CN1101762A - 特别用于充电接口的电源连接器 - Google Patents

Abstract

本发明的特点是：它是一个连接器，有插头(1′) 和插座(2)，插座中有一个元件(5)，它在平时将触头 (3，3′)盖住，在插头插入过程中，它被插头推动旋转， 元件(5)上有两个盖板(8，9)，可以相互滑动，盖板上 有孔(10，10′；11，11′)，它们与插座中触头的个数和 分布相同，平时，盖板的位置使孔可以相互遮住，在插 头插入过程中，有一个装置推动盖板相互滑动，使孔 (10，10′；11，11′)相互重合。

Description

本发明是一个电源连接器，特别用于充电接口。

一个连接器是由一个连接在柔性电缆上的可移动插头和作为电器一部分的插座组成。

可移动插头通过电缆与电源相连接。

为了组成一个充电接口，插座必须与要充电的的电器相连或作为电器的一部分。

充电的电器可以是汽车的蓄电池或是其它的电器系统。

因此，上面所描述的电源连接器的插座（在上面的例子中与蓄电池相连）也可能带电。

通常所用的连接器使用起来不方便，其在插头插入插座时需要有平动和同轴的转动的动作，而且连接时经常需要很大的力量，这使得使用更加复杂。

这些问题是造成连接器在某些场合，例如向电动汽车供电，使用起来十分不便的主要原因，因为在这种场合是用户自己进行操作。

另外，在家庭中，有些通常用于小电流的场合的充电接口，有时也需要一些短时的大电流充电，例如一些专用的充电插座。

一般在充电连接器中有接触导杆，控制位于插座和（或）插头来电上游的断路器，实际上，除了保护接触的原因外，插头和插座的导电触头相接触或分离时不带电也是很有好处的，为了达到这个目的，可以使接触导杆作用在断开装置上，使其在插头和插座的触头相互接触之后才接通电路，而在插头和插座的触头分离之前将电路断开，然而这种装置不是很容易实现的。

当人们试图改进连接器的一种性能时，结果经常是使另一方面的性能恶化，这就是为什么发明者试图找到一种总体上实用和保险的连接器。

我们知道有一些由两个元件（其中一个是可移动的）组成的连接装置，（两个元件）可以相互连接或打开，以完成接通或断开回路的功能，至少，固定元件中有相互平行的接触零件，它们也在连接过程中起导向作用，连接和打开的过程是通过绕与连接器的轴线方向相垂直的轴的转动实现的。

例如，专利US-3，668，605中的装置至少有一部分是如此的。

但是这些装置却没有考虑到也没有达到上述连接器的功能，更不是用于充电连接器的。

发明者设想设计一种由两个元件组成的如上所述连接器，可移动部件是一个可移动的插头，另一部件是连接器的插座。

此外，为了设计一个主要用于充电的连接器（但也不失一般性），本发明考虑了一个作为可动部件的插头和一个插座，插座上有一个保护元件，它在平时将插座的接触元件遮盖起来，在插头插入插座时，插头将保护元件推着向上转动，保护元件上有两个相互可以滑动的盖板，每块盖板上有与插座上的接触元件个数相同位置也相同的孔，在未连接时，两块板所处的位置使两块板上的孔被相互盖住，而在插头插入的过程中有两个板被推动，相互滑动到并列位置，使得接触元件可以从孔中穿过。

除了保护裸露的触头外，保护元件至少可以使使用者在心理上觉得安全，另外也用于防止雨水流入。

保护装置至少具有一种锁定方式，使其在初始位置上不能旋转，在插头插入时能够使其解锁，在插头旋转时保护装置的两块板能被带动相互滑动。

在这种情况下，使两块板相互滑动的装置至少有一个装在插座上的凸轮和一个固定在一块板上的推动销，在凸轮和推动销的联合作用下实现两块板之间的滑动。

在一个实例中，保护元件在初始位置的锁定是由推动销卡在固定凸轮上实现的，在插头插入时，插头将其推到解锁位置，然后推动销推动盖板相互滑动，滑动是由推动销和凸轮的共同作用实现的。当然，在初始位置时锁定的方法和使盖板相互滑动的方法也可以是不同的。

