CN110581394B - 电连接器插头 - Google Patents

Abstract

一种电连接器插头包含导电端子以及弹性导电件。导电端子由主体的一端突出，并具有凹槽。凹槽实质上沿着一轴向延伸。弹性导电件设置于凹槽内，并且配置为在受力时于轴向上产生长度变化。因此，弹性导电件可做为导电端子与测试端子之间传输电讯号的一稳定传输路径。

Description

电连接器插头

技术领域

本发明是有关于一种电连接器插头，特别是有关于一种配置以与可携式电能储存装置对接的电连接器插头。

背景技术

已知电池(例如锂离子电池)是用于将更多能量储存于较小、较轻单元中。锂离子电池已被广泛应用于对可携式电子装置(例如，行动电话、平板电脑、膝上型电脑、电力工具及其他高电流设备)进行供电。低重量及高能量密度的特性亦使得锂离子电池在混合电动车辆及完全电动车辆领域中的使用具吸引力。

举例来说，在一种电动车辆上的车端连接器采用公接头，而与其配合的电池的电池端连接器则采用母接头。由于所通过的电流较一般电子产品大，通常会在电池端连接器的母接头内侧设有冠状弹簧，以强化其电连接性。在冠状弹簧经过相当多次数的插拔后，可能会造成磨损或位移(例如，纵向磨损)。为了保持电池端连接器的电连接性，前述磨损或位移需要被有效地控制。然而，在电动车辆经过长期使用后，冠状弹簧可能因为震动的挤压，而在接触点上对连接器造成磨损或位移(例如，横向磨损)。由于连接器及冠状弹簧有不同的供应商，因此尺寸上所容许的公差不同，且冠状弹簧所使用的材料也不尽相同(例如，合金比例有差异)，可能会造成无法预期的严重磨损，最终将导致连接器在使用时因瞬间未接触而发生电力或讯号传输中断的问题。

因此，如何提出一种可解决上述问题的连接器，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种可有效解决前述问题的电连接器插头。

为了达到上述目的，依据本发明的一实施方式，一种电连接器插头包含导电端子以及弹性导电件。导电端子由主体的一端突出，并具有凹槽。凹槽实质上沿着一轴向延伸。弹性导电件设置于凹槽内，并且配置为在受力时于轴向上产生长度变化。

于本发明的一或多个实施方式中，弹性导电件为压缩弹簧。

于本发明的一或多个实施方式中，电连接器插头进一步包含导电固定件。导电固定件位于凹槽内，并具有螺纹部。压缩弹簧的一部分与螺纹部螺合。

于本发明的一或多个实施方式中，导电固定件于凹槽内与导电端子相互锁固。

于本发明的一或多个实施方式中，压缩弹簧的螺距是由压缩弹簧的一端朝向压缩弹簧的中央渐增。

于本发明的一或多个实施方式中，电连接器插头进一步包含弹性连接器。弹性连接器是环绕凹槽的内壁设置。

于本发明的一或多个实施方式中，弹性连接器较弹性导电件邻近凹槽的入口。

于本发明的一或多个实施方式中，弹性连接器具有两接触点。两接触点分别位于垂直于轴向的两虚拟平面上。

于本发明的一或多个实施方式中，两接触点在轴向上排列。

于本发明的一或多个实施方式中，弹性连接器包含两栅条。两接触点分别位于两栅条上。

于本发明的一或多个实施方式中，两栅条在轴向上对齐。

于本发明的一或多个实施方式中，两栅条中的至少一者为悬臂结构。

于本发明的一或多个实施方式中，两栅条在轴向上的长度相异。

于本发明的一或多个实施方式中，弹性导电件位于凹槽的底部。

综上所述，在本发明的电连接器插头中，设置于导电端子的凹槽内的弹性导电件可在测试端子插入凹槽时供测试端子的一端接触与挤压，并可在受挤压期间持续维持与测试端子接触，因此可做为导电端子与测试端子之间传输电讯号的一稳定传输路径。另外，在本发明的电连接器插头中，设置于导电端子的凹槽内的弹性连接器具有多个配置以接触测试端子的周缘的接触点，因此同样可作为导电端子与测试端子之间传输电讯号的传输路径。特别来说，这些接触点分别位于垂直于凹槽的延伸轴向的多个虚拟平面上，因此可在测试端子相对于凹槽经过相当多次数的插拔后有效分散测试端子上的磨损区域，从而延长测试端子的寿命。

