CN110492306B - 一种模块化连接器及其插合方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刷式接触件模块化连接器及其插合方法，属于电子连接器技术领域，解决了现有线簧接触件在连接器中使用时插拔力大且接触可靠性差的问题。该刷式接触件模块化连接器包括插头模块和插座模块；插头模块包括第一刷针组件、第一电源针组件、第一射频组件、第一屏蔽罩、第一安装板、第一插头外壳和第二插头外壳；插座模块包括第二刷针组件、第二电源孔组件、第二射频组件、第二安装板和第一插座外壳；第一刷针组件和第二刷针组件构成用于传递信号的刷式接触件；第一电源针组件和第二电源孔组件构成电源接触件；插头模块和插座模块采用多级导向连接。本发明的刷式接触件接触可靠性高、插拔力小，插拔寿命达万次以上，且具有抗强振动冲击。

Description

一种模块化连接器及其插合方法

技术领域

本发明涉及连接器技术领域，尤其涉及一种模块化连接器及其插合方法。

背景技术

随着整机系统的信息化发展，带来的整机构架向集成化，模块化、小型化、标准化发展，先后出现了适用设备模块化、标准化的LRM和VPX两大系列模块化连接器，由于VPX连接器采用的金手指簧片结构可靠性比采用圆形针孔形式的LRM连接器低，为此选择了LRM系列模块化连接器。

现有的LRM系列模块化连接器采用的线簧接触件在使用时整体插拔力大，甚至发生将印制板插坏的情况，影响客户使用。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种模块化连接器及其插合方法，解决了现有的线簧接触件在连接器中使用时插拔力大且接触可靠性低的技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明公开了一种刷式接触件模块化连接器，包括插头模块和插座模块；插头模块包括第一刷针组件、第一电源针组件、第一射频组件、第一屏蔽罩、第一安装板、第一插头外壳和第二插头外壳；第一刷针组件和第一电源针组件通过第一安装板及第一屏蔽罩固定于第一插头外壳的中部；第二插头外壳设于第一插头外壳的两侧且用于固定第一射频组件；

插座模块包括第二刷针组件、第二电源孔组件、第二射频组件、第二安装板、第一插座外壳；第二刷针组件和第二电源孔组件通过第二安装板固定于第一插座外壳，第二射频组件也固定于插座外壳上；

第一刷针组件和第二刷针组件构成用于传递信号的刷式接触件；第一电源针组件和第二电源孔组件构成电源接触件；插头模块和插座模块采用多级导向连接。

在一种可能的设计中，插头模块还包括插头导向销和第一转位识别销，插头导向销设于第一插头外壳的两端；插座还包括第二转位识别销和插座导向销插孔；插座导向销插孔设于第一插座外壳的两端；

插头导向销和插座导向销插孔用于刷式接触件、电源接触件、射频接触件等的对中、导向和定位；第一转向识别销和第二转位识别销用于防止连接器误插。

在一种可能的设计中，插头模块和插座模块采用第一级导向结构至第四级导向结构连接；第一级导向结构用于将插头导向销插入插座导向销插孔中；第二级导向结构为插头壳体插入到插座壳体中进行导向；第三级导向结构为插孔接触件插入基座进行导向；第四级导向结构为插头上的插针接触件与插座上的插孔接触件接触以进行导向，插头上的插孔接触件与插座上的插针接触件接触以进行导向。

在一种可能的设计中，第一刷针组件包括第一插针接触件；第二刷针组件包括插孔接触件，插孔接触件包括第二插针接触件及设于第二插针接触件外侧的固定套管，固定套管通过滚铆或四点铆接的方式与第二插针接触件固定连接。

