CN107302147B - 电连接器系统 - Google Patents

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
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Abstract

电连接器系统(20)包括具有公端子(40)的公连接器(22)，公端子(40)限定从公端子(40)纵向突出的第一叶片(74)和从相同公端子(40)纵向突出的第二叶片(76)。第一叶片(74)的宽度小于第二叶片(76)的宽度且第一叶片(74)的长度小于第二叶片(76)的长度。公端子(40)进一步限定成对压接翼(80)，成对压接翼(80)被配置成将公端子(40)附连到线缆(24)。该系统还包括具有第一母端子(40)和第二母端子(40)的母连接器(28)，第一母端子(40)被配置成接收第一叶片(74)，第二母端子(40)被配置成接收第二叶片(76)，从而将第一母端子(40)、第二母端子(40)和线缆(24)电互连。

Description

电连接器系统
技术领域
本发明涉及电连接器系统，尤其是涉及被配置成使两个以上高压电负载互连的电连接器系统。
背景技术
屏蔽线缆通常包括绝缘的中心导体和围绕该中心导体绝缘部的分开的绝缘的屏蔽导体。屏蔽导体可由编织线网、金属箔或金属化膜组成。线缆通常具有覆盖屏蔽导体的第二绝缘层。屏蔽线缆已经长期用于通信系统，诸如用在有线电视传输线中。屏蔽线缆也发现用在电动车辆和混合动力车辆中的高压应用中。当屏蔽线缆被拼接在一起时，通常需要电连接被拼接的线缆的屏蔽导体和中心导体，以便维持屏蔽导体的电连续性。由于必须从线缆的拼接端削减屏蔽导体以便接合中心导体，所以将屏蔽导体互连会是复杂的。在一对多拼接配置(有时称为Y拼接)中，将屏蔽导体互连可以是更复杂的。
图1示出了用于在诸如电动车辆(未图示)中将若干电负载1连接到电池组2的现有技术方案。每个电负载1需要从电池组2延伸到电负载1的成对高压屏蔽线缆(正极性3和负极性4)以及保护电路中的各个电路的分开的熔断器5。
在背景部分中论述的主题不应仅由于其在背景部分被提及而被认定是现有技术。相似地，在背景部分中所提到的或与背景部分的主题相关联的问题不应被认定为在现有技术中已被认识到。背景部分中的主题仅代表不同的实现方法，这些主题本身也可能是有创造性的。
发明内容
根据本发明的第一实施例，一种公电端子被提供。这种端子包括连接部分，该连接部分限定从该端子纵向突出的第一叶片(blade)和亦从该端子纵向突出的第二叶片。第一叶片的宽度小于第二叶片的宽度。第一叶片的长度小于第二叶片的长度。该端子还包括附连部分，该附连部分限定成对压接翼(crimp wing)，该成对压接翼被配置成将该端子附连到线缆。该端子进一步包括过渡部分，该过渡部分在连接部分和附连部分中间。
过渡部分可限定第一肩部，第一肩部从过渡部分的第一近中(mesial)边缘横向突出、接近第一叶片。过渡部分可进一步限定第二肩部，第二肩部从过渡部分的位于第一近中边缘对面的第二近中边缘横向突出。该第二肩部接近第二叶片。第一肩部的宽度可大于第二肩部的宽度。过渡部分的远端区域可限定孔，该孔被表征为具有通常矩形的形状。
根据本发明的第二实施例，一种电连接器系统被提供。该电连接器系统包括公连接器，该公连接器具有公端子，该公端子限定从该公端子纵向突出的第一叶片和亦从该公端子纵向突出的第二叶片。第一叶片的宽度小于第二叶片的宽度。第一叶片的长度小于第二叶片的长度。该公端子还限定成对压接翼，该成对压接翼被配置成将该公端子附连到线缆。该电连接器系统还包括母连接器，母连接器具有第一母端子和第二母端子，第一母端子被配置成接收公端子的第一叶片，第二母端子被配置成接收公端子的第二叶片，从而将第一母端子、第二母端子和线缆电互连。
