CN110676651A - 一种带二次锁紧结构的高压连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带二次锁紧结构的高压连接器，包括插头和插座，插头包括从外向内依次套设的连帽、插头外壳、插头绝缘体和插孔，插座包括从外向内依次套设的插座外壳、插座绝缘体和插针，连帽前端设置有至少一个凸台，连帽后端设置有主键槽、短键槽和第一环槽，第一环槽连通主键槽和短键槽，插座外壳的端面上设置有与凸台相配合的凹槽。本发明提供的高压连接器，具有多种键位、体积小、连接方便快捷，具有二次锁紧结构，保证插头和插座之间连接的稳定性；实现与穿设波纹管线束的有效连接，省去缠绕胶带或者热缩管的工序，大大提高装配效率，且装配保持力远远大于胶带缠绕或者热缩管的保持力，有效提高产品美观度。

Description

一种带二次锁紧结构的高压连接器

技术领域

本发明属于高压连接器领域，具体涉及一种带二次锁紧结构的高压连接器。

背景技术

随着新能源汽车技术的发展，对高压连接器的可靠性、防护等级、整车装配效率、线束生产效率要求越来越高，对外形美观度要求也越来越高。第一代高压连接器技术方案是根据适用于军工、通讯等领域的连接器产品改型而来，其具有如下不足：（1）无法满足二次锁紧的要求；（2）采用机加端子，生产效率低，线束生产效率随之降低，端子无法实现自动压接，且波纹管处需要缠绕胶带或者热缩管；（3）防护等级为IP67，随着整车对高压连接器的要求越来越高，防护等级要求能满足IP68。

现有的高压连接器在第一代高压连接器的技术方案上进行改进，但仍然具有如下不足：（1）部分产品可以满足二次锁紧的要求，但采用塑料卡带实现二次锁紧功能，增加了一个零件，且产品整体不美观；（2）波纹管与连接器保持力低，装配时易脱开；（3）采用堵头方式密封线缆，高压连接器长时间工作后可靠性降低。

发明内容

现有高压连接器存在如下不足：（1）采用塑料卡带实现二次锁紧功能，增加了一个零件，且产品整体不美观；（2）波纹管与高压连接器采用热缩管或胶管连接，保持力低，装配时易脱开；（3）线束生产效率低；（4）采用堵头密封线缆，高压连接器长时间工作后密封可靠性降低；（5）采用堵头固定线缆，高压连接器长时间工作后线缆容易转动或轴向窜动；（6）采用屏蔽压接套和屏蔽环实现屏蔽的导通，但压接套和屏蔽环之间无位置固定关系，屏蔽环的弹爪与压接后压接套六方形横截面的面或棱接触，接触力不均匀，容易出现屏蔽接触不良的问题。针对上述高压连接器存在的不足，本发明的目的是提供一种带二次锁紧结构的高压连接器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种带二次锁紧结构的高压连接器，包括插头和插座，插头包括从外向内依次套设的连帽、插头外壳、插头绝缘体和插孔，插座包括从外向内依次套设的插座外壳、插座绝缘体和插针，插针和插孔插接配合使用，连帽和插头外壳之间有轴向设置的弹性件，连帽和插头外壳之间留有与插座外壳插接的腔体；所述连帽的前端设置有从前往后依次收缩的斜面，连帽前端设置有至少一个凸台，连帽后端设置有主键槽、短键槽和第一环槽，主键槽和短键槽沿连帽轴向设置，第一环槽沿连帽径向设置，第一环槽连通主键槽和短键槽；所述插头外壳上设置有与主键槽配合的凸键，插头外壳上设置有第二环槽；所述插座外壳上设置有至少一个滚珠，滚珠的两端漏出插座外壳，插座外壳的端面上设置有与凸台相配合的凹槽。

所述滚珠为陶瓷球。

所述插头外壳的后端通过一连接件与一套筒固定连接，套筒内设置有屏蔽压接套、屏蔽环、封线体和卡环，屏蔽环套接在屏蔽压接套外，屏蔽环和屏蔽压接套设置在套筒的前端，封线体与卡环依次设置在套筒的末端，套筒的末端套设在尾盖内。

所述屏蔽压接套的一端设置有沿径向延伸的凸耳，屏蔽环上设置有与凸耳相配合的矩形孔，所述套筒内设置有用于装配屏蔽压接套的滑道。

所述套筒与插头外壳之间设置有第一密封圈。

所述主键槽与短键槽呈45°角。

所述连帽前端设置有三个凸台，短键槽与其中一个凸台轴向对齐，插座外壳的端面上设置有三个凹槽，插座外壳上的凸键与其中一个凹槽轴向对齐。

所述连帽的末端设置有第一卡簧槽，第一卡簧槽内设置有第一卡簧，插头外壳上设置有与第一卡簧轴肩配合的第一台阶；所述插头外壳的末端设置有第二卡簧槽，第二卡簧槽内设置有第二卡簧，第二卡簧与插头绝缘体轴肩配合。

所述插座外壳内设置有波纹弹簧和第二密封圈。

与现有技术相比，本发明的带二次锁紧结构的高压连接器，在插头插入插座的过程中，通过滚珠顶住连帽，使插头外壳以及插头外壳内的插孔等部件向插座方向运动，在滚珠与第二环槽对齐后，插头与插座装配完成，在滚珠插入第二环槽后，连帽向前运动，完成一次锁紧，之后通过旋转连帽，使得连帽再次向前运动，并与插座外壳配合，完成二次锁紧。通过在连帽上设置凸台等结构，实现高压连接器的二次锁紧，保证高压连接器的连接稳定性，不需要额外的部件对其进行二次锁紧。通过高压连接器后端的封线体、卡环等结构实现与波纹管的稳定连接，装配效率高，保持力高；屏蔽压接套和屏蔽环用于固定线束，起到防转与防窜的作用，使线束与插孔的连接更可靠。