在一种可能的设计中，刷式接触件包括一根中心金属丝和六根外围金属丝，以中心金属丝为圆心，外围金属丝呈莲花状分布在中心金属丝周围。

在一种可能的设计中，中心金属和外围金属丝的插合端面的倾斜角度为27°～33°，金属丝的另一端与固定套管通过四点压接的方式组合成接触组件。

在一种可能的设计中，第一射频接触件和第二射频接触件均采用外形接口相同的20GHz稳相、12#毫米波射频接触件或40GHz稳相、12#毫米波射频接触件。

在一种可能的设计中，刷式接触件的容许对中误差≤0.015mm。

在一种可能的设计中，第一刷针接触件模块采用平行走线设计。

另一方面，本发明还提供了一种刷式接触件模块化连接器的插合方法，采用上述的刷式接触件模块化连接器，该插合方法包括以下步骤：

步骤1、将插头模块对中插座模块，通过插头导向销插入插座导向销插孔中进行导向；

步骤2、当插头导向销插入插座导向销插孔的深度为3.8mm～3.9mm时，将第二插头壳体导向进入第一插座壳体内；

步骤3、当第二插头壳体导向进入第一插座壳体的深度为2.4mm～2.8mm时，第二刷针组件开始导向进入第一安装板上的孔内；

步骤4、第一插针接触件与第二插针接触件接触并产生大量的接触点；刷式接触件完成盲插过程。

进一步地，在步骤4中，第一插针接触件和第二插针接触件对插时，第一插针接触件和第二插针接触件中的单芯接触对能够沿圆周方向进行360°偏移，且插孔接触件中的孔系整体偏移量≤0.15mm。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)本发明的插头模块和插座模块采用四级导向连接；首先，当插头模块和插座模块进行对插时，将插头两端的插头导向销与插座两端的插座导向销插孔对其，然后进行一级导向插合；当插头导向销插入插座导向销插孔的深度约为3.8mm～3.9mm时，将第二插头壳体导向进入第一插座壳体内进行二级导向插合；当第二插头壳体导向进入第一插座壳体的深度为2.4mm～2.8mm时，第二刷针组件和第一安装板开始对插，进行三级导向插合；当第二刷针组件开始导向进入第一安装板内，第一插针接触件与第二插针接触件逐渐接触，进行四级导向插合，本发明的电连接器设有四级导向结构，不仅能够保证连接器的盲插，且能够保证第一插针接触件和插孔接触件的准确对中。

(2)与现有的针孔接触对相比，本发明的第一插针接触件和第二插针接触件中的单芯接触对能够沿第一插针接触件外的薄壁固定套管的圆周方向进行360°偏移，刷式接触件在对插时容许对中误差≤0.015mm，该容许对中误差能够补偿连接器孔系的位置度误差。

(3)本发明的刷式接触件包括第一插针接触件和第二插针接触件，第一插针接触件和第二插针接触件内均设有一根中心金属丝和六根外围金属丝，六根外围金属丝以中心金属丝为圆心呈莲花状均匀分部于中心金属丝周围，当插头和插座进行对插时，即第一插针接触件与插孔接触件进行对插，第一插针接触件首先插入到第二插针接触件外侧的薄壁固定套管内，然后第一插针接触件开始与第二插针接插件接触直至完全接触，插合后的第一插针接触件和第二插针接触件能够产生大量的且光滑的接触点，因而刷式接触件能够拥有更好的电传输性能和更长的使用寿命。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例1提供的插头结构仰视图；

图2为本发明实施例1提供的第一转位识别销结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的插头结构主视图；

