CN110021851A - 低插入力的凸片插座 - Google Patents

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Abstract

提供一种插座端子，其用于在其中接收配合端子。插座端子(10)具有触头部分(12)，其包括底壁(20)和从底壁(20)延伸的弹性触头臂(22)。弹性触头臂(22)具有弹性触头段(25)和配合端子接合构件(50)。配合端子接合构件(50)具有突起接收开口(57)。弹簧臂(42)从底壁(20)朝向配合端子接合构件(50)延伸。弹簧臂(42)具有突起(41)，所述突起从弹簧臂(42)延伸以在弹簧臂(42)的内表面上形成升高区域来接合配合端子。在接收配合端子之前，弹簧臂(42)的突起(41)定位在配合端子接合构件(50)的突起接收开口(57)中，允许弹簧臂(42)的部分(62)定位在配合端子接合构件(50)附近。

Description

低插入力的凸片插座
技术领域
本发明涉及一种具有低插入力的电气端子。具体地，本发明涉及一种凸片插座，其为凸片的插入提供足够的间隙，同时提供足够的法向力以保持凸片插座和凸片之间的电连接。
背景技术
例如凸片插座端子的插口端子是已知的，其适于与配合端子或配合凸片快速连接和断开。这种端子用于与插入并摩擦地保持在插口端子中的凸形或凸片端子形成电连接。这种类型的插口端子在美国专利No.3,086,193和共同未决的美国专利申请15/203,204中示出，后者全部内容通过引用并入本文。
通常需要多次地断开和重新连接这样的端子，例如，为了在最终检查和运输使用这种端子的产品之前的测试目的。还要求利用这种端子形成的连接在振动和随后的维修中可能产生的应变的条件下被保持。传统上，这些端子已经配置成提供法向力以在配合凸片和凸片插座端子之间建立稳定的机械和电气连接。然而，由于凸片插座端子的配置，这种凸片插座端子通常具有不希望的高插入力。另外，凸片插座端子的弹簧构件可能在配合发生时屈服，导致机械和电气连接失效。
因此，提供这样一种凸片插座端子是有利的，该凸片插座端子提供足够的法向力，同时为弹簧构件提供足够的梁长度以防止屈服。提供这样一种凸片插座端子也是有利的，该凸片插座端子为凸片的插入提供足够的间隙，同时提供足够的法向力以保持凸片插座端子和配合凸片之间的电连接。
发明内容
根据本发明，提供一种插座端子，其用于在其中接收配合端子。所述插座端子具有触头部分，其包括底壁和从所述底壁延伸的弹性触头臂。所述弹性触头臂具有弹性触头段和配合端子接合构件。所述配合端子接合构件形成突起接收开口。弹簧臂从所述底壁朝向所述配合端子接合构件延伸。所述弹簧臂具有突起，所述突起从所述弹簧臂延伸以在所述弹簧臂的内表面上形成升高区域用于接合所述配合端子。在接收所述配合端子之前，所述弹簧臂的突起定位在所述配合端子接合构件的突起接收开口中，允许所述弹簧臂的部分定位在所述配合端子接合构件附近。
结合以示例的方式说明本发明的原理的附图，根据下面对优选实施例的更详细的描述，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的端子的说明性实施例的透视图。
图2是图1的端子的俯视图。
图3是图1的端子的侧视图。
图4是图1的端子的仰视图。
图5是图1的端子的正视图。
图6是沿着线6-6截取的图2的端子的截面图。
具体实施方式
