CN109560424B - 一种浮动电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮动电连接器，包括：插头和插座；插头包括：浮动套和插头壳体；插座包括：滚柱和插座壳体；浮动套与插头壳体刚性固定，滚柱通过铆接与插座壳体刚性连接；浮动套上设置有导向倒角和缺口倒角；插头壳体前端设置有导向键，插座壳体前端设置有对应的键槽。本发明所述的浮动电连接器实现了以机械方式自动对接电连接器的三维空间六自由度浮动功能，未插合状态下具备归中复位功能，具有结构紧凑、体积小的优点。

Description

一种浮动电连接器

技术领域

本发明属于电连接器技术领域，尤其涉及一种浮动电连接器。

背景技术

通常的，电连接器主要由插头和插座两部分组成。电连接器在使用时，插头和插座通过插合，实现电信号的传输。随着计算机技术和机械自动化水平的提高，电传输对接系统中的电连接器越来越多地采用机械方式自动对接。机械对接在深水勘探、宇宙空间、高温辐射、放射性等人工对接相对困难的特殊环境下被广泛使用；同时，在计算机程序控制使用越来越多的今天，通过机械对接方式可以实现全过程的自动操作。

相对于人工操作，机械对接的灵活性和可调整性相对较差，而且由于相对接的两系统各自存在着制造误差及安装误差，因此往往对接不畅。由此两系统上各自安装的插头和插座必须能够相对运动，具有一定的浮动量才能保证正常的插合过程。

然而，现有的浮动电连接器存在诸多问题：插头与插座间轴向转角偏差只能靠插合端的键槽配合来实现对准，无法实现360°受力，且结构部件多，装配难度大，对加工表面要求较高，增加了产品的外形尺寸及生产成本。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供了一种浮动电连接器，具有X、Y、Z向位移及旋转，能够实现自动对准，且具备回中复位功能。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种浮动电连接器，包括：插头和插座；其中，插头，包括：浮动套和插头壳体；插座，包括：滚柱和插座壳体；浮动套与插头壳体刚性固定，滚柱通过铆接与插座壳体刚性连接；

浮动套上设置有导向倒角和缺口倒角，当插头与插座插合时，浮动套上的导向倒角与插座接触，逐步推进，导向倒角使插头沿着插座发生轴向及径向运动以调节位置，达到对准目的；在插头与插座插合过程中，插座的滚柱与浮动套上的缺口倒角接触，浮动套带动插头壳体沿着插座发生转动，达到插合粗导向对准；

插头壳体前端设置有导向键，插座壳体前端设置有对应的键槽；在插合粗导向对准完成后，插头壳体前端的导向键与插座壳体前端的键槽配接，当导向键和键槽正确配接后，插头和插座顺利实现正常插合。

优选的，插头，还包括：波形簧片、球头柱塞、橡胶件、插头壳体固定架、并紧圈和插头电缆罩固定架；

波形簧片设置在插头壳体与插头壳体固定架之间；球头柱塞通过螺纹配合装配在插头壳体固定架上；插头壳体固定架通过与插头壳体之间的筋槽结构定位，通过并紧圈刚性固定在插头壳体上；插头电缆罩固定架装配在波形簧片与插头壳体固定架之间，插头电缆罩固定架与插头壳体固定架通过筋槽结构限位，插头电缆罩固定架上设有圆周均布的凹坑结构；橡胶件装配在插头电缆罩固定架下方；

当插头与插座分离后，插座壳体从插头壳体内脱出，插头的浮动套不再受到插座提供的力，在波形簧片的形变回复力、球头柱塞的回复力及橡胶件的形变回复力作用下开始运动，最终随着球头柱塞回到插头电缆罩固定架上的凹坑结构的底部时停止运动，实现插头的归中复位。

优选的，插头，还包括：垫片；垫片设置在波形簧片和插头壳体固定架之间，垫片用于对波形簧片的轴向限位，在插头与插座插合过程中提供轴向力。

优选的，插头，还包括：螺钉Ⅰ、插头电缆罩连接环、螺母、插头电缆罩体、螺钉Ⅱ、插头尾罩连接环和插头尾罩；

浮动套通过螺钉Ⅰ与插头壳体刚性固定；插头电缆罩体通过螺母和螺钉Ⅱ与插头电缆罩连接环装配一体；尾罩连接环通过螺纹连接与插头电缆罩体装配；插头尾罩连接环与插头尾罩之间通过螺纹连接。