根据本发明，移动插头的正面是曲面，侧面有凸销并能在插座中卡住并锁定…，同样，保护装置应有一个弯曲的底板，至少一个导向凸销和复位弹簧等，这些将在后面详细介绍。

按照实例，插头上有触头，它们处于插头的凹槽中，这些触头在平时被一个可移动的盖板盖住，盖板上与插头上的触头的分布相同的孔，在插座上有相应的装置，在插头插入插座时可以使盖板滑动，以使盖板的孔与插头上的触头相对应，这样插头和插座一样得到保护。

在这种情况下，插座上推动插头的盖板的装置至少是一个凸台，当插头旋转时它推动盖板向前滑动，在保护元件上应有可以让凸台通过的孔，插头的盖板在平时用弹性的方式锁定，而在插头插入时可以用一定的方式收起，例如可以用使插头定位的导向凸销来实现。

根据本发明，连接器（特别是充电连接器）的插座和插头都至少有一个接触导杆用于控制处于各自电源上游的断路器，这种连接器的突出之处还在于：每个元件的接触导杆距插头的旋转轴线的距离均大于导电触头距旋转轴线的距离，这样，在插头插入插座时，在导电触头连接上之后，每个元件对应的接触导杆才连接起来，在打开时情况相反，接触导杆在导电触头打开之前脱离接触。

这种装置是十分有益的，因为导电触头和接触导杆的接触顺序是正确的。

作为汽车的充电连接器，插座是安装在汽车上的，插头则连接在供电电源上。

接触的方式可以是多种多样的，但是根据实例，至少有一个元件中的接触点是有压力的。

最好至少一个元件的一部分触头是有接线柱的弹性可以移动的触头，连接电缆在与连接轴线相垂直的方向固定在接线柱上。

很明显，如果本发明是涉及一般的连接器或特别指充电连接器，它也涉及单个的连接器插头和插口。

通过下面结合附图的说明将能更好地理解本发明，并能了解本发明的其它特点，附图为：

图1是根据本发明设计的一个插座和两个不同的可移动插头的轴测图;

图2为根据本发明设计的保护元件的后视轴测图;

图3是可移动插头的俯视图;

图4为图3在Ⅳ-Ⅳ剖面的剖视图;

图5到图12显示插头插入插座的过程的各个阶段，及各种部件的工作情况;

图13为根据本发明设计的插座和插头的一部分处于连接位置时的纵向剖面图。

根据本发明设计的连接器有一个可移动的插头1，1′（这里显示了两种不同形式的插头）和一个插座2，对于用于电动汽车的充电连接器，插座2是安装在车上与蓄电池组相连，插头1，1′将和电源相联。

在图1中我们介绍了两种形式的插头1，1′，图5至图12中画的是插头1，在图13中画的是插头1′。

实际上，插头1和1′的区别主要是它们的用途不同而导致的尺寸上的区别，插头1是用于长时间的缓慢充电，而插头1′则用于快速充电，例如在充电站充电，两种插头均设计为枪托状以方便使用。

插座2的触头均为相互平行的销子，如图5到图12中的3，3′，销子3是导电触头，而销子3′为接触导杆，将在下面予以介绍，（当然，触头的个数可以是任意的）。

在可移动的插头上有相对应的触头4，4′如见图13所示，用以与插座的触头相连接，（图中4为导电触头，而4′为接触导杆）。

从图中可以看出，插座的触头3，3′是从插座2的上平面穿出，而可移动插头1，1′的触头4，4′则处于插座的槽中（如图13所示）并不突出在外面。

在插座2中装有保护元件5（在图1和图2中可以看得比较清楚）。

元件5安装在插座2中，可以转动，安装是以凸销6a，6b（见图2装在插座2的对应轴座中实现的。

保护元件5是扇形的，开口向插座的外边，它有一个弯曲的底面7连接在基板8上，或如本例，是与8成为一体，在基板8上安装着可滑动的有孔板9（图2），如图2所示，旋转凸销6a，6b是在基板8的两边，元件5还有两个侧壁以连接基板8和底面7。

