CN108987990A - 具有可变轴向辅助的连接器组件 - Google Patents

具有可变轴向辅助的连接器组件 Download PDF

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Abstract

一种连接器(10)，该连接器包括第一壳体(12)、第二壳体(18)、护罩(24)以及堆叠齿轮(34)。堆叠齿轮(34)可动地安装于第一壳体(12)。堆叠齿轮(34)接合第二壳体(18)上的第一齿轮齿条(20)和护罩(24)上的第二齿轮齿条(30)。当护罩(24)沿着连接器(10)的匹配轴线(25)运动时，第二壳体(18)与第一壳体(12)匹配。当第二壳体(18)与第一壳体(12)匹配时，堆叠齿轮(34)接合第一齿轮齿条(20)上和第二齿轮齿条(30)上的至少两个齿。当护罩(24)从未匹配位置(26)运动至匹配位置(28)时，堆叠齿轮(34)的旋转(40)大于90度。当第一壳体(12)接纳第二壳体(20)时，堆叠齿轮(34)一开始接合第一齿轮齿条(20)的第一齿(72)的第一侧(70)。在护罩(24)从未匹配位置(26)运动至匹配位置(28)时，维持均匀的匹配力。在护罩(24)从未匹配位置(26)运动至匹配位置(28)时，增大产生匹配力的机械优点。

Description

具有可变轴向辅助的连接器组件
技术领域
本申请要求2017年6月2日提交的美国专利申请15/612,059，(现为美国专利9,917,402)和在2018年1月10日提交的美国专利申请15/867,358的优先权，每个申请的整个内容在此均通过参照的方式纳入本文。
本发明总地涉及一种连接器，并且更具体地涉及一种具有匹配辅助装置的电气连接器组件。
背景技术
已知在用于汽车应用中的电气连接器上使用匹配辅助特征，尤其是在由于车辆上的增大电气含量而对于每个系统需要更多数量输入/输出(I/O)连接的情形下。通常，利用一体式杆件机构的连接器需要在闭合杆件辅助机构之前预先定位连接器。此种多步骤匹配过程对于组装者是麻烦的，因为这些连接系统并非是人体工程学友好的并且还易于匹配受损和/或错误匹配。附加地，由于这些系统在匹配期间需要工件和/或杆件运动，因而需要附加的应用封装空间以减少连接器中可能的总体端子数量。
背景技术章节中讨论的主题不应仅仅由于在背景技术章节中提及而被认为是现有技术。类似地，背景技术章节中提到的并且与背景技术章节的主题关联的问题不应当被认为之前已在现有技术中被发现。背景技术章节中的主题仅代表不同的方法，它们本身也可以是发明。
发明内容
如这里所使用的是，匹配辅助系统的高摩擦力和具有可变机械优点的峰值匹配力减小的问题通过一种轴向匹配辅助系统得以解决，该轴向匹配辅助系统利用具有可变节距半径的渐开线弧形非圆形齿轮。当连接系统部件经受这些部件的最高匹配力时，可变节距半径齿轮构造成提供较高的机械优点。节距半径的此种变化减小峰值匹配力，且同时提供充足的总体工作来完全地匹配或脱开连接系统。
根据一个实施例，提供一种连接器。该连接器包括第一壳体、第二壳体、护罩以及堆叠齿轮。第一壳体限定引导槽。该第二壳体构造成与第一壳体匹配。第二壳体包括直线齿轮齿条，该直线齿轮齿轮从第二外表面延伸并且构造成接合引导槽。该护罩能从未匹配位置运动至匹配位置。该护罩能纵向可滑动地安装于第一壳体的至少一部分并且围绕该部分。该护罩还包括弧形齿轮齿条，该弧形齿轮齿条具有可变节距半径。该堆叠齿轮可动地安装于第一壳体。该堆叠齿轮具有圆形齿轮和凸轮齿轮，该凸轮齿轮具有可变节距半径并且与圆形齿轮连通。该圆形齿轮在引导槽内接合直线齿轮齿条。该凸轮齿轮接合弧形齿轮齿条，以使得该凸轮齿轮响应于护罩从未匹配位置向匹配位置的运动而运动。与直线齿轮齿条接合的圆形齿轮的旋转将直线齿轮齿条轴向地拉动到引导槽中，由此将第二壳体拉动到第一壳体中。