以上所述仅是用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为绘示根据本发明一实施方式的包含电连接器插头的电动装置以及包含电连接器的可携式电能储存装置的立体示意图；

图2为绘示根据本发明一实施方式的可携式电能储存装置所包含的电连接器的立体图；

图3为绘示图2中的电连接器沿着线段3-3的立体剖视图；

图4为绘示根据本发明一实施方式的电动装置所包含的电连接器插头的立体图；

图5A为根据本发明一实施方式绘示图4中的电连接器插头沿着线段5A-5A的立体剖视图；

图5B为根据本发明另一实施方式绘示图4中的电连接器插头的立体剖视图；

图5C为根据本发明再一实施方式绘示图4中的电连接器插头的立体剖视图；

图6为绘示图2中的电连接器与图5C中的电连接器插头插接的剖面示意图；

图7为绘示图5A中的弹性导电件与导电固定件的剖面示意图；

图8为绘示图7中的弹性导电件的立体图；

图9为绘示图5B中的弹性连接器的立体图；

图10为绘示图6中的结构的局部剖面示意图。

【符号说明】

10：电池组

100：电池组外壳

110：手柄

120：电连接器

121：非导电连接器基底

121a：导体基底外壁

121b：导体基底内壁

122：第一导电端子

123：第二导电端子

124：非导电帽

125：电连接测试端子

126：电接触外壳

126a：内表面

126b：外表面

127、219、220：弹性连接器

128：第一端子连接器

129：第二端子连接器

130：连接测试端子连接器

20：电池组容器

200、200’、200”：电连接器插头

210：非导电插头外壳

211：插头主体

212：端子外壳

213、213’：第一导电端子

213a：凹槽

214：第二导电端子

215：第一端子连接器

216：第二端子连接器

217：弹性导电件

218：导电固定件

218a：螺纹部

219a：栅条

219a1、219a2：接触点

A：轴向

P1、P2：虚拟平面

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示，且不同实施方式中的相同元件以相同的元件符号标示。

在下文中的实施方式中，电连接器插头是以设置于一电动装置做为实施例，且此电动装置是配置以通过一可携式电能储存装置获得供电的装置(例如电动车辆)，或用于给一可携式电能储存装置进行充电的装置，但本发明并不以此为限。

请参照图1，其为绘示根据本发明一实施方式的包含电连接器插头200的电动装置以及包含电连接器120的可携式电能储存装置的立体示意图。如图1所示，于本实施方式中，呈一电池组10的形式的可携式电能储存装置包含电池组外壳100。电池组10具有圆柱形形状，且电池组10的一横截面具有圆形横截面，但本发明并不以此为限。具有不同形状及横截面的电池组亦包含于本文中所描述的实施方式中。

于一些实施方式中，电池组外壳100内可含有多个个别可携式电能储存装置，并以不同组态配置此等个别可携式电能储存装置，包含单层或多层，其中各层包含一或多个个别电能储存装置。

电池组10在一端处包含附接至电池组10的顶部用于抓持电池组10的手柄110。在电池组10相对于手柄110的另一端处，电池组10还包含以虚线所绘示的多方向性电连接器120。多方向性电连接器120示意性地表示且不受限于虚线所绘示的形状。

在图1中所绘示的实施例中，电池组10是配置以与包含电连接器插头200的电池组容器20插接。电连接器插头200在图1中示意性地表示而不受限于所绘示的形状。电池组容器20经定大小且经配置以供电池组10沿着图1中的轴向A上进行插拔。电连接器120及电连接器插头200的一优点，在于无论在电池组容器20接收电池组10时两者的相对旋转位置如何，两者的电连接能力都可获得维持。换言之，电连接器120及电连接器插头200是提供多方向性电连接系统。此多方向性电连接系统可在多个旋转定向上形成电连接。