如图，特别是图1，图2和图11到图13，所示，基板8和盖板9上均有孔，孔10，10′是在基板8上（如图1和图11到图13），孔11，11′在盖板9上（如图2和图11到13所示）。

有孔板9上有两个侧向凸台12a，12b，它们将与插座上的凸轮13a（另一个凸轮在图上看不见）共同工作（将在下面予以说明），（只有凸台12b和凸轮13b在图5到图13中是可见的，为了清楚起见，凸台是用剖面图表示）。

有孔板9可以在基板8上滑动，基板8在平常是由弹簧14（在图2中可见）向插口的外边推。

基板8上的孔10，10′和盖板9上的孔11，11′的分布与插座2上的触头3，3′的分布相同，但在初始位置，基板和盖板上的孔是不重合的（如图1）。

如前所述，保护元件5是由凸销6a，6b安装在插座2中，在平时基板8和盖板9与插座2的上壁保持一个角度，上壁上有突出的触头3，3′，这个初始位置由弹簧15来保持（见图1和图12，在另一端对称的位置还有一个同样的弹簧）。

这样，插座的触头3，3′在平时，均被盖住以得到保护。

另外，盖板9的凸台12a，12b在初始位置时靠在凸轮13b上（如图1和图5到图7所示），这样在转动方向锁住了保护元件5。

在插头1，1′的上部有板16（图3和图10到图13），板上有与插头上的触头4，4′分布一致的孔17，17′。

板16以可向前滑动的方式装在插头上面，板16的初始位置将遮住插头上的触头4，4′，这个初始位置是由一个（最好是两个）弹簧18保持的（如图4和图11），在平时，弹性的脚19a，19b卡在插头的钩20a，20b上（后面将对其进行描述），将板16锁定在初始位置上（见图1，3和图5到图9）。

另外，插座2上有两个导向凸销（其中之一在图1和图5到图9中可见（另一个在对称的另一边），它们面对着保护元件5的有孔板9的凸台12a，12b。

如图1和图3所示，插头上有侧向的凸销22a，22b，可以插入保护元件5的槽23a，23b中，后面将予以说明。

在结束第一步的描述时还要说明，插座2上有两个凸台，只有24b可以在图5到图12中看到，它们可以穿过板8和9上的对应的孔，如图1和图10所示的板8的孔25b，这些凸台24b可以顶在插头上的板16的对应区域26a，26b上（图3和图4）。

我们还可以看到，插头1，1′上有一个钩子27，对于插头1，它可以由手柄28操纵，见图1和图13，对于插头1′则由横向的压杆28′a，28′b操纵。

钩子27与插座2上的开口29相配合，这个开口与保护元件5的旋转轴线相对应，最后，我们还可以看到插头1，1′有一个与曲板7的形状相同的曲面30，插头的前端31的形状象一个凸轮，其作用将在后面说明。

下面将结合图5到图13，说明连接器插入过程。

图5到图13只是示意图，仅仅画出一些能够说明各部件位置的典型部件。

因而，除了图5之外，对每一个图，我们均限制了标号的个数，只保留有用的标号。

图5显示插头1接近插座2的保护元件5时，由于板9的凸台12b卡在凸轮13b的相应位置上，使得元件5在旋转方向上锁定。

从图6中我们可以看到，插头就位，它的凸销22b插入了对应的槽23b。

这一步十分重要，图6显示了保护元件5的导向凸销21b将要插入的槽20b的状态，以及槽23b的形状，这两个槽的设计应使当插头没有准确达到正确位置时，接下来的旋转将使插头脱开保护元件5，如果在开始的时候，插头处于正确的位置，在继续的旋转过程中插头就再也不会脱出了。