在另一实施例中，提供一种连接器。该连接器包括第一壳体、第二壳体、护罩以及堆叠齿轮。该堆叠齿轮可动地安装于第一壳体。该堆叠齿轮具有圆形齿轮和凸轮齿轮，该凸轮齿轮与圆形齿轮重叠。圆形齿轮接合第二壳体上的第一齿轮齿条。该凸轮齿轮接合护罩上的第二齿轮齿条，其中，当该护罩沿着连接器的匹配轴线运动时，该第二壳体与第一壳体匹配。
通过阅读较佳实施例的以下详细描述，又一些特征和优点将变得更加清楚，这些较佳实施例仅仅借助非限制示例并且参照附图给出。
附图说明
现将参照附图借助示例来描述本发明，附图中：
图1是根据一个实施例的处于未匹配位置中的具有可变轴向辅助特征的连接器的视图；
图2A是根据一个实施例的图1所示连接器的剖视图；
图2B是根据一个实施例的图2A所示连接器的堆叠齿轮的详细视图；
图3是根据一个实施例的处于匹配位置中的图1所示连接器的剖视图；
图4是根据一个实施例的图1所示连接器的具有可变节距半径的堆叠齿轮的视图；
图5A是根据一个实施例的处于未匹配位置中的图1所示连接器的剖视图；
图5B是根据一个实施例的处于中间位置中的图1所示连接器的剖视图；
图5C是根据一个实施例的处于匹配位置中的图1所示连接器的剖视图；
图6是根据另一个实施例的处于未匹配位置中的具有可变轴向辅助特征的连接器的视图；
图7A是根据另一个实施例的图6所示连接器的剖视图；
图7B是根据另一个实施例的图7A所示连接器的堆叠齿轮的视图；
图8是根据另一个实施例的处于匹配位置中的图6所示连接器的剖视图；
图9是根据另一个实施例的图6所示连接器的具有可变节距半径的堆叠齿轮的视图；
图10A是根据另一个实施例的处于未匹配位置中的图6所示连接器的剖视图；
图10B是根据另一个实施例的处于中间位置中的图6所示连接器的剖视图；
图10C是根据另一个实施例的处于匹配位置中的图6所示连接器的剖视图；
附图中示出的各个实施例中类似元件的附图标记共享后两位数字。
具体实施方式
图1示出连接器10的非限制示例，该连接器包括第一壳体12，该第一壳体限定引导槽14。第一壳体12可具有多个电气端子16(未示出)，这些电气端子附连于电线束(未示出)，该电线束是铠装线或其它电器部件的部件。第一壳体12也可包括电线密封件和用于电线的应变释放件(未示出)。
连接器10还可包括第二壳体18，该第二壳体构造成与第一壳体12匹配。第二壳体18也可具有多个对应的匹配电气端子19，这些匹配电气端子构造成与第一壳体12的电气端子16匹配，该第一壳体附连于电线束，该电线束是铠装线或其它电气部件(未示出)的部件。第二壳体18也可包括电线密封件和用于电线的应变释放件，以及包括周界密封件(未示出)以形成相对于第一壳体12的密封。第二壳体18包括直线齿轮齿条20，该直线齿轮齿条从第二外壳体22延伸并且构造成接合引导槽14。
连接器10还包括护罩24，该护罩能从未匹配位置26运动至匹配位置28(参见图3)。护罩24纵向可滑动地安装于第一壳体12的至少一部分并且围绕该部分，且包括弧形齿轮齿条30，该弧形齿轮齿条具有可变节距半径32(参见图2A)。
连接器10还可包括堆叠齿轮34，该堆叠齿轮可转动地安装于第一壳体12。堆叠齿轮34具有圆形齿轮36和凸轮齿轮38，该凸轮齿轮具有可变节距半径32并且与圆形齿轮36连通(参见图2B)。圆形齿轮36与引导槽14内的直线齿轮齿条20接合，且凸轮齿轮38同时地接合弧形齿轮齿条30，以使得凸轮齿轮38响应于护罩24从未匹配位置26向匹配位置28的运动而运动。护罩24的运动致使与直线齿轮齿条20接合的圆形齿轮36旋转40，并且将直线齿轮齿条20轴向地拉动到引导槽14中，由此将第二壳体18拉动到第一壳体12中(参见图2A)。
如图3中所示，直线齿轮齿条20限定引导侧42和齿侧44，且引导槽14限定引导壁46和孔口48。引导侧42可滑动地接合引导壁46，且齿侧44设置在孔口48内以接合圆形齿轮36的也设置在孔口48的一部分。圆形齿轮36具有恒定节距半径50(即，所有齿具有相等的节距半径52)，且直线齿轮齿条20具有一致的节距间隔54。在替代的实施例中，圆形齿轮36和对应的直线齿轮齿条20可由具有其它几何形状的齿轮更换，这些齿轮可包括可变节距半径32以满足应用需求。