图4为本发明实施例1提供的插座结构主视图；

图5为本发明实施例1提供的插座结构仰视图；

图6为本发明实施例1提供的第二转位识别销结构示意图；

图7为本发明实施例1提供的第一级导向结构示意图；

图8为本发明实施例1提供的第二级导向结构示意图；

图9为本发明实施例1提供的第三级导向结构示意图；

图10为本发明实施例1提供的第四级导向结构示意图；

图11为本发明实施例1提供的第一刷针组件和第二刷针组件插合前示意图；

图12为本发明实施例1提供的第一刷针组件和第二刷针组件插合中示意图；

图13为本发明实施例1提供的第一刷针组件和第二刷针组件插合后示意图。

附图标记：

1-第一插头外壳；2-第二插头外壳；3-第一安装板；4-第一转位识别销；5-螺钉；6-第一刷针组件；7-第一电源针组件；8-第一齿套；9-插头导向销；10-外罩；11-第一插座外壳；12-簧片；13-第二转位识别销；14-第二刷针组件；15-第二电源针组件；16-第二齿套；17-第二安装板。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明提供了一种模块化连接器，如图1至图13所示，包括插头模块和插座模块；插头模块包括第一刷针组件6、第一电源针组件7、第一射频组件、第一安装板3、第一屏蔽罩、第一插头外壳1和第二插头外壳2；刷针组件和电源针组件通过第一安装板3及第一屏蔽罩固定于第一插头外壳1的中间；第二插头外壳2设于第一插头外壳1的两侧且用于固定第一射频组件；插座模块包括第二刷针组件14、第二电源针组件15、第二射频组件、第二安装板17、第一插座外壳11；第二刷针组件14和第二电源针组件15通过第二安装板17固定于第一插座外壳11上，所述第二射频组件也固定于插座外壳上；第一刷针组件6和第二刷针组件14构成用于传递信号的刷式接触件；第一电源针组件7和第二电源针组件15构成电源接触件；插头模块和插座模块采用多级导向连接。

具体地，本发明的模块化连接器包括插头模块和插座模块，插头模块和插座模块之间采用盲插连接，其中，插头模块为浮动连接结构，浮动连接结构主要针对刷式接触件，刷式接触件在对插过程中第一刷针组件6和第二刷针组件14是自由咬合的；对于插头模块，插头模块包括第一刷针组件6、第一电源针组件7、第一射频组件、第一安装板3、第一屏蔽罩、第一插头外壳1和第二插头外壳2；第一插头外壳1中间部分设有空腔，该空腔两侧分别为第一固定件和第二固定件(第一固定件和第二固定件均为螺钉5)，第一固定件和第二固定件的外侧均为第二插头外壳2，第一插头外壳1和第二插头外壳2通过第一固定件和第二固定件进行连接构成固定基座，固定基座及其上的各个组件共同构成基座组件；刷针组件和电源针组件均固定于第一安装板3上，而第一安装板3固定于第一插头外壳1上的空腔内，第二插头外壳2内设有第一齿套8，第一齿套8用于固定第一射频组件。

在插头模块的各个结构中，第一插头外壳1和第二插头外壳2用于保护插头模块的其它组件，尤其是第一刷针组件6和第一电源针组件7；第一安装板3用于固定第一刷针组件6和第一电源针组件7，从而使第一刷针组件6内的插针能够保持正确的位置排列，并使各接触件之间以及各接触件与各外壳之间的绝缘值、耐压值满足设计文件的规定和要求；第一刷针组件6和第一电源针组件7是连接器内的导电部分，它用于保证连接器实现电路接通、断开或换接，并将所连接的信号传递或传输出去；第一齿套8用于固定第一射频组件，保证第一射频组件能够自由拆卸；需要说明的是，在第一刷针组件6和第一电源针组件7的外侧周围设有外罩10，该外罩10用于为信号传输提供屏蔽作用。

对于插座模块，插座模块包括第二刷针组件14、第二电源针组件15、第二射频组件、第二安装板17、第一插座外壳11、簧片12和齿套；其中，第二刷针组件14和第二电源针组件15通过第二安装板17固定于第一插座外壳11上，所述第二射频组件也固定于插座外壳上；第一刷针组件6和第二刷针组件14构成用于传递信号的刷式接触件；第一电源针组件7和第二电源针组件15构成电源接触件；插头模块和插座模块采用多级导向连接。

在插座模块的各个结构中，第一插座外壳11用于保护插座模块的其它组件，尤其是第二刷针组件14和第二电源针组件15；第二安装板17用于固定第二刷针组件14和第二电源针组件15，从而使第二刷针组件14内的插针能够保持正确的位置排列，并使各接触件之间以及各接触件与各外壳之间的绝缘值、耐压值满足设计文件的规定和要求；第二刷针组件14和第二电源针组件15是连接器内的导电部分(与第一刷针组件6和第一电源针组件7的导电部分对应)，它用于保证连接器实现电路接通、断开或换接，并将所连接的信号传递或传输出去；第二齿套16用于固定第二射频组件，进而实现第二射频组件自由拆卸。