第一叶片可限定从第一叶片的近中边缘横向突出的第一肩部而第二叶片可限定从第二叶片的另一近中边缘横向突出的第二肩部。第一肩部的宽度可大于第二肩部的宽度。
该电连接器系统可进一步包括限定腔体的公连接器主体，该腔体被配置成接收公端子。这种腔体限定被配置成接收第一肩部的第一纵向插槽并且限定位于第一插槽对面的第二纵向插槽。第二插槽具有小于第一插槽深度的深度。第二插槽被配置成接收第二肩部。第一肩部的横向边缘被配置成啮合第一插槽的端壁而第二肩部的横向边缘被配置成啮合第二插槽的另一端壁。
公端子的远端区域可限定孔。公连接器主体可限定卡合特征，该卡合特征被配置成啮合该孔。该孔可被表征为具有矩形形状。
根据本发明的第三实施例，另一种电连接器系统被提供。该电连接器系统包括公连接器，该公连接器具有公端子，该公端子限定从该公端子纵向突出的第一叶片和亦从该公端子纵向突出的第二叶片。第一叶片的宽度小于第二叶片的宽度。该公端子还限定成对压接翼，该成对压接翼被配置成将该公端子附连到线缆。该电连接器系统还包括母连接器，母连接器具有第一母端子和第二母端子，第一母端子被配置成接收第一叶片，第二母端子被配置成接收第二叶片。第一叶片的第一尖端具有第一相对位置而第二叶片的第二尖端具有与第一相对位置不同的第二相对位置使得当公连接器与母连接器配对时，第一尖端不接触第一母端子的同时第二尖端接触第二母端子，从而降低将公连接器与母连接器配对所需的峰值啮合力。另外，当公连接器与母连接器配对时，第一母端子、第二母端子和线缆被电互连。根据一个特定实施例，将公连接器与母连接器配对所需的峰值啮合力不超过75牛顿。
第一叶片可限定从第一叶片的近中边缘横向突出的第一肩部而第二叶片可限定从第二叶片的另一近中边缘横向突出的第二肩部。第一肩部的宽度可大于第二肩部的宽度。
该电连接器系统可进一步包括限定腔体的公连接器主体，该腔体被配置成接收公端子。这种腔体限定被配置成接收第一肩部的第一纵向插槽并且限定位于第一插槽对面的第二纵向插槽。第二插槽具有小于第一插槽深度的深度。第二插槽被配置成接收第二肩部。第一肩部的横向边缘被配置成啮合第一插槽的端壁而第二肩部的横向边缘被配置成啮合第二插槽的另一端壁。
公端子的远端区域可限定孔。公连接器主体可限定卡合特征，该卡合特征被配置成啮合该孔。该孔可被表征为具有矩形形状。
附图说明
现在将参考附图借助示例来描述本发明，在附图中：
图1是现有技术的电负载连接方案的示意图；
图2是根据一个实施例的电负载连接方案的示意图；
图3是根据一个实施例的电连接器系统的立体图；
图4是根据一个实施例的图3的电连接器系统的分解立体图；
图5是根据一个实施例的图3的电连接器系统的公功率端子的侧视图；以及图6是根据一个实施例的固定在图3的电连接器系统的内壳体中的图5的公功率端子的剖视立体图。
具体实施方式
本文呈现了公电端子以及采用该公电端子的电连接系统。
图2示出了用于使用本文所呈现的设备和方法通过拼接成对正极线缆13A、13C、13B、13D以及成对负极线缆14A、14C、14B、14D来将电负载(例如电池充电器11A、加热器11B、DC/DC转换器11C和空调(AC)压缩机电机11D)连接到(诸如电动车辆(未图示)中的)电池组12的方案的非限制性示例。本发明人发现若干电路可被组合并共享单一熔断器15，例如因为电负载11A-B和/或11C-D的组合电流比熔断器15的额定容量低或者因为所述电负载没有被同时使用。电负载11A-B还可被连接到控制器16，控制器16使得电负载11A-B能够一次运行一个从而使得它们不被同时使用或者控制器16可监控电负载11A-B中的每一个所使用的电流并控制电负载11A-B中的每一个从而使得电负载11A-B所使用的总电流比熔断或断开熔断器15B所需的额定电流小。