请参照图2以及图3。图2为绘示根据本发明一实施方式的可携式电能储存装置所包含的电连接器120的立体图。图3为绘示图2中的电连接器120沿着线段3-3的立体剖视图。如图2与图3所示，于本实施方式中，电连接器120包含非导电连接器基底121、第一导电端子122、第二导电端子123、电连接测试端子125以及弹性连接器127。

非导电连接器基底121包含导体基底外壁121a。当沿轴向A观看时，非导电连接器基底121是圆形形状。包含导体基底外壁121a的非导电连接器基底121可由非导电材料(例如塑胶)形成。非导电连接器基底121及导体基底外壁121a可使用已知技术(例如挤压成型或射出成型)形成。非导电连接器基底121进一步包含环形电接触外壳126。环形电接触外壳126具有内表面126a及外表面126b。电接触外壳126可由非导电材料(例如非导电塑胶)形成。在所绘示的实施例中，电接触外壳126与非导电连接器基底121是属于一单体结构的两部分。然而，于实际应用中，导体基底外壁121a及电接触外壳126亦可经单独形成且彼此附接。

在图3中所绘示的例示性实施例中，当沿轴向A观看时，环形电接触外壳126的横截面是圆形，但本发明并不以此为限。环形电接触外壳126的横截面亦可为非圆形的多边形形状。电接触外壳126的内表面126a定位成比电接触外壳126的外表面126b更靠近轴向A。电接触外壳126的外表面126b与导体基底内壁121b可通过非导电介质(例如空气或其他例如非导电塑胶的非导电介质)而分离。

第一导电端子122设置于电接触外壳126的内表面126a。在所绘示的例示性实施方式中，第一导电端子122是符合电接触外壳126的内表面126a的形状的环形部件。第一导电端子122与弹性连接器127电接触。弹性连接器127是可在垂直于轴向A的横向方向上压缩的弹簧状部件。弹性连接器127的压缩特性允许电连接器插头200插入电连接器120中且在第一导电端子122与电连接器插头200的第一导电端子213之间达成低电阻电连接。弹性连接器127是导电的且具有低电阻。另外，弹性连接器127具有可抵抗可负面地影响其导电性及/或电阻的腐蚀或其他降级的能力。在所绘示的实施例中，弹性连接器127是以冠状弹簧做为具体实施例，但本发明并不以此为限。

在所绘示的实施例中，第一导电端子122在其基底处电连接至第一端子连接器128。第一端子连接器128是电连接至可携式电能储存装置，并配置以在可携式电能储存装置与第一导电端子122之间提供电连接。

第二导电端子123设置于电接触外壳126的外表面126b。在所绘示的例示性实施例中，第二导电端子123是符合电接触外壳126的外表面126b的形状的环形部件。在图3所绘示的例示性实施例中，当沿轴向A观看时，第二导电端子123的横截面是环形形状。第二导电端子123在其基底处电连接至第二端子连接器129。第二端子连接器129是电连接至可携式电能储存装置，并配置以在可携式电能储存装置与第二导电端子123之间提供电连接。为避免模糊本文中所描述的标的的态样，省略第一端子连接器128及第二端子连接器129如何电连接至可携式电能储存装置的细节。在所绘示的实施例中，第一导电端子122及第二导电端子123的顶部通过一非导电帽124桥接。

在图3所绘示的例示性实施例中，电连接器120的电连接测试端子125为以轴向A为中心并沿着轴向A延伸的圆筒状导电部件。电连接测试端子125在第一导电端子122的内部径向定位。电连接测试端子125的上表面内凹至导体基底外壁121a、电接触外壳126、第一导电端子122及第二导电端子123的上表面下方。电连接测试端子125电连接至连接测试端子连接器130。在所绘示的实施例中，电连接测试端子125在其底部处电连接至连接测试端子连接器130。