应着重说明，从插头就位的时候起，所有部件的运动均由插头1在插座2中的转动来控制。

从插头的转动一开始见图7，放在槽20b中的凸销21b将其它部件置于正确的位置，在图7还可以看到，插头的前端31与板9的凸台12b接触。

在图8上，插头继续旋转，插头的前端31推动板9的凸台12b，这个凸台离开了凸轮13b的锁定区（图中凸轮的斜面区域，这样，元件5就在旋转运动的方向解锁了，同时，由于导向凸台21b完全插入槽20b推下了弹性脚19b，图3中可见，同样在另一边，弹性脚19a的情况也相同），使得板16在滑动方向解锁，容易理解，如果凸台12b的移动使元件5解锁，那末，板8和9也同时移动，从而解锁。

图9显示插头和元件5一齐旋转的开始阶段，凸轮13b的形状（即凸轮上几乎水平的部分和曲线开始的部分，它可以在前面的图中看到）使凸销12b移动，从而使板9完成了相对于板8的滑动，这样，以及如后面可以看到的那样，插座的接触销将可以穿过板8和9，可以看出，从这个阶段开始，插头不再与凸台12b接触了，由于凸轮合适的轮廓面，使得板8和9的相对位置在以后旋转过程中不再变化，总之，只要插头和凸台12b的形状合适，板9的滑动可以由插头独立完成，这时，凸轮的作用只是旋转方向的解锁，当然它也可以由其它的机构代替。

图10显示继续旋转时的情况，图中显示了板8和板9以及它们的孔10，10′和11，11′，同样显示了板16和它的孔17，17′，在图5到图9中板16和它们的孔是不可见的，但在图10到图13中是可见的。

在图10中还可以看到，凸台24b穿过板8和9上相应的孔25b，顶在插头的板16的后部（如图2所示是区域26b）。

在图11中，凸台24b推动板16向前滑动，直到它上面的孔17，17′到达与板8和9上的孔10，10′和11，11′对应的位置，使得插座的触头3，3′可以从中穿过，我们将在图11到图13中看到这个过程。

在图12和13中，显示了连接的最终位置，可以看到，触头3，3′完全穿过板8，9，16，也可以看到，插头1的钩子27钩在插座的开口29上，使得插头在插座中固定。

此外，图13还显示了插座的触头3，3′和插头的触头4，4′的连接情况，图13后面还要介绍。

在图13中，可以看到一个端部有弹簧和引线的压力触头4′，以及另一个较为特殊的触头4。

如图所示，触头4是一个固定在裸电缆32端部的接线柱，它与弹簧33相连，由于弹簧33的伸缩，触头4可以移动，弹簧33的端面在连接位置时与插座上对应的触头3相垂直。

尽管这里介绍的是一个较为特殊的导电触头4，它也可以用于控制接触点4′或其它类型的触头，它没有一般有引线触头的弊病。

在上面的介绍中，似乎插头和插入插座的唯一动作就是旋转，但实际上，这个旋转的运动之前有一个移动的动作，以使元件解锁和（或）使插头上的盖板移动，尽管如此，发明者找到的是一种完美的方式，使得操作简单化。

旋转运动可以提供比较大的力量，容易满足触头要求的压力。

另外，由于圆弧曲线运动，使得触头间有相对摩擦，可以起到自动清洁接触点的作用。

显然，前述的触头位置，可以保证导电触头3，4在控制接触导杆3′，′之前相互连接。

板出插头时，先用手柄28或压杆28a，28b之一图1将插头解锁，其它的操作与插入时相反。

在板出插头的过程中，触头的表面仍会有摩擦，各触头分离的顺序正好相反，即，接触导杆首先断开，这样，人们所希望的各触头的接触顺序必须得到保证。

此外，必须遵守各类不同的触头的接触顺序，连接和断开的相继间隔可以用调整触头端部的位置来实现，它们不一定要在同一平面上。

为了回到初始位置，插头上的盖板16由弹簧18拉回（图4，图11，元件5由弹簧15拉动转回（图1和图12），最后板9由弹簧14拉动在板8上向相反的方向滑动，重新锁定元件5，弹簧14几乎可以在任何图中见到，在图2中最清楚。

