CN107994372B - 一种微圆形四芯电连接器及其装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微圆形四芯电连接器，包括插头组件及插座组件，插头组件包含插头壳体，在插头壳体内安装有插孔基座、插孔、第一电缆，插头壳体表面套设有连接环、插头护线套，连接环与插头壳体的相接处设有卡圈，插座组件包含插座壳体，插座壳体内安装有插针基座，插针基座上固定有插针，第二电缆与插针相连，插座壳体腰部垫设有O形圈，在插座壳体两侧安装有锁紧螺母。本发明的微圆形四芯电连接器兼备的圆形连接器的接点密度高，体积小的特点，同时还具有高密度、轻型化、微型化的优点，可在需耐受较高振动、冲击等严酷使用环境中使用，适用于对空间、设备轻量化有特殊要求的场合，可广泛应用于航空、航天领域及环境温度变化大的环境。

Description

一种微圆形四芯电连接器及其装配方法
技术领域
本发明涉及电连接器技术领域，特别涉及一种微圆形四芯电连接器及其装配方法。
背景技术
目前，电连接器按形状分为圆形电连接器和矩形电连接器，现有技术中，矩形电连接器的型谱一般排列成狭长状，再加之插头壳体即插座壳体两端的锁紧组件的安装，使得该型号连接器的形状呈扁平狭长状，从而造成其在某些安装环境中并不适宜安装，且矩形壳体加工困难，耗时长，加工费用高。
圆形电连接器具有接点密度高，体积小的特点，其壳体形状为圆形，加工方便的同时还能在更狭小的空间内使用，但现有技术的圆形电连接器(如Y34Q系列微型麻花针快锁圆形电连接器)一般采用推拉式锁紧，依靠滚珠的摩擦和弹簧进行锁紧，大大较少了产品的外形尺寸，并具有快速连接快速分离的特性，虽然推拉式结构虽然具有快速锁紧分离的特性，但是其组成结构的零件数目过多，易发生故障，装配困难，且互换性差，极易发生滚珠掉落、卡死现象，在实际使用过程中，锁不进、取不掉的现象，时有发生，非常不便于使用。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种微圆形四芯电连接器及其装配方法，该微圆形四芯电连接器兼备的圆形连接器的接点密度高，体积小的特点，同时还具有高密度、轻型化、微型化的优点，可在需耐受较高振动、冲击等严酷使用环境中使用，适用于对空间、设备轻量化有特殊要求的场合，可广泛应用于航空、航天领域及环境温度变化大的环境。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种微圆形四芯电连接器，包括插头组件及插座组件，所述插头组件包含插头壳体，插头壳体的两端分别为插接端与尾端，在插头壳体内从插接端至尾端依次安装有插孔基座、插孔、第一电缆，且第一电缆的一端从插头壳体的尾端伸出，其中，插孔连接第一电缆后插接固定于插孔基座中；
在插头壳体的插接端的表面套设有连接环，且连接环与插头壳体的相接处设有卡圈，插头壳体的尾端的外周套设有插头护线套，插头护线套的一端套接于插头壳体上，另一端从插头壳体的尾端伸出并夹持于第一电缆表面；
所述插座组件包含插座壳体，插座壳体的两端分别为插接端与尾端，插座壳体内安装有插针基座，插针基座上固定有插针，插座壳体的尾端插接有第二电缆，第二电缆与插针相连，插座壳体腰部为安装凸台，在安装凸台朝向插座壳体尾端的一端垫设有O形圈，且在插座壳体的尾端的两侧还安装有锁紧螺母；
所述插头组件与插座组件为螺纹连接，连接环的内壁上设有内螺纹，在插座壳体的插接端的表面设有与连接环内壁的内螺纹相配合的外螺纹，插接时，插头壳体的插接端插于插座壳体的插接端中，插座壳体通过外螺纹与连接环的内螺纹相啮合；
