连接器(1)与所述相应配对连接器(700)正确联接时分开。

14.根据权利要求13所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

提供连接器位置保证(CPA)构件(100)；以及

将所述连接器位置保证构件(100)插入到所述插塞式连接器(1)的壳体(200，400)中，以便在所述连接器位置保证构件(100)完全插入到所述插塞式连接器(1)的壳体(200，400)中时分开所述触头片(533，534)的所述至少两个刀刃(535，536)之间的接触。

15.根据权利要求13所述的方法，所述方法进一步包括如下步骤：

在所述插塞式连接器(1)与所述相应配对连接器(700)正确联接时，由于与所述相应配对连接器(700)的分离装置的机械接触，分开所述触头片(533，534)的所述至少两个刀刃(535，536)之间的接触。

16.一种电连接器系统，该电连接器系统包括插塞式连接器(1)和相应配对连接器(700)，其中，该插塞式连接器(1)包括根据权利要求1至12中任一项的短路夹(530)。