根据本发明原理的说明性实施例的描述旨在结合附图来阅读，附图将被视为整个书面描述的一部分。在本文公开的本发明的实施例的描述中，对方向或取向的任何提及仅仅是为了描述的方便，而不是以任何方式限制本发明的范围。诸如“下部”、“上部”、“水平”、“竖直”、“上方”、“下方”、“上”、“下”，“顶部”和“底部”及其衍生术语(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)应当被解释为指示如随后所描述的或如在讨论中的附图中所示的取向。这些相对术语仅仅是为了便于描述，并且不要求装置以特定的取向构造或操作，除非明确地如此指示。诸如“附接”、“固定”、“连接”、“联接”、“互连”等术语是指这样的关系，其中结构通过中间结构、以及可移动或刚性的附接或关系直接或间接地彼此固定或附接，除非另有明确说明。此外，参考优选实施例来说明本发明的特征和益处。因此，本发明明确地不应限于这些优选实施例，这些优选实施例示出了特征的一些可能的非限制性组合，其可以单独存在或以特征的其他组合存在，本发明的范围由所附权利要求限定。
本发明的目的是提供一种插口型端子或凸片插座端子，其提供足够的法向力，同时为弹簧构件提供足够的梁长度以防止屈服。另一个目的是提供一种插口型端子或凸片插座端子，该凸片插座端子为凸片的插入提供足够的间隙，同时提供足够的法向力保持凸片插座端子和配合凸片之间的电连接。又一个目的是提供一种插口型端子或凸片插座端子，其提供稳定的电连接，同时允许配合端子到插口端子中的插入力较低。
如图1至4中最佳所示，插座、插口或凹形端子10包括触头部分12、在触头部分12后面的线筒14、和在线筒14后面的绝缘筒16。线筒14构造成与绝缘线的导电芯的端部压接连接。绝缘筒16配置为用于与电线的绝缘涂层或护套的端部压接连接。尽管示出了线筒14和绝缘筒16，但是触头部分12可以与其他类型的端接构件一起使用而不脱离本发明的范围。在所示的说明性实施例中，端子10由具有良好导电性的金属板材冲压成型。
参见图1、5和6，触头部分12包括底壁20和弹性触头臂22，弹性触头臂22从底壁20的任一侧24、26延伸。如图6中最佳所示，底壁20具有设置在其上的弹簧臂42。弹簧臂42由底壁20冲压成型。
弹簧臂42从底壁20延伸，以形成从底壁20的内表面朝向弹性臂22延伸的升高部分或臂。弹簧臂42包括突起或凸起，例如但不限于突起、棘爪、凹坑或矛状物(lance)41(如图6中最佳所示)，其由弹簧臂42形成以在弹簧臂42的内表面上形成升高区域。当配合端子插入端子10中时，矛状物或突起41与配合端子接合，这将在下面更全面地描述。
在所示的说明性实施例中，每个弹性臂22具有开口或切口23，第一弹性触头段25a和第二弹性触头段25b在开口23的任一侧延伸。第一弹性触头段25a定位在触头部分12的配合端36附近。第二弹性触头段25b朝向线筒14远离配合端36。所述开口在弹性触头段25a、25b之间延伸，并分开弹性触头段25a、25b。在所示的实施例中，开口23通过在成形端子之前从坯料移除材料而形成。移除的材料可以重复用于制造另外的端子。在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用用于形成开口23的其他方法。
如图5中最佳所示，包括弹性触头段25a、25b的弹性臂22具有弧形或卷曲部分，其从底壁20延伸到配合端子接合构件50。在一个说明性实施例中，弹性触头段25a、25b中的一个或全部可具有渐缩的或梯形的构造，由此，相应的臂在根部或基部60处(图3，其连接到底壁20)的宽度大于相应的臂的靠近配合端子接合构件50的部分62(图3)的宽度。然而，可以使用其他配置。弹性触头臂22的每个相应的触头段25a、25b的配置允许控制每个相应的弹性触头段25a、25b和弹性触头臂22的刚度和弹簧刚度(spring rate)。较宽的根部或基部60允许较高的弹簧刚度并且允许从相应的弹性触头段25a、25b到底壁20的力更均匀地分布。相反，相应的弹性触头段25a、25b越窄，臂的弹簧刚度越低，并且弹性触头臂22的有效弹簧刚度越低。因此，相应的弹性触头段25a、25b可各自配置成产生不同的接触力，从而导致弹性触头臂22的不同接触力。