本发明的微圆形四芯电连接器具有结构简单、紧凑、可靠型高、小型轻量化的特点，可作为较高温差、高振动、高冲击环境下的装置与外部装置间的中间连接件，实现信号的传播，非常便于用户使用。
进一步地，在所述插座壳体的插接端的内壁上设有内凸键，在插头壳体的插接端的外壁上设有与插座壳体的内凸键相配合的下凹键，分别在插座壳体上设置内凸键在插头壳体上设置对应的下凹键，则插头组件与插座组件插接时，依靠内凸键与下凹键的相互配合即可实现对插定位，从而使插针于插孔构成的接触对正确插接，现有技术中一般是采用在插头壳体上设置凸键，在插座壳体上设置凹键来定位，由于凸键至少需要0.3mm的厚度，因此现有技术的方案容易导致壳体壁厚增加，造成连接器的尺寸偏大，导致需要的安装空间增大，而本发明是采用在插座壳体的内壁上加工出内凸键，采用压铆工具在插头壳体上施加压力，使壳体外圆变形形成内凹键，这样插头、插座壳体的定位凹凸键不会增加额外的尺寸空间，有利于使连接器实现小型化。
进一步地，在所述插孔基座的外壁上设有与插座壳体的下凹键相配合的凹槽，将插头壳体压凹后形成的下凹键具有双重作用，在外圆上它是凹键可以和插座壳体凸键配合定位；换一个视角在头壳体内圆来看，它可以看成是一种凸键，可以在与插头壳体配合的插孔基座的对应位置设计凹键来配合定位。
进一步地，四个所述插针对称矩阵分布于插针基座中心，且相邻两插针的中心间距为1.27mm；四个所述插孔对称矩阵分布于插孔基座中心，且相邻两插孔的中心间距为1.27mm；采用1.27mm的间距可在保障插针、插孔组件正常使用的前提下使得连接器具有接点密度高的优点。
进一步地，所述插孔、连接环、插座壳体、锁紧螺母均采用锡青铜材料制成，锡青铜有高的耐磨性和弹性，抗磁性良好，能很好地承受热态或冷态压力加工，在硬态下，可切削性好，易焊接和钎焊，在大气、淡水或海水中耐蚀性好，因此，使用青铜材料制成连接器的插孔、连接环、插座壳体、锁紧螺母，使得微圆形四芯电连接器具有接触可靠、耐磨、耐蚀、抗磁良好的特点；
所述插头壳体采用黄铜材料制成，黄铜有良好的力学性能，冷态及热态下其塑性良好，易钎焊和焊接，具有耐蚀，价格便宜的有点，且由黄铜制成的插头壳体在车床上加工完成后，可以很轻易的压凹形成凹键；
所述插孔基座、插针基座采用PBT工程塑料制成，PBT工程塑料机械性能较好，具有强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变小的特点，且耐热性能好、介质强度高可提高微圆形四芯电连接器的耐电压性能；
所述卡圈采用65Mn弹簧钢带料制成，65Mn弹簧钢带料在经热处理及冷拔硬化后，强度较高，具有一定的韧性和塑性；且在相同的表面状态和完全淬透情况下，疲劳极限与合金弹簧相当。
进一步地，所述插头组件与插座组件采用细牙螺纹连接，细牙螺纹连接形式，具有因小螺矩而自锁的特点，故其紧固性可靠并带自锁。
进一步地，所述插头壳体的壁厚为0.3mm，将插头壳体的壁厚设计为0.3mm，使其既能实现产品的小型化，又能顺利的在插头壳体上加工出凹键。
进一步地，所述插针为弹性绞线插针，弹性插针在插入插孔的过程中，除了插针径向弹性收缩以外，还伴随着轴向旋转伸长；因而它有较小的插入力和分离力，同时具有很高的可靠性；经1000次插拔试验，其接触电阻及分离力均无明显变化，可满足随机振动(功率谱密度0.6512/Hz,总加速度均方根值29.2G)，接触故障持续时间不大于1μs的要求。
进一步地，所述弹性绞线插针由经镀金处理的铍青铜制成。
同时，本发明还公开了一种上述的微圆形四芯电连接器的装配方法，包括以下步骤：
A.在所述插孔的尾部压接第一电缆，在插针的尾部压接第二电缆；具体是将相应电缆的导线压接与插孔或插针尾部；