优选的，插头，还包括：密封垫、O形圈Ⅰ、O形圈Ⅱ、O形圈Ⅲ、插头防水密封圈和插头压套；

密封垫设置在浮动套前端；插头电缆罩固定架与插头电缆罩连接环之间采用O形圈Ⅰ径向密封；插头电缆罩连接环与插头电缆罩体之间采用O形圈Ⅱ径向密封；插头电缆罩体与尾罩连接环之间采用O形圈Ⅲ径向密封；尾罩连接环与尾罩之间装配有插头防水密封圈和插头压套，在插头工作前，通过插头拧尾罩，使插头防水密封圈受到挤压，夹紧电缆起到防水作用。

优选的，浮动套上设有三条滚柱槽，滚柱槽起始部位设有一定角度的缺口倒角，在插合端孔口设有导向倒角。

优选的，滚柱由滚柱轴与滚柱环组成；滚柱环设置在滚柱轴上，滚珠环在受到摩擦力时可绕滚柱轴转动。

优选的，插座，还包括：插座电缆罩体、螺钉Ⅲ、插座尾罩连接环和插座尾罩；

插座电缆罩体通过螺钉Ⅲ与插座壳体装配一体；插座尾罩连接环通过螺纹连接与插座电缆罩体装配；插座尾罩连接环与插座尾罩之间通过螺纹连接。

优选的，插座，还包括：O形圈Ⅳ、O形圈Ⅴ、O形圈Ⅵ、插座防水密封圈和插座压套

O形圈Ⅳ设置在插座壳体前端；插座电缆罩体与插座壳体之间采用O形圈Ⅴ径向密封；插座电缆罩体与插座尾罩连接环之间采用O形圈Ⅴ径向密封；插座尾罩连接环与插座尾罩之间装配有插座防水密封圈和插座压套，在插座工作前，通过拧插座尾罩，使插座防水密封圈受到挤压，夹紧电缆起到防水作用。

本发明具有以下优点：

本发明所述的浮动电连接器，具有X、Y、Z向位移及旋转浮动功能，包括径向超行程位移△Y、△Z，插头与插座安装面板间夹角△β、△γ，绕中心轴夹角△α，轴向位移误差△X，能够方便地调整电连接器的三维空间姿态，实现插合时的自动对准。同时具备归中复位功能，提高浮动对接的可靠性。通过上述结构设计，实现了以机械方式自动对接电连接器的三维空间六自由度浮动功能，未插合状态下具备归中复位功能，具有结构紧凑、体积小的优点。

结构紧凑：径向回复力由球头柱塞和特种高弹性橡胶件一起提供，特种高弹性橡胶件受到挤压后在圆周方向360°均可产生相应的回复力，而球头柱塞为一组件形式，降低了产品装配难度，且插头的轴向回复力由波形簧片及球头柱塞一起提供，因此产品的结构紧凑，体积小。

可靠性高：球头柱塞与对应凹坑之间、滚柱与浮动套之间采用滚动摩擦，降低插头与插座插合过程中的摩擦力，且产品中多处采用O型圈等密封方式，满足水密要求，提高了产品的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例所述的一种浮动电连接器的六自由度坐标系定义示意图；

图2是本发明实施例所述的一种插头的结构示意图；

图3是本发明实施例所述的一种插头的结构剖视图；

图4是本发明实施例所述的一种浮动套的缺口倒角示意图；

图5是本发明实施例所述的一种浮动套的导向倒角示意图；

图6是本发明实施例所述的一种插头电缆罩固定架的凹坑结构示意图；

图7是本发明实施例所述的一种插座的结构示意图；

图8是本发明实施例所述的一种插座的结构剖视图；

图9是本发明实施例所述的一种滚柱的结构示意图；

图10是本发明实施例所述的一种浮动套的导向倒角与插座的接触示意图；

图11是本发明实施例所述的一种球头柱塞的运动示意图；

图12是本发明实施例所述的一种滚柱与浮动套缺口倒角的接触示意图；

图13是本发明实施例所述的一种导向键与键槽的对接示意图；

其中：

密封垫1、浮动套2、插头壳体3、螺钉Ⅰ4、波形簧片5、垫片6、插头壳体固定架7、并紧圈8、球头柱塞9、特种高弹性橡胶件10、插头电缆罩固定架11、O形圈Ⅰ12、插头电缆罩连接环13、螺母14、O形圈Ⅱ15、插头电缆罩体16、螺钉Ⅱ17、O形圈Ⅲ18、插头尾罩连接环19、插头防水密封圈20、插头压套21、插头尾罩22、滚柱31、O形圈Ⅳ32、插座壳体33、O形圈Ⅴ34、插座电缆罩体35、螺钉Ⅲ36、O形圈Ⅵ37、插座尾罩连接环38、插座防水密封圈39、插座压套310、插座尾罩311。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