在各种说明性实施例中，弹性触头段25b具有后表面或边缘66，其在基本垂直于端子10的纵向轴线的方向上延伸。这提供了参考表面，该参考表面可以在将端子10定位在外壳中时或者在将配合端子配合到端子10时使用。
弹性触头臂22的配合端子接合构件50从弹性触头段25a、25b延伸并跨越开口23。配合端子接合表面52设置在每个配合端子接合构件50上。在所示的实施例中，配合端子接合构件50从弹性触头臂22延伸，将配合端子接合表面52定位在端子配合槽46的顶部处。弹性触头臂22的配置提供了当配合端子插入到槽46中时允许配合端子接合构件50相对于底壁20移动所需的弹性。如图5中最佳所示，配合端子接合表面52具有弧形或圆形构造。然而，可以使用接合表面52的其他构造。
如图1、2和5中最佳所示，相应的弹性触头臂22的配合端子接合构件50a具有端部表面51a，其与相对的相应的触头臂22的弹性触头段25a、25b隔开。相应的弹性触头臂22的配合端子接合构件50b具有端部表面51b，其与相对的相应的触头臂22的弹性触头段25a、25b隔开。端部表面51a和51b彼此靠近定位，但是间隔开以形成槽53。槽53的宽度足够大以允许端部表面51a和51b以及它们相应的触头臂22彼此独立地移动。然而，槽53的宽度被最小化以增加弹簧臂42的梁长度。增加的梁长度允许弹簧臂42具有增强的弹性或弹簧特性，这允许相应的触头臂22移动而不会产生永久变形、失效或屈服。说明性实施例的每个弹簧臂42的梁长度是按以下方式测量的：从底壁20的边缘，跨越弹性触头段25，跨越配合端子接合构件50，到配合端子接合构件50的端部表面51。
端部表面51a具有凹陷部或切口55a，其从端部表面51a朝向开口23和相应的弹性触头臂22的弹性触头段25a、25b延伸。类似地，端部表面51b具有凹陷部或切口55b，其从端部表面51b朝向相应的弹性触头臂22的开口23延伸。凹陷部或切口55a与凹陷部或切口55b对准，如图2中最佳示出的。凹陷部或切口55a和凹陷部或切口55b组合以形成突起接收开口57，其尺寸设定为在其中接收弹簧臂42的突起或矛状物41，如下面将更全面地描述的。
在所示的说明性实施例中，弹簧臂42由底壁20冲压成型。弹簧臂42形成为允许其自由端43相对于底壁20移动或弹性变形，允许弹簧臂42朝向和远离配合端子接合构件50移动。
在初始的无应力位置中，在插入配合端子之前，弹簧臂42定位在配合端子接合构件50附近，但不与配合端子接合构件50接合。由于端子10的触头部分12必须能够接受和保持薄的配合端子，弹簧臂42必须靠近配合端子接合构件50定位。为了允许弹簧臂42正确定位，弹簧臂42的矛状物或突起41定位在由凹陷部或切口55a和凹陷部或切口55b形成的开口中。这使得当没有配合端子插入到端子10的触头部分12中时，弹簧臂42和矛状物或突起41被正确地定位而不与配合端子接合构件50进行机械或电气接触。
在所示的说明性实施例中，在其最接近的点处，当端子10在接收配合端子之前处于无应力位置时，弹簧臂42与配合端子接合构件50间隔开约0.02英寸至0.032英寸之间的距离。这允许类似厚度的配合端子插入其中。在该位置，矛状物或突起41延伸到突起接收开口57中，然而，矛状物或突起41不接触突起接收开口57的壁。