B.将连接有第一电缆的插孔粘接固定于插孔基座上，将连接有第二电缆的插针插接于插针基座上后再将插针粘接固定于插针基座上，粘接时粘接剂可选用DG-4胶粘剂；
C.将连接有插孔的插孔基座安装于插头壳体内，并将第一电缆与插孔相接端的外周与插孔壳体的内壁之间形成的空腔内灌入封胶；
将连接有插针的插针基座安装于插座壳体内，并将第二电缆插于插座壳体内的外壁与插座壳体的内壁之间形成的空腔内灌入封胶；
其中，灌入的封胶也可选用DG-4胶。
本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：
本发明的微圆形四芯电连接器具有接点密度高，体积小的特点，同时还具有高密度、轻型化、微型化的优点，可在需耐受较高振动、冲击等严酷使用环境中使用，适用于对空间、设备轻量化有特殊要求的场合，可广泛应用于航空、航天领域及环境温度变化大的环境。
附图说明
图1是本发明一个实施例的微圆形四芯电连接器的插头组件示意图；
图2是本发明一个实施例的插头组件中的插头壳体的示意图；
图3是本发明一个实施例的插头组件中的插头壳体的主视图；
图4是沿图3中A-A线的剖视图；
图5是本发明一个实施例的微圆形四芯电连接器的插座组件示意图；
图6是本发明一个实施例的插座组件中的插座壳体的示意图；
图7是本发明一个实施例的插头壳体与插座壳体的配合示意图；
图8是本发明一个实施例的插头组件中的插孔基座的主视图；
图9是沿图8中B-B线的剖视图；
图10是本发明一个实施例的插座组件中的插针基座的主视图；
图11是沿图10中C-C线的剖视图；
图12是本发明一个实施例中粘接插孔基座、插孔、第一电缆的示意图；
图13是本发明一个实施例中向插头壳体中灌封胶的示意图；
图14是本发明一个实施例中粘接插针基座、插针、第二电缆的示意图；
图15是本发明一个实施例中向插座壳体中灌封胶的示意图。
附图标记：11-插头壳体，12-插孔基座，13-插孔，14-第一电缆，15-连接环，16-卡圈，17-插头护线套，21-插座壳体，22-插针基座，23-插针，24-第二电缆，25-O形圈，26-锁紧螺母，111-下凹键，211-内凸键。
具体实施方式
下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。
实施例：
实施例一：
一种微圆形四芯电连接器，本实施例的微圆形四芯电连接器具体可满足以下使用需求：
1.耐环境温差大，温度范围为：-60℃～155℃；
2.振动冲击环境恶劣，随机振动(功率谱密度0.6512/Hz,总加速度均方根值29.2G)，接触故障持续时间不大于1μs，稳定可靠；耐冲击980m/s2；
3.四芯，接触对排列紧凑；
4.接触电阻小，导通电阻≤700mΩ；
5.绝缘电阻：≥500MΩ；
6.介质耐电压：600V。
如图1至图11所示，该微圆形四芯电连接器包括插头组件及插座组件，插头组件包含插头壳体11，插头壳体11的两端分别为插接端与尾端，在插头壳体11内从插接端至尾端依次安装有插孔基座12、插孔13、第一电缆14，且第一电缆14的一端从插头壳体11的尾端伸出，其中，插孔13连接第一电缆14后插接固定于插孔基座12中。
在插头壳体11的插接端的表面套设有连接环15，且连接环15与插头壳体11的相接处设有卡圈16，插头壳体11的尾端的外周套设有插头护线套17，插头护线套17的一端套接于插头壳体11上，另一端从插头壳体11的尾端伸出并夹持于第一电缆14表面。