本发明人认识到至这些电负载的成对高压屏蔽线缆13A、13C、14A、14C可如图2中所示利用电连接系统20拼接在一起，电连接系统20连接屏蔽线缆13A、13C、14A、14C的芯导体，同时维持屏蔽线缆13A、13C、14A、14C的屏蔽导体(未图示)的隔离和连续性，从而减少电负载11A-D与电池组12互连所需的屏蔽线缆的总长度，因此降低了屏蔽线缆成本、重量、封装空间以及线束的布线复杂度。因为多个电负载11A-B、11C-D可共享单一熔断器15A、15B，所以电池组12中的熔断电路的数量也可被减少；通过相较于本发明背景技术中所描述的图1的现有技术方案减少了熔断器和线缆连接器的数量而进一步降低了电池组的成本和复杂度。
图2至4示出了电连接系统20(下文称为连接系统20)的非限制性示例。连接系统20被配置成将电动车辆中的电池组12与两个不同的电负载(诸如DC/DC转换器11C和空调(AC)压缩机电机11D)互连。连接系统20包括公连接器22和母连接器28，该公连接器22具有两对线缆24A-B、26A-B，该母连接器28具有两对屏蔽线缆13A、13C、14A、14C。公连接器22具有公头30，该公头30由诸如玻璃填充聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)之类的绝缘材料形成，被配置成经由紧固件(例如螺丝)安装到电负载(例如DC/DC转换器11C)中的一个的导电箱(未图示)。公头30包括面密封件32，该面密封件32由兼容弹性材料形成且被配置成将公头30密封到导电箱从而抑制污染物侵入连接系统20和导电箱中。
公连接器22包括公头30内的导电公屏蔽件34。这种公屏蔽件34电连接到导电箱以提供屏蔽线缆13A、13C、14A、14C的屏蔽导体和导电箱之间的电连接。公屏蔽件34包围公内连接器壳体36，该公内连接器壳体36由诸如玻璃填充PBT之类的绝缘材料形成，亦被安置在公头30内。这种公内连接器壳体36限定若干腔体38，该腔体38接受成对公功率端子40A-B和母高压互锁(HVIL)端子42A-B。
成对公功率端子40A-B终结第一对线缆24A-B，第一对线缆24A-B从连接器系统20供应电功率给DC/DC转换器11C。该第一对线缆24A-B不需要被屏蔽，因为它们通过被包含在DC/DC转换器11C的导电箱内而被屏蔽。母HVIL端子42A-B连接到第二对线缆26A-B，第二对线缆26A-B与HVIL控制电路(未图示)互连。HVIL控制电路禁止DC/DC转换器11C的操作直至母HVIL端子42A-B通过母连接器28中的分流端子44被短接在一起。
公连接器22还包括端子位置保证(TPA)器件46，该TPA器件46由诸如玻璃填充PBT之类的绝缘材料形成，被配置成将公功率端子40A-B和母HVIL端子42A-B固定在公内连接器壳体36中。公连接器22另外包括兼容连接器密封件48和密封保持器50，该兼容连接器密封件48和密封保持器50被配置成将公连接器22密封到母连接器28，从而抑制污染物进入连接系统20。
母连接器28包括外连接器壳体52，该外连接器壳体52由例如玻璃填充PBT之类的绝缘材料形成，该外连接器壳体52限定锁臂54和连接器位置保证(CPA)器件56，该锁臂54被设计成将母连接器28固定到公连接器22，该CPA器件56保证，除非CPA器件56先脱离，否则使锁臂54无法活动来使公连接器22从母连接器28断开。