在所示的说明性实施例中，弹簧臂42具有设置在其上的端壁40。端壁40从弹簧臂42延伸以形成止动部分，该止动部分从弹簧臂42的内表面朝向配合端子接合构件50延伸。端壁40设置成限制配合端子可插入槽46中的距离。
弹性触头臂22和弹簧臂42的配置允许触头部分12补偿配合端子的任何轻微未对准或与配合端子相关的任何轻微翘曲或缺陷。
根据本发明的教导的端子具有比已知端子更低的弹簧刚度。当弹簧臂42的梁长度最大化时，弹簧臂的弹簧刚度可以减小，同时仍然提供足够的法向力以将配合端子或凸片保持在端子10的触头部分12的配合槽46中。弹簧臂42的弹簧刚度也通过控制触头段25a、25b和开口23的空间和尺寸被影响。
通过控制弹簧臂42的弹簧刚度，也可以控制与端子10的触头部分12相关的法向力和插入力，同时允许端子10和配合端子之间的正确电连接。例如，与没有由开口23分开的单独触头段25a、25b的端子相比，根据本发明制造的端子可以减小插入力。
随着弹簧刚度的降低，弹性臂22在屈服或进行永久变形之前允许更大的弹簧偏转。这允许端子与在制造公差方面存在一些变化的配合端子一起使用。换句话说，因为弹性臂22具有偏转较大距离而不屈服或进行永久变形的能力，所以配合端子的厚度不必精确控制。这对于由诸如钢的材料制成的端子是有利的，这些端子通常不具有较差的弹簧特性。
在完全插入的位置，弹簧臂42的矛状物或突起41和配合端子接合表面52都设置成与配合端子电气和机械接触。多个接触区域允许端子10用于具有较高电流水平的应用中，例如但不限于15至20或更多安培。弹簧臂42和配合端子接合表面52的配置在配合端子和端子10之间提供稳定且可靠的电连接。弹簧臂42的矛状物或突起41和配合端子接合表面521的配置提供更高的赫兹应力(hertzian stresses)，从而消除或最小化端子10和配合端子之间的微动腐蚀(fretting corrosion)，从而提供配合端子和端子10之间的稳定且可靠的电连接。
由于配合端子接合表面52的部分与矛状物或突起41隔开并横向偏移，所以配合端子和配合端子接合表面52与插座端子10的矛状物或突起41之间的连接是分散的，即不是在一点或在一条直线上，在所有环境中在配合端子和插座端子10之间提供稳定的机械和电气接合，从而确保配合端子在振动发生时保持正确地定位在插座端子10中。
由于弹簧臂42的矛状物或突起41和配合端子接合表面52的部分彼此横向偏移，即使配合端子弯曲，插座端子10也提供多个接触区域。此外，多个接触区域抵抗配合端子的扭曲或未对准。
在一个实施例中，弹性臂22配置为使得配合端子接合表面52的接触区域产生相等且相反的力以抵抗由弹簧臂42的矛状物或突起41产生的力。另外，弹性臂22配置为使得弹簧臂42的矛状物或突起41的接触区域产生相等且相反的力以抵抗由配合端子接合表面52产生的力。然而，弹性臂22的配置可以改变，以允许接触区域具有与之相关的变化的力。特别地，弹簧臂42的矛状物或突起41的定位可以改变由每个接触区域施加的力。
弹性触头臂22和弹簧臂42的配置(包括梁长度和多个接触区域的使用)在配合端子与端子10配合和脱离配合期间允许较低的法向力。这允许配合端子和端子10在多次循环中更耐用，因为由于较低的配合力或法向力而导致较少的镀层磨损。该多个接触区域还允许端子10以更高的电流水平使用，因为该多个接触区域允许与高电流水平相关的极端热量被分散，从而防止接触粗糙的焊接。
本发明的端子具有弹性触头臂，其具有降低的接触弹簧刚度，从而防止端子屈服或进行永久变形。降低的接触弹簧刚度还允许以相同的制造公差更精确地控制接触法向力。更可控的法向力允许可靠地保持最小接触法向力，同时减小配合期间所需的插入力。弹性触头臂提供稳定的电连接，同时允许配合端子插入插口端子的较低插入力。