图4示出堆叠齿轮34的非限制示例，其中，凸轮齿轮38和弧形齿轮齿条30(未示出)具有第一节距半径56，该第一节距半径等于圆形齿轮36的节距半径52(即，恒定节距半径50)的1.4倍。下面的表1针对图4中示出的七个特定节距半径52而将凸轮齿轮38的节距半径52列举为圆形齿轮36的节距半径52的倍数。虽然弧形齿轮齿条30在图4中并未示出，但应理解的是，凸轮齿轮38的节距半径52的数值会与图2A中示出的弧形齿轮齿条30的数值相同。凸轮齿轮38的节距半径52设计成使得，在连接器10的整个匹配次序中，可维持50牛顿(50N)的均匀匹配力(如连接器10的操作者所经受的)。此种匹配力可通过改变凸轮齿轮38和/或圆形齿轮36的节距半径52来调节，以满足操作者的人体工程学需求。
表1
图5A-5C示出连接器10的匹配次序的渐进，即从在护罩24处于未匹配位置26的情形下直线齿轮齿条20首先接合圆形齿轮36的位点(参见图5A)，至中间位置(参见图5B)，以及至护罩24运动至匹配位置28的位点(参见图5C)。在图5A中，与图5B-5C中示出的较大节距半径52的接合相比，凸轮齿轮38的较小节距半径52的接合具有较小的机械优点。机械优点的此种增大对于操作者是有利的，因为随着匹配次序进展，需要较大的匹配力来匹配电气端子16。
图6示出连接器210的非限制示例的又一实施例，该连接器210包括第一壳体212，该第一壳体限定引导槽214。第一壳体212可具有多个电气端子216(未示出)，这些电气端子附连于电线束(未示出)，该电线束是铠装线或其它电器部件的部件。第一壳体212也可包括电线密封件和用于电线的应变释放件(未示出)。
连接器210还可包括第二壳体218，该第二壳体构造成与第一壳体212匹配。第二壳体218也可具有多个对应的匹配电气端子216(未示出)，这些匹配电气端子构造成与第一壳体212的电气端子216匹配，该第一壳体附连于电线束，该电线束是铠装线或其它电气部件(未示出)的部件。第二壳体218还可包括电线密封件和用于电线的应变释放件，以及周界密封件(未示出)以形成相对于第一壳体212的密封。第二壳体218包括第一齿轮齿条220，该第一齿轮齿条从第二外壳体222延伸并且构造成接合引导槽214。
连接器210还包括护罩224，该护罩能从未匹配位置226运动至匹配位置228(参见图8)。护罩224纵向可滑动地安装于第一壳体212的至少一部分并且围绕该部分，且包括第二齿轮齿条230，该第二齿轮齿条具有可变节距半径232(参见图7A-7B)。
连接器210还可包括堆叠齿轮234，该堆叠齿轮可转动地安装于第一壳体212。堆叠齿轮234具有圆形齿轮236和凸轮齿轮238，该凸轮齿轮与圆形齿轮236重叠(参见图7B)。凸轮齿轮238具有可变节距半径232(参见图7B)。圆形齿轮236接合第二壳体218上的第一齿轮齿条220，且凸轮齿轮238同时地接合护罩224上的第二齿轮齿条230。当护罩224沿着连接器210的匹配轴线225运动时，第二壳体218与第一壳体212匹配。
如图8中所示，圆形齿轮236与引导槽214内的第一齿轮齿条220接合，且凸轮齿轮238同时地接合第二齿轮齿条230，以使得凸轮齿轮238响应于护罩224从未匹配位置226向匹配位置228的运动而运动。护罩224沿着匹配轴线225的运动致使圆形齿轮236旋转240，该圆形齿轮与第一齿轮齿条220接合，并且将第一齿轮齿条220轴向地拉动到引导槽214中，由此将第二壳体218拉动到第一壳体212中。