实施例一

在本实施例中，浮动电连接器具体可以包括：插头和插座。其中，插头，包括：浮动套2和插头壳体3；插座，包括：滚柱31和插座壳体33。

浮动套2与插头壳体3刚性固定，滚柱31通过铆接与插座壳体33刚性连接；浮动套2上设置有导向倒角和缺口倒角，当插头与插座插合时，浮动套2上的导向倒角与插座接触，逐步推进，导向倒角使插头沿着插座发生轴向及径向运动以调节位置，达到对准目的；在插头与插座插合过程中，插座的滚柱与浮动套2上的缺口倒角接触，浮动套2带动插头壳体沿着插座发生转动，达到插合粗导向对准；插头壳体3前端设置有导向键，插座壳体33前端设置有对应的键槽；在插合粗导向对准完成后，插头壳体前端的导向键与插座壳体前端的键槽配接，当导向键和键槽正确配接后，插头和插座顺利实现正常插合。

实施例二

如图2～6，插头还可以包括：波形簧片5、球头柱塞9、橡胶件10、插头壳体固定架7、并紧圈8和插头电缆罩固定架11。

波形簧片5设置在插头壳体3与插头壳体固定架7之间；球头柱塞9通过螺纹配合装配在插头壳体固定架7上；插头壳体固定架7通过与插头壳体3之间的筋槽结构定位，通过并紧圈8刚性固定在插头壳体3上；插头电缆罩固定架11装配在波形簧片5与插头壳体固定架7之间，插头电缆罩固定架11与插头壳体固定架7通过筋槽结构限位，插头电缆罩固定架11上设有圆周均布的凹坑结构；橡胶件10装配在插头电缆罩固定架11下方。当插头与插座分离后，插座壳体从插头壳体内脱出，插头的浮动套2不再受到插座提供的力，在波形簧片5的形变回复力、球头柱塞9的回复力及橡胶件10的形变回复力作用下开始运动，最终随着球头柱塞9回到插头电缆罩固定架11上的凹坑结构的底部时停止运动，实现插头的归中复位。

优选的，插头还可以包括：垫片6。垫片6设置在波形簧片5和插头壳体固定架7之间，垫片用于对波形簧片的轴向限位，在插头与插座插合过程中提供轴向力。

优选的，插头还可以包括：螺钉Ⅰ4、插头电缆罩连接环13、螺母14、插头电缆罩体16、螺钉Ⅱ17、插头尾罩连接环19和插头尾罩22。浮动套2通过螺钉Ⅰ4与插头壳体3刚性固定；插头电缆罩体16通过螺母14和螺钉Ⅱ17与插头电缆罩连接环13装配一体；尾罩连接环19通过螺纹连接与插头电缆罩体16装配；插头尾罩连接环19与插头尾罩22之间通过螺纹连接。

优选的，插头还可以包括：密封垫1、O形圈Ⅰ12、O形圈Ⅱ15、O形圈Ⅲ18、插头防水密封圈20和插头压套21。密封垫1设置在浮动套2前端；插头电缆罩固定架11与插头电缆罩连接环13之间采用O形圈Ⅰ12径向密封；插头电缆罩连接环13与插头电缆罩体16之间采用O形圈Ⅱ15径向密封；插头电缆罩体16与尾罩连接环19之间采用O形圈Ⅲ18径向密封；尾罩连接环19与尾罩22之间装配有插头防水密封圈20和插头压套21，在插头工作前，通过插头拧尾罩22，使插头防水密封圈20受到挤压，夹紧电缆起到防水作用。

优选的，浮动套2上设有三条滚柱槽，滚柱槽起始部位设有一定角度的缺口倒角，在插合端孔口设有导向倒角。

实施例三

如图7～9，插座还可以包括：插座电缆罩体35、螺钉Ⅲ36、插座尾罩连接环38和插座尾罩311。插座电缆罩体35通过螺钉Ⅲ36与插座壳体33装配一体；插座尾罩连接环38通过螺纹连接与插座电缆罩体35装配；插座尾罩连接环38与插座尾罩311之间通过螺纹连接。