请参照图4、图5A以及图6。图4为绘示根据本发明一实施方式的电动装置所包含的电连接器插头200的立体图。图5A为绘示图4中的电连接器插头200沿着线段5A-5A的的立体剖视图。图6为绘示图2中的电连接器120与图4中的电连接器插头200插接的剖面示意图。如图4、图5A与图6所示，于本实施方式中，电连接器插头200包含非导电插头外壳210、第一导电端子213及第二导电端子214。第一导电端子213及第二导电端子214经定大小且经塑形以与电连接器120及其各组件配合。当配合时，在电连接器120与电连接器插头200之间形成电连接。在所绘示的实施例中，第二导电端子214上设有弹性连接器220。

非导电插头外壳210包含插头主体211。插头主体211可包含非导电材料(例如非导电塑胶)。插头主体211具有圆柱形形状且是以轴向A(例如非导电插头外壳210的纵轴)为中心。第一导电端子213及第二导电端子214自插头主体211的一端(图4中的顶端)突出。第一导电端子213及第二导电端子214可由导电材料(例如导电金属)形成。插头主体211在第一导电端子213及第二导电端子214突出的该端处，环形端子外壳212自插头主体211突出超过第一导电端子213及第二导电端子214。在图4中所绘示的实施例中，当沿轴向A观看时，环形端子外壳212具有圆形形状，但本发明并不以此为限。例如，当图3中的电接触外壳126的外表面126b与电连接器120的导体基底内壁121b之间的间隙形状为圆形以外的其他形状时，环形端子外壳212将具有与其互补的非圆形形状。

在环形端子外壳212相邻于非导电插头主体211的另一端(图4中的底端)处，第一端子连接器215及第二端子连接器216自环形端子外壳212突出。于一些替代实施方式中，第一端子连接器215及第二端子连接器216不自环形端子外壳212突出，而是可进入端子外壳212内。在图5A中，非导电插头主体211的内部绘示为中空。根据本文中所描述的其他实施例，非导电插头主体211可由非导电材料(例如非导电塑胶)填充，且第一端子连接器215及第二端子连接器216在非导电插头主体211相对于环形电端子外壳212的一端处延伸穿过此非导电材料且自此非导电材料突出。第一端子连接器215及第二端子连接器216分别提供用于与第一导电端子213及第二导电端子214形成电连接的电连接器。第一端子连接器215及第二端子连接器216可分别经由两电缆(图未示)电连接至电动装置。

在图4与图5A所绘示的实施例中，第一导电端子213由导电材料(例如导电金属)形成。当沿轴向A观看时，第一导电端子213具有环形形状。第一导电端子213具有凹槽213a。凹槽213a实质上沿着轴向A延伸，并配置以供电连接器120的电连接测试端子125插入。电连接器插头200还包含弹性导电件217。弹性导电件217设置于凹槽213a内，并配置以供电连接测试端子125的一端接触而在轴向A上产生长度变化。借此，弹性导电件217可在受挤压期间持续维持与电连接测试端子125接触，因此可做为第一导电端子213与电连接测试端子125之间传输电讯号的一稳定传输路径。此外，由于弹性导电件217是于电连接测试端子125的轴向端与其产生电性连接，借此也免除了电连接器插头200的连续插拔时造成电连接测试端子125的周面磨损的可能性，进而达成稳定的电连接。在图5A所绘示的实施例中，弹性导电件217为压缩弹簧，但本发明并不以此为限。于其他实施方式中，弹性导电件217亦可为弹片。

请参照图7，其为绘示图5A中的弹性导电件217与导电固定件218的剖面示意图。如图6与图7所示，于本实施方式中，电连接器插头200还进一步包含导电固定件218。导电固定件218位于凹槽213a内，并具有螺纹部218a。弹性导电件217的一部分与螺纹部218a螺合。另外，导电固定件218于凹槽213a内与第一导电端子213相互锁固。通过前述结构配置，除了可避免电连接器插头200插拔时造成弹性导电件217从凹槽213a中脱落的情形发生之外，还可以有效增加弹性导电件217与导电固定件218之间的接触面积以及导电固定件218与第一导电端子213之间的接触面积，从而更确保弹性导电件217、导电固定件218与第一导电端子213所形成的电讯号传输路径的稳定性。