母连接器28还包括母内连接器壳体58，该母内连接器壳体58由诸如玻璃填充PBT之类的绝缘材料形成。母内连接器壳体58也限定若干腔体60，腔体60被配置成接受两对母功率端子62A-B、64A-B。第一对母功率端子62A-B终结被连接到电动车辆电池组12的第一对屏蔽线缆13A、14A的中心导体，而第二对母功率端子64A-B终结被连接到第二电负载(例如AC压缩机电机11D)的第二对屏蔽线缆13C、14C的中心导体。第一对屏蔽线缆13A、14A的中心导体相较第二对屏蔽线缆13C、14C的中心导体具有更大的横截面以便允许第一屏蔽线缆13A、14A从电池组12传导更大的电流至电负载11C-D两者，其中第二对屏蔽线缆13C、14C从DC/DC转换器11C运载较低的电流至AC压缩机电机11D。第一和第二对屏蔽线缆13A、13C、14A、14C的外屏蔽导体由导电套圈63终结，导电套圈63与包围母内连接器壳体58的导电母屏蔽件66互连。当公连接器22与母连接器28配对时，母屏蔽件66与公屏蔽件34互连，从而提供公和母功率端子40A-B、60A-B、62A-B的电屏蔽以及屏蔽导体与导电箱之间的电连续性。
母内连接器壳体58还包括导电HVIL分流端子44，导电HVIL分流端子44被配置成在公和母功率端子40A-B、60A-B、62A-B被恰当地连接之后使母HVIL端子42A-B互连。HVIL分流端子44和母HVIL端子42A-B被配置使得它们分别在公和母连接器22、28被连接和断开时最后配对和首先打破。
母连接器28另外包括线缆密封件68，线缆密封件68由兼容弹性材料形成，包围屏蔽线缆13A、13C、14A、14C中的每一者从而抑制污染物流入连接系统20中。母连接器28也包括应变释放器件70。应变释放器件70由诸如聚酯化合物之类的绝缘材料形成。应变释放器件70将线缆密封件68保持在外连接器壳体52内并为母功率端子40A-B、42A-B提供端子位置保证以及为屏蔽线缆13A、13C、14A、14C提供应变释放。
如图5中所示，公功率端子40包括限定两个叶片状特征74、76的连接部分72，叶片状特征74、76中的每一个从端子40与端子40的纵轴X平行地突出。公功率端子40还包括附连部分78，该附连部分78限定第一对压接翼80和第二对压接翼82，该第一对压接翼80被配置成将端子40附连到线缆24的导体，该第二对压接翼82被配置成将端子40附连到线缆24的绝缘护套。公功率端子40还包括在连接部分72和附连部分78中间的过渡部分84。公功率端子40由诸如C151铜合金之类的导电材料片材通过冲压或冲裁工艺形成。
公端子40的第一叶片74比第二叶片76更宽以允许它从电池组12传导更高的电流以便同时将功率供应给例如DC/DC转换器11C和AC压缩机电机11D之类的电负载两者。在所示示例中，第一叶片74是6.3毫米(mm)宽，而第二叶片76是2.6mm宽。第一叶片74还比第二叶片76更长以允许它在第二叶片76与第二母功率端子64连接之前与第一母功率端子62互连。在所示示例中，第一叶片74超过过渡部分84突出10.3mm，而第二叶片76超过过渡部分84突出8.8mm。第一和第二叶片74、76的这种交错布置减少了将公和母连接器22、28配对所需的峰值力。在所示连接系统20的实施例中，最大啮合力小于70牛顿。第一和第二叶片74、76的尖端在两条轴线上成斜面。
第一和第二叶片74、76以基于银的镀层覆盖，同时附连部分78由基于镍的镀层覆盖，以改善端子间导电性并抑制腐蚀。如图4中最佳示出，两个公功率端子40A-B被安置在公内连接器壳体36内且被布置成使得一个公功率端子40A的第一和第二叶片74A、76A与另一公功率端子40B的对应叶片不相邻或在另一公功率端子40B的对应叶片的对角处。第一母功率端子62A-B也比第二母功率端子64A-B更宽以便恰当地容纳第一和第二公功率端子40A-B。