如果象图1所特别描述的那样，导向凸台21b部分挡住了凸台12b，如图2显示，将会在凸台12a或12b上产生一个单边的力（与插头1，1′无关）。使得板9倾斜，就象图2中用虚线画出的9′那样，使得解锁不完全，这是由于只有一个弹簧14，所以我们一般考虑设置两个弹簧15和两个弹簧18。

很明显，上述细节还可以有多种变化，而不超出本发明的范畴。

例如，带弹簧的可移动触头可以不设在插头中，而在插座中。还需要指出：插头上的侧向凸销22a，22b只是起支点的作用，并不是不可缺少的，可移动的插头也可以利用元件5的形状作导向。

另外，如同我们曾经指出的，元件5在旋转方向的锁定的方式以及带动板9滑动的方式可以是分开的，比如，可移动的插头1，1′可以操纵一个插销之类的机构使元件5在旋转方向解锁，这样盖板的滑动只是由固定的凸轮实现，从相反的情况可设想另一个实例：固定在凸轮简化成一个仅仅用于锁定的凸台，而板间的滑动则可如前面提到的那样，可以完全由可移动的插头实现，在后一种情况，甚至还可以完全联消凸轮，旋转方向的锁定由其它方式完成，而盖板的解锁和滑动均由插头完成，盖板可以用任何一种方式保持在合适的位置。

Claims (22)

1、电源连接器，它具有：两个连接元件，其中一个是可移动的，它们以相互插入或拔出的方式相互连接或分开，并使相应的触头(3，3；4，4′)接通或断开，至少固定元件的触头(3，3′)相互平行排列并确定了连接的方向，连接和打开是由动部件在另一个元件绕一个与插入的方向垂直的轴的转动实现的，其特征为：这是一个连接器，可移动部件是可移动插头(1，1′)，另一个元件是插座(2)，插座中有一个保护元件(5)，在非工作状态它将插座中的触头(3，3′)盖住，在插头插入过程中，它被插头推动旋转，保护元件(5)上有两个盖板(8，9)，它们可以相互滑动，每个盖板上有相同数量的孔(10，10′；11，11′)，孔的个数和分布与插座中接触元件的个数和分布相同，在非工作状态，两盖板所处的位置使它们的孔相互错开，在插头插入的过程中，一块盖板在另一块上滑动直至它们的孔(10，10′；11，11′)相互重合，使得插座中的触头(3，3′)可以从中穿过。

2、权利要求1中所描述的连接器，其特征在于：保护元件（5）为开口的扇形，开口向插座的外部，它有一个与基板（8）及与其固接或成为一体的弯曲底板（7），基板（8）上可滑动地安装一个上盖板，保护元件（5）的旋转轴安装在基板（8）的自由边的附近。

3、权利要求2中所描述的连接器，其特征在于：插头具有与弯曲底板（7）形状相匹配的弯曲部分（30），使得插头可以紧凑地放入保护元件（5）中。

4、权利要求1到3中任一项所描述的连接器，其特征在于：保护元件在初始位置时至少有一种锁定的方式，以防止其旋转，当插头插入时可以将其解锁。

5、权利要求1至4中任一项所描述的连接器，其特征在于：推动插座的盖板相互滑动的方法是借助于可移动插头（1，1′）的旋转实现的。

6、权利要求5中描述的连接器，其特征在于：锁定盖板和（或）使盖板滑动的机构是一个固定在插座上的凸轮（13b）和一个连接在盖板（9）上的推动凸台（12a，12b），凸轮和凸台配合工作。