插座组件包含插座壳体21，插座壳体21的两端分别为插接端与尾端，插座壳体21内安装有插针基座22，插针基座22上固定有插针23，插座壳体21的尾端插接有第二电缆24，第二电缆24与插针23相连，插座壳体21腰部为安装凸台，在安装凸台朝向插座壳体21尾端的一端垫设有O形圈25，且在插座壳体21的尾端的两侧还安装有锁紧螺母26。
插头组件与插座组件为螺纹连接，连接环15的内壁上设有内螺纹，在插座壳体21的插接端的表面设有与连接环15内壁的内螺纹相配合的外螺纹，插接时，插头壳体11的插接端插于插座壳体21的插接端中，插座壳体21通过外螺纹与连接环15的内螺纹相啮合。
其中，插头组件与插座组件具体采用细牙螺纹连接，细牙螺纹因小螺矩而具有自锁的特点，故其紧固性可靠并带自锁。
作为优选，可在利用细牙螺纹的自锁功能锁紧；同时在插头连接环15以及插座壳体21上加工保险孔，后期使用中可以通过在保险孔内加保险丝，从而二次保证连接的可靠。
为了插头组件与插座组件插接时可实现对插定位，在插座壳体21的插接端的内壁上设有内凸键211，在插头壳体11的插接端的外壁上设有与插座壳体21的内凸键211相配合的下凹键111，分别在插座壳体21上设置内凸键211在插头壳体11上设置对应的下凹键111，则插头组件与插座组件插接时，依靠内凸键211与下凹键111的相互配合即可实现对插定位，从而使插针23于插孔13构成的接触对正确插接。
现有技术中一般是采用在插头壳体11上设置凸键，在插座壳体21上设置凹键来定位，由于凸键至少需要0.3mm的厚度，因此现有技术的方案容易导致壳体壁厚增加，造成连接器的尺寸偏大，导致需要的安装空间增大，而本发明是采用在插座壳体21的内壁上加工出内凸键211，采用压铆工具在插头壳体11上施加压力，使壳体外圆变形形成内凹键，这样插头、插座壳体21的定位凹凸键不会增加额外的尺寸空间，有利于使连接器实现小型化。
同时，在插孔基座12的外壁上设有与插座壳体21的下凹键111相配合的凹槽，将插头壳体11压凹后形成的下凹键111具有双重作用，在外圆上它是凹键可以和插座壳体21凸键配合定位；换一个视角在头壳体内圆来看，它可以看成是一种凸键，可以在与插头壳体11配合的插孔基座12的对应位置设计凹键来配合定位。
作为优选，本实施例的微圆形四芯电连接器的插针23为弹性绞线插针23，弹性插针23在插入插孔13的过程中，除了插针23径向弹性收缩以外，还伴随着轴向旋转伸长；因而它有较小的插入力和分离力，同时具有很高的可靠性；经1000次插拔试验，其接触电阻及分离力均无明显变化，可满足随机振动(功率谱密度0.6512/Hz,总加速度均方根值29.2G)，接触故障持续时间不大于1μs的要求，且弹性绞线插针23由经镀金处理的铍青铜制成。
具体的，本实施例中第一电缆14及第二电缆24均选用长度为2.5m的四芯线，四个插针23对称矩阵分布于插针基座22中心，且相邻两插针23的中心间距为1.27mm；四个插孔13对称矩阵分布于插孔基座12中心，且相邻两插孔13的中心间距为1.27mm；采用1.27mm的间距可在保障插针23、插孔13组件正常使用的前提下使得连接器具有接点密度高的优点，同时本实施例中，插孔13的直径为0.9mm，插头壳体11的壁厚为0.3mm，将插头壳体11的壁厚设计为0.3mm，使其既能实现产品的小型化，又能顺利的在插头壳体11上加工出凹键。
由于介质材料的局部不均匀和不同环境对材料绝缘性能的影响，电连接器在工作中，实际工作的最高电压应是理论计算电压的1/4～1/3，以确保产品工作的可靠性。在相邻两插孔13的中心间距为1.27mm的情况下，除去插孔13大小0.9mm，则插孔13壁厚为1.27-0.9＝0.37mm，完全能满足600V的耐电压要求。(PBT 1mm壁厚能耐20kV，那么0.37mm能耐7.4kV，乘于安全系数1/4也就是1850V，理论上满足条件)。