每个公功率端子40的过渡部分84限定第一肩部86，第一肩部86从第一叶片74的第一近中或外侧边缘88横向(即与公功率端子40的纵轴X大体垂直)突出。每个公功率端子40的过渡部分84还限定第二肩部90，第二肩部90从在第一叶片74的第一近中边缘88对面的第二叶片76的第二近中边缘92横向突出。第一肩部86的宽度大于第二肩部90的宽度。如图4中最佳示出，这些第一和第二肩部86、90与位于公内连接器壳体36的相对侧中的更浅和更深的插槽64、96对接(interface)。第一肩部的横向边缘被配置成啮合第一插槽的端壁而第二肩部的横向边缘被配置成啮合第二插槽的另一端壁以确保公功率端子40A-B被恰当地布置在公内连接器壳体36中，如上所述。
图5示出了过渡部分84的远端或中心区域98限定孔100。该孔100被表征为具有通常矩形的形状。如图6中所示，由公内连接器壳体36内的柔性梁104限定的锁定特征102啮合孔100的边缘106并将公功率端子50固定在公内连接器壳体36内。所述锁定特征位于所述腔体内以确保第一肩部的横向边缘与第一插槽的端壁啮合且第二肩部的横向边缘与第二插槽的端壁啮合。
在不受任何特定的操作理论约束的情况下，当连接系统20被完全连接时，来自电池组12的电流流过第一对屏蔽功率线缆经由第一母功率端子40A-B到达电连接器连接系统20。然后，所述电流的一部分通过与公功率端子40A-B的附连部分接合的成对线缆24A-B流到DC/DC转换器11C且所述电流的其余部分通过第二对屏蔽线缆13C、14C经由第二叶片76流到AC压缩机电机11D。
虽然所示实施例中的电连接器连接系统20用在电动车辆应用中，但该系统的其他实施例可设想用于针对拼接屏蔽线缆的其他应用。例如，公连接器可被安装到导电箱而公屏蔽件可被配置成类似于母屏蔽件66使用套圈63与屏蔽线缆互连。另外，虽然所示电连接器连接系统20被配置成拼接连接成对线缆，但其他实施例可建议拼接单一线缆。
因此，提供了配置成向两个不同的电负载提供电功率的电连接器连接系统20以及拼接多个屏蔽线缆对13A、13C、14A、14C的方法。电连接器连接系统20提供了密封以防环境污染物的屏蔽线缆拼接。公和母连接器22、28可用小于75牛顿的力互连，消除了对可由汽车制造商加诸的机械辅助以满足人体工学要求的需要。电连接系统20还减少了将多个电负载11C、11C与电池组12互连所需的屏蔽线缆13A、13C、14A、14C的长度，提供了降低材料成本和简化线缆布线的益处。
尽管已根据本发明的优选实施例对本发明进行了描述，然而本发明不旨在受如此限制，而是仅受所附权利要求中给出的范围限制。此外，术语第一、第二等的使用不表示任何重要性次序，而是用术语第一、第二等来区别不同的要素。此外，不定冠词的使用不表示对数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的物件。

Claims (17)

1.一种公电端子(40)，包括
连接部分，所述连接部分限定从所述端子纵向突出的第一叶片和从所述端子纵向突出的第二叶片，其中第一叶片的宽度小于第二叶片的宽度且其中第一叶片的长度小于第二叶片的长度；
附连部分，所述附连部分限定成对压接翼，所述成对压接翼被配置成将所述端子附连到线缆；以及
过渡部分，所述过渡部分在所述连接部分和所述附连部分中间，其中所述过渡部分限定第一肩部，所述第一肩部从第一近中边缘横向突出、接近所述第一叶片，且其中所述过渡部分限定第二肩部，所述第二肩部从在所述第一近中边缘对面的第二近中边缘横向突出并接近所述第二叶片。
2.根据权利要求1所述的公电端子，其中第一肩部的宽度大于第二肩部的宽度。
3.根据权利要求1所述的公电端子，其中所述过渡部分的远端区域限定孔。
4.根据权利要求3所述的公电端子，其中所述孔被表征为具有矩形形状。