与现有技术相比，本发明提供的模块化连接器集差分信号、射频信号、光信号和电源信号等多信号传输为一体的模块化连接器，解决了高速传输带来的信号串扰、衰减、阻抗匹配及电磁兼容等一系列实战应用问题；该系列连接器主要应用于航空、航天等领域的的电子和电气设备内的电连接。

为了实现导向插入，插头模块还包括插头导向销9和第一转位识别销4，插头导向销9设于第一插头外壳1的两端；插座还包括第二转位识别销13和插座导向销插孔；插座导向销插孔设于第一插座外壳11的两端；插头导向销9和插座导向销插孔用于刷式接触件和电源接触件的对中、导向和定位；第一转向识别销和第二转位识别销13用于防止连接器误插。

具体地，在第一插头外壳1的两端设有插头导向销9和第一转位识别销4，第一转位识别销4和第二转位识别销13上设有多个识别键位，第一转位识别销4和第二转位识别销13是滤波连接器盲插和防误差的转用配件，当调节好第一转位识别销4和第二转位识别销13后，分别套上第一固定环和第二固定环，将第一转位识别销4和第二转位识别销13分别强压入第一插头外壳1和第一插座外壳11内，如需再次调整第一转位识别销4和第二转位识别销13的方位，可用钳子或其它不损伤外观的工具将其拔出，取下第一固定环和第二固定环，调整方位后套上新的固定环(第一转位识别销4和第二转位识别销13被拔出后必须更换新的固定环)，再次压入第一插头外壳1和第一插座外壳11即可。

为了保证连接器插合的对中，插头模块和插座模块采用四级导向结构连接；第一级导向结构为插头导向销9插入插座导向销插孔中进行导向；第二级导向结构为插头壳体插入到插座壳体中进行导向；第三级导向结构为插座插孔接触件插入插头基座进行导向；第四级导向结构为插头上的插针接触件与插座上的插孔接触件接触以进行导向，插头上的插孔接触件与插座上的插针接触件接触以进行导向。

具体地，第一级导向结构包括插头导向销9和插座导向销插孔，当插头模块和插座模块进行对插时，首先将插头两端的插头导向销9与插座两端的插座导向销插孔对其，然后进行一级导向插合，待插头导向销9插入插座导向销插孔的深度约为3.8mm～3.9mm时，将第二插头壳体导向进入第一插座壳体内；当第二插头壳体导向进入第一插座壳体的深度为2.4mm～2.8mm时，第二刷针组件14和第一安装板3开始对插，随着第二刷针组件14开始导向进入第一安装板3内，第一插针接触件与第二插针接触件逐渐接触并产生大量的接触点；需要强调的是，第一插针接触件和第二插针接触件中的单芯接触对能够沿第一插针接触件外的薄壁固定套管的圆周方向进行360°偏移，且插孔接触件中的孔系整体偏移量≤0.15mm。与现有的针孔接触对相比，本发明的刷式接触件能够产生大量的且非常光滑的接触点，这些接触点能够保证电连接器具有良好的电传输性能。

本发明的电连接器设有四级导向结构，不仅能够保证连接器的盲插，且能够保证第一插针接触件和插孔接触件的准确对中，本发明的刷式接触件的整体插拔力比同芯数的线簧接触件小，刷式接触件的插入力最大值为0.4N，线簧接触件的插入力最大值为0.8N，特别适合极多芯数的连接器。最重要的是，刷式接触件在对插时的容许对中误差≤0.015mm，该容许对中误差能够补偿连接器孔系的位置度误差。而现有线簧接触件由于结构原因，插针与线簧插孔的对中纠正误差仅为0.03mm，当误差超过0.03mm时，连接器整体插拔力将会成倍增加。