Claims (10)

1.一种插座端子(10)，用于在其中接收配合端子，所述插座端子(10)具有触头部分(12)，所述触头部分包括：
底壁(20)；
弹性触头臂(22)，其从所述底壁(20)延伸；
所述弹性触头臂(22)具有弹性触头段(25)和配合端子接合构件(50)，所述配合端子接合构件(50)形成突起接收开口(57)；
弹簧臂(42)，其从所述底壁(20)朝向所述配合端子接合构件(50)延伸，所述弹簧臂(42)具有突起(41)，所述突起从所述弹簧臂(42)延伸以在所述弹簧臂(42)的内表面上形成升高区域以接合所述配合端子；
其中，在接收所述配合端子之前，所述弹簧臂(42)的突起(41)定位在所述配合端子接合构件(50)的突起接收开口(57)中，允许所述弹簧臂(42)的部分(62)定位在所述配合端子接合构件(50)附近。
2.如权利要求1所述的端子(10)，其中，所述弹性触头臂(22)的每个相应的弹性触头臂的配合端子接合构件(50)的每个相应的配合端子接合构件具有端部表面(51)，所述端部表面与相应的弹性触头臂(22)的弹性触头段(25)隔开，所述弹性触头臂(22)的端部表面(51)定位为彼此靠近，但是间隔开以形成槽(53)，所述槽(53)的宽度足够大以允许所述端部表面(51)彼此独立地移动，所述槽(53)的宽度最小化以增加所述弹簧臂(42)的梁长度，其中，所述增加的梁长度允许所述弹簧臂(42)移动而不会发生永久变形、失效或屈服。
3.如权利要求2所述的端子(10)，其中，所述端部表面(51)具有凹陷部(55)，所述凹陷部从所述端部表面(51)朝向所述弹性触头臂(22)的相应的弹性触头段(25)延伸，所述凹陷部(55)对准以形成所述突起接收开口(57)。
4.如权利要求1所述的端子(10)，其中，在将所述配合端子接收在所述端子(10)中之前，所述突起(41)和所述弹簧臂(42)没有设置成与所述配合端子接合构件(50)机械或电气接触，且所述弹簧臂(42)与所述配合端子接合构件(50)隔开约0.02英寸至0.032英寸之间的距离。
5.如权利要求1所述的端子(10)，其中，所述配合端子接合表面(52)具有弧形配置。
6.如权利要求1所述的端子(10)，其中，所述配合端子接合构件(50)具有引入表面，所述引入表面设置为帮助将所述配合端子引导到所述插座端子(10)中。
7.如权利要求1所述的端子(10)，其中，所述配合端子接合构件(50)从所述弹性触头段(25)朝向所述底壁(20)延伸，所述配合端子接合构件(50)的配合端子接合表面(52)定位在所述插座端子(10)的配合槽(53)的顶部处。
8.如权利要求1所述的端子(10)，其中，开口(23)延伸穿过所述弹性触头臂(22)，所述弹性触头段(25)的第一弹性触头段(25a)和所述弹性触头段(25)的第二弹性触头段(25b)在所述开口(23)的任一侧(24)延伸，所述第一弹性触头段(25a)和所述第二弹性触头段(25b)具有弧形部分(62)，所述弧形部分从所述底壁(20)延伸到所述配合端子接合构件(50)。
9.如权利要求8所述的端子(10)，其中，所述第一弹性触头段(25a)和所述第二弹性触头段(25b)中的至少一个的靠近所述底壁(20)的宽度大于靠近所述配合端子接合构件(50)的宽度，其中，靠近所述底壁(20)的宽度将力分配到所述底壁(20)。
10.如权利要求9所述的端子(10)，其中，所述第一弹性触头段(25a)和所述第二弹性触头段(25b)具有不同的尺寸。
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