优选的，插座还可以包括：O形圈Ⅳ32、O形圈Ⅴ34、O形圈Ⅵ37、插座防水密封圈39和插座压套310。O形圈Ⅳ32设置在插座壳体33前端；插座电缆罩体35与插座壳体33之间采用O形圈Ⅴ34径向密封；插座电缆罩体35与插座尾罩连接环38之间采用O形圈Ⅴ37径向密封；插座尾罩连接环38与插座尾罩311之间装配有插座防水密封圈39和插座压套310，在插座工作前，通过拧插座尾罩311，使插座防水密封圈受到挤压，夹紧电缆起到防水作用。

优选的，滚柱31由滚柱轴与滚柱环组成；滚柱环设置在滚柱轴上，滚珠环在受到摩擦力时可绕滚柱轴转动。

实施例四

如图10～13，该浮动电连接器的具体工作流程可以如下：插头与插座插合时，插头的浮动套的导向倒角与插座接触，如图10所示，逐步推进，该导向倒角使浮动插头沿着插座发生轴向及径向运动以调节位置，达到对准目的。插头的导向倒角可以适应水平方向△Y、竖直方向△Z、插头与插座安装面板间△β、△γ的对中误差，浮动插头六自由度坐标系定义如图1所示。插头沿着插座发生径向移动时，球头柱塞随着插头壳体固定架离开插头电缆罩固定架上对应的凹坑中心点，而仍然处于凹坑斜面处，如图11所示，同时特种高弹性橡胶件受到插头壳体固定架侧面提供的径向力产生形变，提供浮动回中的径向力。随着插头与插座之间距离的进一步靠近，插座的导柱与插座浮动套的缺口倒角接触，如图12所示，插头浮动套带动插头壳体沿着插座发生转动，以达到插合对准的目的，浮动套的缺口角度可以适应插头与插座对接过程中的角度偏差△α。浮动套的粗导向完成后，插头壳体前端的五个导向键开始寻找和微调与插座壳体前端五键槽的配接。导向键及导向键槽如图13所示，都设计有倒角，其目的在于键槽配合过程的顺畅。五键导向配接方式的优点在于导向定位准确，并能防止误插。当五个键和五个键槽正确配接后，插头和插座可以顺利实现正常插合，此时波形簧片受到轴向力弥补产品的轴向误差△X。当插头与插座分离后，插座壳体从插头壳体内脱出，插头的浮动套不再受到插座提供的力，在波形簧片的形变回复力、六个球头柱塞的回复力及高弹性橡胶件的形变回复力作用下开始运动，最终随着球头柱塞回到插头电缆罩固定架上凹坑结构的底部时停止运动，插头浮动套即回到了初始位置。

综上所述，本发明实现了以机械方式自动对接电连接器的三维空间六自由度浮动功能，未插合状态下具备归中复位功能，具有结构紧凑、体积小的优点。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种浮动电连接器，其特征在于，包括：插头和插座；其中，插头包括：浮动套(2)和插头壳体(3)；插座包括：滚柱(31)和插座壳体(33)；浮动套(2)与插头壳体(3)刚性固定，滚柱(31)通过铆接与插座壳体(33)刚性连接；

浮动套(2)上设置有导向倒角和缺口倒角，当插头与插座插合时，浮动套(2)上的导向倒角与插座接触，逐步推进，导向倒角使插头沿着插座发生轴向及径向运动以调节位置，达到对准目的；在插头与插座插合过程中，插座的滚柱与浮动套(2)上的缺口倒角接触，浮动套(2)带动插头壳体沿着插座发生转动，达到插合粗导向对准；

插头壳体(3)前端设置有导向键，插座壳体(33)前端设置有对应的键槽；在插合粗导向对准完成后，插头壳体前端的导向键与插座壳体前端的键槽配接，当导向键和键槽正确配接后，插头和插座顺利实现正常插合；