如图8中所示，第一齿轮齿条220限定引导侧242和齿侧244，且引导槽214限定引导壁246和孔口248。引导侧242可滑动地接合引导壁246，且齿侧244设置在孔口248内以接合圆形齿轮236的也设置在孔口248的一部分。圆形齿轮236具有恒定节距半径250(即，所有齿具有相等的节距半径252)，且第一齿轮齿条220具有一致的节距间隔254。在替代的实施例中，圆形齿轮236和对应的第一齿轮齿条220可由具有其它几何形状的齿轮更换，这些齿轮可包括可变节距半径232以满足应用需求。
图9示出堆叠齿轮234的非限制示例，其中，凸轮齿轮238和第二齿轮齿条230(未示出)具有第一节距半径256，该第一节距半径等于圆形齿轮236的节距半径252的1.4倍。下面的表2针对图9中示出的七个特定节距半径252而将凸轮齿轮238的节距半径252列举为圆形齿轮236的节距半径252的倍数。虽然第二齿轮齿条230在图9中并未示出，但应理解的是，凸轮齿轮238的节距半径252的数值与图7A中示出的第二齿轮齿条230的数值相同。凸轮齿轮238的节距半径252设计成使得，在连接器210的整个匹配次序中，可维持50牛顿(50N)的均匀匹配力(如连接器210的操作者所经受的)。此种匹配力可通过改变凸轮齿轮238和/或圆形齿轮236的节距半径252来调节，以满足操作者的人体工程学需求。
表2
图10A-10C示出连接器210的匹配次序的渐进，即从在护罩224处于未匹配位置226的情形下第一齿轮齿条220首先接合圆形齿轮236的位点(参见图10A)，至中间位置(参见图10B)，以及至护罩224运动至匹配位置228的位点(参见图10C)。图10A-10C还示出当护罩224从未匹配位置226运动至匹配位置228时，堆叠齿轮234的旋转240大于90度。在图10A中，与图10B-10C中示出的较大节距半径252的接合相比，凸轮齿轮238的较小节距半径252的接合具有较小的机械优点。机械优点的此种增大对于操作者是有利的，因为随着匹配次序进展，需要较大的匹配力来匹配电气端子216。图10A还示出当第一壳体212接纳第二壳体218时，堆叠齿轮234一开始接合第一齿轮齿条220的第一齿272(参见图6)的第一侧270。图10C示出当第二壳体218与第一壳体212匹配时，堆叠齿轮234接合第一齿轮齿条220上和第二齿轮齿条230上的至少两个齿。
这里呈现的示例涉及电气连接器10。然而，可设想连接器10的其它实施例，这些实施例适合于用于光学线缆或包括电气线缆和光学线缆两者的混合连接。可设想连接器10的又一些实施例，这些实施例构造成用于连接气动或液压管线。
因此，提供包括可变轴向辅助特征件的连接器10。连接器10是对现有技术连接器的改进，因为机械优点随着匹配次序进展而改变，以使得操作者施加恒定的匹配力。
尽管根据其较佳实施例描述了本发明，但本发明并不意味着限制于此，而是限制于以下权利要求书中所列出的范围。此外，术语第一、第二等的使用不代表任何重要性的顺序，而是术语第一、第二等用于将元件彼此区分开。另外，术语一种、一个等的使用不代表数量的限制，而是表示存在至少一个所参照项目。附加地，诸如上部、下部等的方向术语并不指代任何特定的定向，而是术语上部、下部等用于将元件彼此区分并且在位置上建立各个元件之间的关系。

Claims (23)

1.一种连接器(10)，所述连接器包括：
第一壳体(12)，所述第一壳体限定引导槽(14)；
第二壳体(18)，所述第二壳体构造成与所述第一壳体(12)匹配，其中，所述第二壳体(18)包括直线齿轮齿条(20)，所述直线齿轮齿条从第二外表面(22)延伸并且构造成接合所述引导槽(14)；
护罩(24)，所述护罩能从未匹配位置(26)运动至匹配位置(28)，且所述护罩(24)能纵向滑动地安装于所述第一壳体(12)的至少一部分并且围绕所述部分，并且包括弧形齿轮齿条(30)，所述弧形齿轮齿条具有可变节距半径(32)；以及