请参照图8，其为绘示图7中的弹性导电件217的立体图。在图8所绘示的实施例中，弹性导电件217的螺距是由弹性导电件217的两端朝向弹性导电件217的中央渐增，借以增加弹性导电件217两端的结构稳定性。于其他一些实施方式中，弹性导电件217也可以不透过导电固定件218固定至第一导电端子213(亦即，省略导电固定件218)，并直接将弹性导电件217单纯放置于凹槽213a中。

请参照图5B，其为根据本发明另一实施方式绘示图4中的电连接器插头200’的立体剖视图。如图5B所示，于本实施方式中，第一导电端子213’的凹槽213a内设有弹性连接器219。具体来说，弹性连接器219环绕第一导电端子213’的凹槽213a的内壁设置，借以与第一导电端子213’电接触。弹性连接器219是可在垂直于轴向A的横向方向上压缩的弹簧状部件。弹性连接器219配置以接触电连接测试端子125的周缘。弹性连接器219的直径及长度小于弹性连接器127。弹性连接器219的压缩特性允许电连接器120的电连接测试端子125插入第一导电端子213’的凹槽213a中且在电连接测试端子125与第一导电端子213’之间达成低电阻电连接。电连接器插头200’的其他细节相同或相似于电连接器插头200，因此可参照前述相关说明，在此恕不赘述。

请参照图5C，其为根据本发明另一实施方式绘示图4中的电连接器插头200”的立体剖视图。如图5C所示，于本实施方式中，第一导电端子213的凹槽213a内同时设有图5A所示的弹性导电件217以及图5B所示的弹性连接器219。在图5C所绘示的实施例中，弹性导电件217与弹性连接器219分别邻近凹槽213a的底部与入口，且弹性连接器219较弹性导电件217邻近凹槽213a的入口。电连接器插头200”的其他细节相同或相似于电连接器插头200，因此可参照前述相关说明，在此恕不赘述。

请参照图9以及图10。图9为绘示图5B、图5C中的弹性连接器219的立体图。图10为绘示图6中的结构的局部剖面示意图。以下将参照图9与图10针对弹性连接器219的结构进一步地详细说明。如图9与图10所示，于本实施方式中，弹性连接器219是以冠状弹簧做为具体实施例，但本发明并不以此为限。如图10所示，弹性连接器219具有多个接触点，其是配置以接触电连接测试端子125的周缘。以其中两接触点219a1、219a2为例，此两接触点219a1、219a2是在轴向A上排列，并分别位于垂直于轴向A的两虚拟平面P1、P2上。更甚者，于一些实施方式中，弹性连接器219的所有接触点分别位于垂直于轴向A的多个不同虚拟平面上。透过上述结构的弹性连接器219，本发明可在电连接测试端子125相对于凹槽213a经过相当多次数的插拔时有效分散电连接测试端子125上的磨损区域，从而延长电连接测试端子125的寿命。

进一步言，请搭配参照图9，弹性连接器219包含多个栅条219a。在图9所绘示的实施例中，这些栅条219a实质上沿着轴向A延伸，且各为悬臂结构。并且，这些栅条219a两两成对，使得每一对栅条219a在轴向A上对齐。每一栅条219a各具有一接触点。举例来说，图10中所标注的两接触点219a1、219a2即分别位于其中一对栅条219a上。具体来说，接触点分别位于栅条219a的末端，因此通过使栅条219a在轴向A上的长度相异，即可达到前述使每一接触点分别在不同虚拟平面上的目的。另外，每一对栅条219a之间可视为具有断开间隙，这样的结构相较于不具有断开间隙的相连栅条来说，可有效减少栅条219a在弯折处的应力，因此具有较不易产生变形的效果。

于一些实施方式中，弹性连接器127亦可具有相同或相似于弹性连接器219的结构，在此恕不赘述。借此，具有如图9所示的结构特征的弹性连接器127即可在电连接器插头200相对于电连接器120经过相当多次数的插拔后有效分散第一导电端子213外周面上的磨损区域，从而延长第一导电端子213的寿命。