需要说明的是，第一刷针组件6包括第一插针接触件；第二刷针组件14包括插孔接触件，插孔接触件包括第二插针接触件及设于第二插针接触件外侧的薄壁固定套管，薄壁固定套管通过滚铆或四点铆接的方式与第二插针接触件固定连接。

本发明的刷式接触件包括一根中心金属丝和六根外围金属丝，以中心金属丝为圆心，外围金属丝呈莲花状分布在中心金属丝周围；第一插针接触件和第二插针接触件的中心金属丝和外围金属丝的插合端面均加工成27°～33°倾斜角度，第二插针接触件的中心金属丝和外围金属丝的另一端与固定套管连接。

具体地，刷式接触件包括第一插针接触件和第二插针接触件，第一插针接触件和第二插针接触件内均设有一根中心金属丝和六根外围金属丝，六根外围金属丝以中心金属丝为圆心呈莲花状均匀分部于中心金属丝周围，当插头和插座进行对插时，即第一插针接触件与插孔接触件进行对插，第一插针接触件首先插入到第二插针接触件外侧的薄壁固定套管内，然后第一插针接触件开始与第二插针接插件接触直至完全接触，插合后的第一插针接触件和第二插针接触件能够产生大量的且光滑的接触点，因而刷式接触件能够拥有更好的电传输性能和更长的使用寿命。

需要强调的是，在模块化连接器的第一插头外壳1、第二插头外壳2、第一插座外壳11上还能够采用单芯可拆卸的单光触件或MPO光单元，MPO光单元也具有可拆卸功能，且安装和拆卸不需要专门的工具，手工操作即可完成，不会损伤到光纤，可靠性高，便于维护。由于，MPO光单元具有可拆卸功能，用户在不更改第一安装板3的情况下，可实现12芯、24芯MPO光单元的更换，即可实现光纤芯数的扩展，因此具有可扩展功能。

第一射频组件和第二射频组件为全圆周接触件结构，采用高弹性的铍铜合金材料，可以保证高量级振动冲击下的电连续性。采用标准的外形接口的20GHz和40GHz，12#毫米波射频接触件外形接口一样，可以互插互换，实现高密度多通道射频信号的可靠传输。

为避免因设计失误而造成的对整机信号传输的失真以及对于就信号衰减功能的失效，本发明的第一刷针组件6采用平行走线设计。第一刷针组件6采用平行走线设计能够保证差分信号时的串扰、插损等指标更好。

综上，现有的线簧接触件在LRM连接器中使用时，其整体插拔力较大，甚至将印制板插坏；而本发明的刷式接触件相比于线簧接触件，接触可靠性都很高，但插拔力小更小，可靠性较高，插拔寿命达万次以上，且具有抗强振动冲击。

实施例2

本实施例提供了一种模块化连接器的导向插合方法，采用上述的模块化连接器，导向插合方法包括以下步骤：

步骤1、将插头模块对中插座模块，通过插头导向销9插入插座导向销插孔中进行导向；

步骤2、当插头导向销9插入插座导向销插孔的深度为3.8mm～3.9mm时，将第二插头壳体导向进入第一插座壳体内；

步骤3、当第二插头壳体导向进入第一插座壳体的深度为2.4mm～2.8mm时，第二刷针组件14开始导向进入第一安装板3上的孔内；

步骤4、第一插针接触件与第二插针接触件接触并产生大量的接触点；刷式接触件完成盲插过程。在步骤4中，第一插针接触件和第二插针接触件对插时，第一插针接触件和第二插针接触件中的单芯接触对能够沿圆周方向进行360°偏移，且插孔接触件中的孔系整体偏移量≤0.15mm。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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。

Claims (1)