堆叠齿轮(34)，所述堆叠齿轮可动地安装于所述第一壳体(12)，且所述堆叠齿轮(34)具有圆形齿轮(36)和凸轮齿轮(38)，所述凸轮齿轮具有所述可变节距半径(32)并且与所述圆形齿轮(36)连通，且所述圆形齿轮(36)在所述引导槽(14)内接合所述直线齿轮齿条(20)，且所述凸轮齿轮(38)接合所述弧形齿轮齿条(30)，以使得所述凸轮齿轮(38)响应于所述护罩(24)从所述未匹配位置(26)向所述匹配位置(28)运动而运动，其中，与所述直线齿轮齿条(20)接合的所述圆形齿轮(36)的旋转(40)将所述直线齿轮齿条(20)轴向地拉动到所述引导槽(14)中，由此将所述第二壳体(18)拉动到所述第一壳体(12)中。
2.根据权利要求1所述的连接器(10)，其特征在于，所述直线齿轮齿条(20)限定引导侧(42)和齿侧(44)，且所述引导槽(14)限定引导壁(46)和孔口(48)，其中，所述引导侧(42)可滑动地接合所述引导壁(46)，且所述齿侧(44)设置在所述孔口(48)内。
3.根据权利要求2所述的连接器(10)，其特征在于，所述圆形齿轮(36)的一部分设置在所述孔口(48)内，并且接合所述直线齿轮齿条(20)的齿侧(44)。
4.根据权利要求1所述的连接器(10)，其特征在于，所述凸轮齿轮(38)和所述弧形齿轮齿条(30)具有第一节距半径(56)，所述第一节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的1.4倍。
5.根据权利要求4所述的连接器(10)，其特征在于，所述凸轮齿轮(38)和所述弧形齿轮齿条(30)具有第二节距半径(58)，所述第二节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的1.49倍。
6.根据权利要求5所述的连接器(10)，其特征在于，所述凸轮齿轮(38)和所述弧形齿轮齿条(30)具有第三节距半径(60)，所述第三节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的1.73倍。
7.根据权利要求6所述的连接器(10)，其特征在于，所述凸轮齿轮(38)和所述弧形齿轮齿条(30)具有第四节距半径(62)，所述第四节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的2.01倍。
8.根据权利要求7所述的连接器(10)，其特征在于，所述凸轮齿轮(38)和所述弧形齿轮齿条(30)具有第五节距半径(64)，所述第五节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的2.33倍。
9.根据权利要求8所述的连接器(10)，其特征在于，所述凸轮齿轮(38)和所述弧形齿轮齿条(30)具有第六节距半径(66)，所述第六节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的2.60倍。
10.根据权利要求9所述的连接器(10)，其特征在于，所述凸轮齿轮(38)和所述弧形齿轮齿条(30)具有第七节距半径(68)，所述第七节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的2.74倍。
11.根据权利要求1所述的连接器(10)，其特征在于，所述圆形齿轮(36)具有恒定节距半径(50)，且所述直线齿轮齿条(20)具有一致的节距间隔(54)。
12.根据权利要求1所述的连接器(10)，其特征在于，至少一个电气端子(16)设置在所述第一壳体(12)内，且至少一个对应的匹配电气端子(19)设置在所述第二壳体(18)内。