同时，本实施例中，微圆形四芯电连接器的壳体类零件选用黄铜H62-Y2和锡青铜QSn4-3镀金处理，插孔基座12及插针基座22采用PBT工程塑料，插针23采用弹性绞线插针23(铍青铜)镀金处理，插孔13采用锡青铜QSn4-3镀金处理，且通过环境考核实验后(温度循环，振动，冲击)，本微圆形四芯电连接器的导通电阻变化小于20mΩ，证明本产品结构可靠、性能稳定、工艺成熟，完全满足设计要求，具体如下：
插孔13、连接环15、插座壳体21、锁紧螺母26均采用锡青铜QSn4-3材料制成，锡青铜有高的耐磨性和弹性，抗磁性良好，能很好地承受热态或冷态压力加工，在硬态下，可切削性好，易焊接和钎焊，在大气、淡水或海水中耐蚀性好，因此，使用青铜材料制成连接器的插孔13、连接环15、插座壳体21、锁紧螺母26，使得微圆形四芯电连接器具有接触可靠、耐磨、耐蚀、抗磁良好的特点。
插头壳体11采用H62-Y2黄铜材料制成，黄铜有良好的力学性能，冷态及热态下其塑性良好，易钎焊和焊接，具有耐蚀，价格便宜的有点，且由黄铜制成的插头壳体11在车床上加工完成后，可以很轻易的压凹形成凹键。
插孔基座12、插针基座22采用PBT工程塑料制成，PBT工程塑料机械性能较好，具有强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变小的特点，且耐热性能好、介质强度高可提高微圆形四芯电连接器的耐电压性能，且其负载热变形温度高达208℃，满足耐环境温度-60℃～155℃的使用需求，其中，单一介质的击穿电压计算公式：Vmax＝L×r。
式中Vmax为介质击穿电压，单位为kV；L为电压施加点穿过介质体的直线距离，单位为mm；r为介质体的介质强度，单位为kV/mm。
下表为连接器基座常用的塑料材料在1.8MPa条件下的热变形温度及介质强度对照表：
查表可知聚四氟乙烯的介质强度更高，但是聚四氟乙烯材料注塑工艺差，不适合大批量生产，且价格昂贵，力学性能差，所以本实施例中选用性价比更高的PBT工程塑料制作插孔基座12及插针基座22。
卡圈16采用65Mn弹簧钢带料制成，65Mn弹簧钢带料在经热处理及冷拔硬化后，强度较高，具有一定的韧性和塑性；且在相同的表面状态和完全淬透情况下，疲劳极限与合金弹簧相当。
本发明的微圆形四芯电连接器具有结构简单、紧凑、可靠型高、小型轻量化的特点，可作为较高温差、高振动、高冲击环境下的装置与外部装置间的中间连接件，实现信号的传播，非常便于用户使用。
实施例二：
如图12至15所示，一种微圆形四芯电连接器的装配方法，包括以下步骤：
A.在插孔13的尾部压接第一电缆14，在插针23的尾部压接第二电缆24；具体是将相应电缆的导线压接与插孔13或插针23尾部；
B.将连接有第一电缆14的插孔13粘接固定于插孔基座12上，将连接有第二电缆24的插针23插接于插针基座22上后再将插针23粘接固定于插针基座22上，粘接时粘接剂可选用DG-4胶粘剂，粘接时，胶液不得超过插孔基座12及插针基座22的尾部界线；
C.将连接有插孔13的插孔基座12安装于插头壳体11内，并将第一电缆14与插孔13相接端的外周与插孔13壳体的内壁之间形成的空腔内灌入封胶；
将连接有插针23的插针基座22安装于插座壳体21内，并将第二电缆24插于插座壳体21内的外壁与插座壳体21的内壁之间形成的空腔内灌入封胶；其中，灌入的封胶也可选用DG-4胶，且胶液不得溢出插头壳体11及插座壳体21；
D.观察胶液固化过程中是否出现气泡，若出现气泡则刺破并填充胶液；