于一些实施方式中，第一导电端子213可具有除所绘示的圆形形状之外的形状，例如，当沿轴向A观看时，第一导电端子213可具有正方形形状或除正方形之外的多边形形状(例如，三角形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形或具有八个以上侧的多边形)。

在图4与图5A所绘示的例示性实施例中，第二导电端子214设置于环形电端子外壳212的内表面。第二导电端子214可由导电材料(例如导电金属)形成。当沿中心轴向A观看时，第二导电端子214的横截面为圆形。第二导电端子214与弹性连接器220电接触。弹性连接器220为可在垂直于轴向A的横向方向上压缩的弹簧状部件。弹性连接器220的直径及长度大于弹性连接器127、219。弹性连接器220的压缩特性允许电连接器插头200插入电连接器120中且在第二导电端子123与第二导电端子214之间达成低电阻电连接。

于一些实施方式中，弹性连接器220亦可具有相同或相似于弹性连接器219的结构，在此恕不赘述。借此，具有如图9所示的结构特征的弹性连接器220即可在电连接器插头200相对于电连接器120经过相当多次数的插拔后有效分散第二导电端子123外周面上的磨损区域，从而延长第二导电端子123的寿命。

第二导电端子214可具有除所绘示的圆形形状之外的形状。例如，当沿轴向A观看时，第二导电端子214可具有正方形形状或除正方形之外的多边形形状(例如，三角形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形或具有八个以上侧的多边形)。

由以上对于本发明的具体实施方式的详述，可以明显地看出，在本发明的电连接器插头中，设置于导电端子的凹槽内的弹性导电件可在测试端子插入凹槽时供测试端子的一端接触与挤压，并可在受挤压期间持续维持与测试端子接触，因此可做为导电端子与测试端子之间传输电讯号的一稳定传输路径。另外，在本发明的电连接器插头中，设置于导电端子的凹槽内的弹性连接器具有多个配置以接触测试端子的周缘的接触点，因此同样可作为导电端子与测试端子之间传输电讯号的传输路径。特别来说，这些接触点分别位于垂直于凹槽的延伸轴向的多个虚拟平面上，因此可在测试端子相对于凹槽经过相当多次数的插拔后有效分散测试端子上的磨损区域，从而延长测试端子的寿命。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并不用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种电连接器插头，其特征在于，包含：

一导电端子，由该电连接器插头的一端突出，并具有一凹槽，该凹槽实质上沿着一轴向延伸；

一弹性导电件，设置于该凹槽内，并且配置为在受力时于该轴向上产生一长度变化；以及

一弹性连接器，环绕该凹槽的内壁设置，该弹性连接器包含绕着该轴向排列的两对栅条，该两对栅条中的每一对在该轴向上对齐且分别具有两接触点，且该两对栅条的该些接触点分别位于垂直于该轴向的四虚拟平面上。

2.根据权利要求1所述的电连接器插头，其特征在于，其中该弹性导电件为一压缩弹簧。

3.根据权利要求2所述的电连接器插头，其特征在于，进一步包含一导电固定件，该导电固定件位于该凹槽内，并具有一螺纹部，该压缩弹簧的一部分与该螺纹部螺合。

4.根据权利要求3所述的电连接器插头，其特征在于，其中该导电固定件于该凹槽内与该导电端子相互锁固。

5.根据权利要求2所述的电连接器插头，其特征在于，其中该压缩弹簧的螺距是由该压缩弹簧的一端朝向该压缩弹簧的中央渐增。

6.根据权利要求1所述的电连接器插头，其特征在于，其中该弹性连接器较该弹性导电件邻近该凹槽入口。

7.根据权利要求1所述的电连接器插头，其特征在于，其中该些栅条中的至少一者为悬臂结构。

8.根据权利要求1所述的电连接器插头，其特征在于，其中该些栅条在该轴向上的长度相异。

9.根据权利要求1所述的电连接器插头，其特征在于，其中该弹性导电件位于该凹槽的底部。

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