所述插头还包括：波形簧片(5)、球头柱塞(9)、橡胶件(10)、插头壳体固定架(7)、并紧圈(8)和插头电缆罩固定架(11)；

波形簧片(5)设置在插头壳体(3)与插头壳体固定架(7)之间；球头柱塞(9)通过螺纹配合装配在插头壳体固定架(7)上；插头壳体固定架(7)通过与插头壳体(3)之间的筋槽结构定位，通过并紧圈(8)刚性固定在插头壳体(3)上；插头电缆罩固定架(11)装配在波形簧片(5)与插头壳体固定架(7)之间，插头电缆罩固定架(11)与插头壳体固定架(7)通过筋槽结构限位，插头电缆罩固定架(11)上设有圆周均布的凹坑结构；橡胶件(10)装配在插头电缆罩固定架(11)下方；

当插头与插座分离后，插座壳体与插头壳体分离，插头的浮动套(2)不再受到插座提供的力，在波形簧片(5)的形变回复力、球头柱塞(9)的回复力及橡胶件(10)的形变回复力作用下开始运动，最终随着球头柱塞(9)回到插头电缆罩固定架(11)上的凹坑结构的底部时停止运动，实现插头的归中复位。

2.如权利要求1所述的浮动电连接器，其特征在于，插头还包括：垫片(6)；垫片(6)设置在波形簧片(5)和插头壳体固定架(7)之间，垫片用于对波形簧片的轴向限位，在插头与插座插合过程中提供轴向力。

3.如权利要求2所述的浮动电连接器，其特征在于，插头还包括：螺钉Ⅰ(4)、插头电缆罩连接环(13)、螺母(14)、插头电缆罩体(16)、螺钉Ⅱ(17)、插头尾罩连接环(19)和插头尾罩(22)；

浮动套(2)通过螺钉Ⅰ(4)与插头壳体(3)刚性固定；插头电缆罩体(16)通过螺母(14)和螺钉Ⅱ(17)与插头电缆罩连接环(13)装配一体；尾罩连接环(19)通过螺纹连接与插头电缆罩体(16)装配；插头尾罩连接环(19)与插头尾罩(22)之间通过螺纹连接。

4.如权利要求3所述的浮动电连接器，其特征在于，插头还包括：密封垫(1)、O形圈Ⅰ(12)、O形圈Ⅱ(15)、O形圈Ⅲ(18)、插头防水密封圈(20)和插头压套(21)；

密封垫(1)设置在浮动套(2)前端；插头电缆罩固定架(11)与插头电缆罩连接环(13)之间采用O形圈Ⅰ(12)径向密封；插头电缆罩连接环(13)与插头电缆罩体(16)之间采用O形圈Ⅱ(15)径向密封；插头电缆罩体(16)与尾罩连接环(19)之间采用O形圈Ⅲ(18)径向密封；尾罩连接环(19)与尾罩(22)之间装配有插头防水密封圈(20)和插头压套(21)，在插头工作前，通过插头拧尾罩(22)，使插头防水密封圈(20)受到挤压，夹紧电缆起到防水作用。

5.如权利要求1所述的浮动电连接器，其特征在于，浮动套(2)上设有三条滚柱槽，滚柱槽起始部位设有一定角度的缺口倒角，在插合端孔口设有导向倒角。

6.如权利要求1所述的浮动电连接器，其特征在于，滚柱(31)由滚柱轴与滚柱环组成；滚柱环设置在滚柱轴上，滚珠环在受到摩擦力时可绕滚柱轴转动。

7.如权利要求1所述的浮动电连接器，其特征在于，插座还包括：插座电缆罩体(35)、螺钉Ⅲ(36)、插座尾罩连接环(38)和插座尾罩(311)；

插座电缆罩体(35)通过螺钉Ⅲ(36)与插座壳体(33)装配一体；插座尾罩连接环(38)通过螺纹连接与插座电缆罩体(35)装配；插座尾罩连接环(38)与插座尾罩(311)之间通过螺纹连接。

8.如权利要求7所述的浮动电连接器，其特征在于，插座还包括：O形圈Ⅳ(32)、O形圈Ⅴ(34)、O形圈Ⅵ(37)、插座防水密封圈(39)和插座压套(310)，O形圈Ⅳ(32)设置在插座壳体(33)前端；插座电缆罩体(35)与插座壳体(33)之间采用O形圈Ⅴ(34)径向密封；插座电缆罩体(35)与插座尾罩连接环(38)之间采用O形圈Ⅴ(37)径向密封；插座尾罩连接环(38)与插座尾罩(311)之间装配有插座防水密封圈(39)和插座压套(310)，在插座工作前，通过拧插座尾罩(311)，使插座防水密封圈受到挤压，夹紧电缆起到防水作用。

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