E.风干至少12小时，直至胶液完全固化。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种微圆形四芯电连接器，包括插头组件及插座组件，其特征在于，
所述插头组件包含插头壳体(11)，插头壳体(11)的两端分别为插接端与尾端，在插头壳体(11)内从插接端至尾端依次安装有插孔基座(12)、插孔(13)、第一电缆(14)，且第一电缆(14)的一端从插头壳体(11)的尾端伸出，其中，插孔(13)连接第一电缆(14)后插接固定于插孔基座(12)中；
在插头壳体(11)的插接端的表面套设有连接环(15)，且连接环(15)与插头壳体(11)的相接处设有卡圈(16)，插头壳体(11)的尾端的外周套设有插头护线套(17)，插头护线套(17)的一端套接于插头壳体(11)上，另一端从插头壳体(11)的尾端伸出并夹持于第一电缆(14)表面；
所述插座组件包含插座壳体(21)，插座壳体(21)的两端分别为插接端与尾端，插座壳体(21)内安装有插针基座(22)，插针基座(22)上固定有插针(23)，插座壳体(21)的尾端插接有第二电缆(24)，第二电缆(24)与插针(23)相连，插座壳体(21)腰部为安装凸台，在安装凸台朝向插座壳体(21)尾端的一端垫设有O形圈(25)，且在插座壳体(21)的尾端的两侧还安装有锁紧螺母(26)；
所述插头组件与插座组件为螺纹连接，连接环(15)的内壁上设有内螺纹，在插座壳体(21)的插接端的表面设有与连接环(15)内壁的内螺纹相配合的外螺纹，插接时，插头壳体(11)的插接端插于插座壳体(21)的插接端中，插座壳体(21)通过外螺纹与连接环(15)的内螺纹相啮合；
在所述插座壳体(21)的插接端的内壁上设有内凸键(211)，在插头壳体(11)的插接端的外壁上设有与插座壳体(21)的内凸键(211)相配合的下凹键(111)；
在所述插孔基座(12)的外壁上设有与插座壳体(21)的下凹键(111)相配合的凹槽；
四个所述插针(23)对称矩阵分布于插针基座(22)中心，且相邻两插针(23)的中心间距为1.27mm；
四个所述插孔(13)对称矩阵分布于插孔基座(12)中心，且相邻两插孔(13)的中心间距为1.27mm；
所述插孔(13)、连接环(15)、插座壳体(21)、锁紧螺母(26)均采用锡青铜材料制成；所述插头壳体(11)采用黄铜材料制成，所述插孔基座(12)、插针基座(22)采用PBT工程塑料制成；所述卡圈(16)采用弹簧钢带料制成；
所述插头组件与插座组件采用细牙螺纹连接；
所述插头壳体(11)的壁厚为0.3mm；
所述插针(23)为弹性绞线插针；
所述弹性绞线插针由经镀金处理的铍青铜制成；
所述的微圆形四芯电连接器的装配方法，包括以下步骤：
A.在所述插孔(13)的尾部压接第一电缆(14)，在插针(23)的尾部压接第二电缆(24)；
B.将连接有第一电缆(14)的插孔(13)粘接固定于插孔基座(12)上，将连接有第二电缆(24)的插针(23)插接于插针基座(22)上后再将插针(23)粘接固定于插针基座(22)上；
C.将连接有插孔(13)的插孔基座(12)安装于插头壳体(11)内，并将第一电缆(14)与插孔(13)相接端的外周与插孔(13)壳体的内壁之间形成的空腔内灌入封胶；
将连接有插针(23)的插针基座(22)安装于插座壳体(21)内，并将第二电缆(24)插于插座壳体(21)内的外壁与插座壳体(21)的内壁之间形成的空腔内灌入封胶。
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