7、权利要求4和6中描述的连接器，其特征在于：保护元件（5）在初始位置上的锁定方式是：推动凸台（12a，12b）顶在凸轮（13b）的某个部位，插头（1，1′）插入时将凸台推到解锁位置，插头同时推动一块盖板在另一块盖板上滑动，盖板的滑动和（或）锁定是由凸轮和凸台配合完成的。

8、权利要求7中描述的连接器，其特征在于：插头（1，1′）用构成凸轮的曲线性头部（31）推动凸台（12a，12b）完成解锁和使盖板的滑动。

9、权利要求1到8中任一项所描述的连接器，其特征在于：插头（1，1′）上有横向凸销（22a，22b），用于插入设在保护元件（5）中，在旋转轴附近的销轴座（23a，23b）中。

10、权利要求1至9中任一项所描述的连接器，其特征在于：插头上具有卡紧和锁定装置（27，28;28a′，28b′），它们与插座上的对应装置（29）相配合，以实现插头锁定在插入位置上，该装置（29）处于与保护元件（5）和插头的旋转轴相对的位置。

11、权利要求1到10中任一项所描述的连接器，其特征在于：保护元件（5）中至少有一个导向凸台（21b），在插头插入时，与插头的凹槽（20a，20b）配合以保持插头的位置。

12、权利要求1到11中任一项所描述的连接器，其特征在于：插头上的触头（4，4′）位于插头的凹槽内，在非工作位置时，凹槽由保护盖板（16）盖住，盖板是平装在插头上，上面有与插头的触头的数量和分布相同的孔（17，17′），插座（2）上有一个相应的装置（24b），在插头插入时，它能推动盖板（16）使孔（17，17′）到达与触头（4，4′）重合的位置。

13、权利要求12中描述的连接器，其特征在于：插座中推动插头的盖板（16）滑动的装置至少有一个固定的凸台（24b）支撑在盖板（16）的后部，在插头转动时推动盖板向前滑动，保护元件（5）上的盖板（8，9）有相应的孔（25），使凸台从中穿过。

14、权利要求12或13中任一项所描述的连接器，其特征在于：插头的盖板（16）在非工作时至少用一种弹性销（19a，19b）锁定，在插头插入时，用相应的方式解锁。

15、权利要求11和14中描述的连接器，其特征在于：使插头盖板（16）的锁定装置（19a，19b）解锁的方法是在保护元件上设置将插头定位的导向凸台（21b）。

16、权利要求1到15中任一项所描述的连接器，其插头和插座上至少各有一个接触控制导杆（3′，4′），它们的作用是控制切断各自电源上游的切断器，其特征在于：各自元件上的接触控制导杆距插头旋转中心的距离比导电触头（3，4）距插头旋转中心的距离要大，使得在插头插入时，插座的接触导杆和插头上的接触导杆在二者的导电触头相连接之后才接触，在插头拨出时，情况相反，接触导杆在导电触头分开之前分开。

17、根据权利要求1到16中任一项所描述的用于汽车充电的连接器，其特征在于：插座（2）是安装在车辆上，活动的插头连接在电源上。

18、权利要求1到17中任一项所中描述的连接器，其特征在于：至少一个元件上的触头是压力触头。

19、权利要求1到18中任一项所描述的连接器，其特征在于：至少一个元件（1′）上的某些触头（4）为有弹性的可移动接线柱，上面固定着连接电缆（32），电缆的连接方向与接线柱垂直。

20、权利要求1到19中任一项所描述的连接器，其特征在于：保护元件（5）上至少有一个回位弹簧（15）使其转回初始位置，保护元件盖板（9）由至少一个回位弹簧（14）拉向初始位置。

21、连接器的插座，其特征在于：插座是根据权利要求1到20中任一项所描述的特点设计的。

22、可移动插头，其特征在于：插头是由权利要求1到20中任一项所描述的特点设计的。

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