13.根据权利要求12所述的连接器(10)，其特征在于，所述凸轮齿轮(38)和所述弧形齿轮齿条(30)具有第一节距半径(56)、第二节距半径(58)、第三节距半径(60)、第四节距半径(62)、第五节距半径(64)、第六节距半径(66)以及第七节距半径(68)，所述第一节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的1.4倍，所述第二节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的1.49倍，所述第三节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的1.73倍，所述第四节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的2.01倍，所述第五节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的2.33倍，所述第六节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的2.60倍，所述第七节距半径等于所述圆形齿轮(36)的节距半径(52)的2.74倍。
14.根据权利要求13所述的连接器(10)，其特征在于，所述圆形齿轮(36)具有恒定节距半径(50)，且所述直线齿轮齿条(20)具有一致的节距间隔(54)。
15.一种连接器(210)，所述连接器包括：
第一外壳(212)；
第二壳体(218)；
护罩(224)；以及
堆叠齿轮(234)，所述堆叠齿轮可动地安装于所述第一壳体(212)，且所述堆叠齿轮(234)具有圆形齿轮(236)和凸轮齿轮(238)，所述凸轮齿轮与所述圆形齿轮(236)重叠，且所述圆形齿轮(236)接合所述第二壳体(218)上的第一齿轮齿条(220)，所述凸轮齿轮(238)接合所述护罩(224)上的第二齿轮齿条(230)，其中，当所述护罩(224)沿着所述连接器(210)的匹配轴线(225)运动时，所述第二壳体(218)与所述第一壳体(212)匹配。
16.一种连接器(210)，所述连接器包括：
第一外壳(212)；
第二壳体(218)；
护罩(224)；以及
堆叠齿轮(234)，所述堆叠齿轮可动地安装于所述第一壳体(212)，所述堆叠齿轮(234)接合所述第二壳体(218)上的第一齿轮齿条(220)和所述护罩(224)上的第二齿轮齿条(230)，其中，当所述护罩(224)沿着所述连接器(210)的匹配轴线(225)运动时，所述第二壳体(218)与所述第一壳体(212)匹配。
17.根据权利要求16所述的连接器(210)，其特征在于，当所述第二壳体(218)与所述第一壳体(212)匹配时，所述堆叠齿轮(234)接合所述第一齿轮齿条(220)上的至少两个齿。
18.根据权利要求16所述的连接器(210)，其特征在于，当所述第二壳体(218)与所述第一壳体(212)匹配时，所述堆叠齿轮(234)接合所述第二齿轮齿条(230)上的至少两个齿。
19.根据权利要求16所述的连接器(210)，其特征在于，当所述护罩(224)从未匹配位置(226)运动至匹配位置(228)时，所述堆叠齿轮(234)的旋转(240)大于90度。
20.根据权利要求16所述的连接器(210)，其特征在于，当所述第一壳体(212)接纳所述第二壳体(218)时，所述堆叠齿轮(234)一开始接合所述第一齿轮齿条(220)的第一齿(272)的第一侧(270)。
21.根据权利要求16所述的连接器(210)，其特征在于，在所述护罩(224)从未匹配位置(226)运动至匹配位置(228)时，维持均匀的匹配力。
22.根据权利要求21所述的连接器(210)，其特征在于，所述均匀的匹配力是50牛顿(50N)。
23.根据权利要求21所述的连接器(210)，其特征在于，在所述护罩(224)从所述未匹配位置(226)运动至所述匹配位置(228)时，增大产生所述均匀匹配力的机械优点。
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