5.一种电连接器系统，包括：
公连接器，所述公连接器具有公端子，所述公端子限定从所述公端子纵向突出的第一叶片和从所述公端子纵向突出的第二叶片，其中第一叶片的宽度小于第二叶片的宽度且其中第一叶片的长度小于第二叶片的长度，所述公端子还限定成对压接翼，所述成对压接翼被配置成将所述公端子附连到线缆；以及
母连接器，所述母连接器具有第一母端子和第二母端子，所述第一母端子被配置成接收所述第一叶片，所述第二母端子被配置成接收所述第二叶片，从而将所述第一母端子、所述第二母端子和所述线缆电互连。
6.根据权利要求5所述的电连接器系统，其中所述第一叶片限定从所述第一叶片的近中边缘横向突出的第一肩部以及其中所述第二叶片限定从所述第二叶片的另一近中边缘横向突出的第二肩部。
7.根据权利要求6所述的电连接器系统，其中第一肩部的宽度大于所述第二肩部的宽度。
8.根据权利要求7所述的电连接器系统，还包括公连接器主体，所述公连接器主体限定腔体，所述腔体被配置成接收所述公端子，其中所述腔体限定被配置成接收所述第一肩部的第一纵向插槽并且限定在所述第一插槽对面的第二纵向插槽，所述第二插槽具有小于第一插槽深度的第二插槽深度且被配置成接收所述第二肩部,并且其中横向第一肩部边缘被配置成啮合所述第一插槽的端壁而横向第二肩部边缘被配置成啮合所述第二插槽的端壁。
9.根据权利要求8所述的电连接器系统，其中所述公端子的远端区域限定孔以及其中所述公连接器主体限定被配置成啮合所述孔的卡合特征。
10.根据权利要求9所述的电连接器系统，其中所述孔被表征为具有矩形形状。
11.一种电连接器系统，包括：
公连接器，所述公连接器具有公端子，所述公端子限定从所述公端子纵向突出的第一叶片和从所述公端子纵向突出的第二叶片，其中所述第一叶片的宽度小于所述第二叶片的宽度，所述公端子还限定成对压接翼，所述成对压接翼被配置成将所述公端子附连到线缆；以及
母连接器，所述母连接器具有第一母端子和第二母端子，所述第一母端子被配置成接收所述第一叶片，所述第二母端子被配置成接收所述第二叶片，其中所述第一叶片的第一尖端具有第一相对位置而所述第二叶片的第二尖端具有与所述第一相对位置不同的第二相对位置从而使得当所述公连接器与所述母连接器配对时，将所述第一母端子、所述第二母端子和所述线缆电互连，在所述第二尖端接触所述第二母端子的同时所述第一尖端不接触所述第一母端子，从而降低将所述公连接器与所述母连接器配对所需的峰值啮合力。
12.根据权利要求11所述的电连接器系统，其中将所述公连接器与所述母连接器配对所需的所述峰值啮合力不超过75牛顿。
13.根据权利要求11所述的电连接器系统，其中所述第一叶片限定从所述第一叶片的近中边缘横向突出的第一肩部以及其中所述第二叶片限定从所述第二叶片的近中边缘横向突出的第二肩部。
14.根据权利要求13所述的电连接器系统，其中第一肩部的宽度大于第二肩部的宽度。
15.根据权利要求14所述的电连接器系统，还包括公连接器主体，所述公连接器主体限定腔体，所述腔体被配置成接收所述公端子，其中所述腔体限定被配置成接收所述第一肩部的第一纵向插槽并且限定在所述第一插槽对面的第二纵向插槽，所述第二插槽具有小于第一插槽深度的第二插槽深度且被配置成接收所述第二肩部并且其中横向第一肩部边缘被配置成啮合所述第一插槽的端壁且横向第二肩部边缘被配置成啮合所述第二插槽的端壁。
16.根据权利要求15所述的电连接器系统，其中所述公端子的远端区域限定孔以及其中所述公连接器主体限定被配置成啮合所述孔的卡合特征。
17.根据权利要求16所述的电连接器系统，其中所述孔被表征为具有矩形形状。
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