1.一种刷式接触件模块化连接器的插合方法，其特征在于，采用刷式接触件模块化连接器进行插合，所述插合方法包括以下步骤：

步骤1、将插头模块对中插座模块，通过插头导向销插入插座导向销插孔中进行导向，实现第一级导向插合；

步骤2、当插头导向销插入插座导向销插孔的深度为3.8mm~3.9mm时，将第二插头外壳导向进入第一插座外壳内，实现第二级导向插合；

步骤3、当第二插头外壳导向进入第一插座外壳 的深度为2.4mm~2.8mm时，第二刷针组件开始导向插入固定基座，实现第三级导向插合；

步骤4、第一插针接触件与第二插针接触件接触并产生大量的接触点，实现第四级导向插合；模块化连接器完成盲插过程；

在所述步骤4中，所述第一插针接触件和第二插针接触件对插时，第一插针接触件和第二插针接触件中的单芯接触对能够沿圆周方向进行360°偏移；

所述刷式接触件模块化连接器包括插头模块和插座模块；所述插头模块包括第一刷针组件、第一电源针组件、第一射频组件、第一屏蔽罩、第一安装板、第一插头外壳、第二插头外壳和插头导向销；所述第一刷针组件和第一电源针组件通过第一安装板及第一屏蔽罩固定于第一插头外壳的中部；所述第二插头外壳设于第一插头外壳的两侧且用于固定第一射频组件；所述第一插头外壳中间部分设有空腔，所述空腔两侧分别为第一固定件和第二固定件，所述第一固定件和所述第二固定件的外侧均为第二插头外壳，所述第一插头外壳和所述第二插头外壳通过所述第一固定件和所述第二固定件连接构成固定基座；所述插座模块包括第二刷针组件、第二电源孔组件、第二射频组件、第二安装板、第一插座外壳、插座导向销插孔和簧片；所述第二刷针组件和第二电源孔组件通过第二安装板固定于第一插座外壳，所述第二射频组件也固定于插座外壳上；

所述第一刷针组件和第二刷针组件构成用于传递信号的刷式接触件；所述第一电源针组件和第二电源孔组件构成电源接触件；所述插头模块和插座模块采用多级导向连接；

所述插头导向销设于第一插头外壳的两端，所述插座导向销插孔设于第一插座外壳的两端，所述簧片设置于插座导向销插孔内；插头导向销和插座导向销插孔用于刷式接触件和电源接触件的对中、导向和定位；

所述第一刷针组件包括第一插针接触件；所述第二刷针组件包括插孔接触件，所述插孔接触件包括第二插针接触件及设于第二插针接触件外侧的薄壁固定套管，所述薄壁固定套管通过滚铆或四点铆接的方式与第二插针接触件固定连接；当插头模块和插座模块进行对插时，第一插针接触件与插孔接触件进行对插，第一插针接触件首先插入到第二插针接触件外侧的薄壁固定套管内，然后第一插针接触件开始与第二插针接插件接触直至完全接触；

所述插头模块和插座模块采用第一级导向结构至第四级导向结构连接；所述第一级导向结构用于将插头导向销插入插座导向销插孔中；第二级导向结构为插头外壳插入到插座外壳中进行导向；第三级导向结构为插孔接触件插入固定基座进行导向；所述第四级导向结构为插头模块上的第一插针接触件与插座模块上的插孔接触件接触以进行导向；

所述第一插针接触件和所述第二插针接触件均包括一根中心金属丝和六根外围金属丝，以中心金属丝为圆心，所述外围金属丝呈莲花状分布在中心金属丝周围；

所述中心金属丝和外围金属丝的插合端面的倾斜角度为27°~33°，所述金属丝的另一端与固定套管通过四点压接的方式组合成接触组件；

所述刷式接触件的容许对中误差≤0.015mm；

所述插头模块还包括第一转位识别销，所述插座模块还包括第二转位识别销；

所述第一转位识别销和第二转位识别销用于防止连接器误插；

所述第一射频组件和第二射频组件均采用外形接口相同的20GHz稳相、12#毫米波射频接触件或40GHz稳相、12#毫米波射频接触件；

所述第二插头外壳内设有第一齿套，所述第一齿套用于固定第一射频组件。

Images