附图说明

图1是本发明插头和插座的结构示意图。

图2是本发明插头的结构爆炸图。

图3是本发明插座的结构爆炸图。

图4是本发明插头的剖视图。

图5是本发明插座的剖视图。

图6是本发明连帽的前端结构示意图。

图7是本发明连帽的后端结构示意图。

图8是本发明插头外壳的结构示意图。

图9是本发明插座外壳的结构示意图。

图10是本发明屏蔽压接套与屏蔽环的结构示意图。

图11是本发明插头插座插接时的初始状态示意图。

图12是本发明插头插座一次锁紧时的状态示意图。

图13是本发明插头插座一次锁紧旋转45°角后的状态示意图。

图14是本发明插头插座二次锁紧时的状态示意图。

图中，1是插头，101是连帽，102是插头外壳，103是插头绝缘体，104是插孔，105是弹性件，106是第一卡簧，107是连接件，108是套筒，109是屏蔽压接套，110是屏蔽环，111是封线体，112是卡环，113是尾盖，114是第一密封圈，115是第一台阶，116是第二台阶，117是斜面，118是凸键，119是凸台，120是主键槽，121是短键槽，122是第一环槽，123是第二环槽，124是第一卡簧槽，125是第二卡簧槽，126是第二卡簧，127是凸耳，128是矩形孔，2是插座，201是插座外壳，202是插座绝缘体，203是插针，204是波纹弹簧，205是第二密封圈，206是第三密封圈，207是滚珠，208是凹槽。

具体实施方式

需要说明的是，本发明中所述的“前”、“后”和“末”方位词，均是按照插接部为前，远离插接部的为后和末，插接部是指插头与插座插接的部分。

如图1～14所示，一种带二次锁紧结构的高压连接器，具有多种键位、体积小、连接方便快捷，具有二次锁紧结构，保证插头1和插座2之间连接的稳定性；实现与穿设波纹管线束的有效连接，省去缠绕胶带或者热缩管的工序，大大提高装配效率，且装配保持力远远大于胶带缠绕或者热缩管的保持力，有效提高产品美观度。所述带二次锁紧结构的高压连接器包括插头1和与插头1配合的插座2，使用时，插座2设置在设备的外部，与设备内部的线路有效连接，插头1与线束有效连接，通过插头1与插座2的插接配合，实现电路的连通。

上述插头1包括从外向内依次套设的连帽101、插头外壳102、插头绝缘体103和插孔104，插座2包括从外向内依次套设的插座外壳201、插座绝缘体202和插针203，插针203和插孔104插接配合使用，插针203和插孔104为防误插设计，在插头1和插座2插接时，只有准确的插接方式才能够使插头1与插座2正确插接连接，而且本发明中的设计均是建立在插针203和插孔104正确连接的基础上。连帽101和插头外壳102之间有轴向设置的弹性件105，连帽101的内环上设置有第二台阶116，插头外壳102的外环上设置有第一台阶115，将弹性件105设置在第一台阶115和第二台阶116之间；较佳的，弹性件105为弹簧，弹簧在连帽101与插头外壳102之间呈自然收缩状态，当弹簧受到挤压之后，能够使连帽101与插头外壳102相对运动；连帽101和插头外壳102之间留有与插座外壳201插接的腔体，插头1和插座2插接时，插座外壳201插入连帽101与插头外壳102之间。需要说明的是，插针203和插孔104的防误插设计为现有技术，本发明不再对其详细描述。

连帽101的表面上设置有用于增大旋转摩擦力的螺纹，连帽101的前端设置有从前往后依次收缩的斜面117，斜面117用于抵住滚珠207，斜面117抵住滚珠207后，由于连帽101斜面117之后与插座外壳102之间的腔体距离变窄，滚珠207不能滚入这个腔体中，连帽101与插座外壳102之间就不能再相对运动，此时，插头外壳102继续运动，使插孔104与插针203插接。连帽101的前端设置有至少一个凸台119，连帽101的后端设置有主键槽120、短键槽121和第一环槽122，主键槽120的长度大于短键槽121的长度，主键槽120和短键槽121沿连帽101轴向设置，第一环槽122沿连帽101径向设置，第一环槽122设置在主键槽120和短键槽121之间，第一环槽122连通主键槽120和短键槽121。

插头外壳102上设置有与主键槽120配合的凸键118，凸键118与主键槽120轴向对齐，在插头外壳102相对连帽101向前运动时，凸键118在主键槽120内滑动，较佳的，凸键118设置在第一台阶115上，凸键118与主键槽120配合设置，在初始状态时，凸键118位于主键槽120的一端。插头外壳102上设置有第二环槽123，第二环槽123与下述滚珠207配合使用。插座外壳201上设置有至少一个滚珠207，滚珠207环形设置，均设置在插座外壳201的同一径向上，滚珠207的两端漏出插座外壳201，滚珠207在插座外壳201上可以转动，滚珠207与第二环槽123相配合。较佳的，滚珠207为陶瓷球。

插座外壳201的端面上设置有与凸台119相配合的凹槽208。

进一步的，主键槽120与短键槽121呈45°角，短键槽121与其中一个凸台119轴向对齐，凸键118与其中一个凹槽208轴向对齐，即凸键118与凹槽208轴向对齐，凸键118与主键槽120轴向对齐，主键槽120与凹槽208轴向对齐，主键槽120与短键槽121之间呈一定角度，则凸台119与凹槽208之间同样呈一定角度，凸台119与凹槽208在刚开始插接的时候并不是对齐状态。连帽101的末端设置有第一卡簧槽124，第一卡簧槽124内设置有第一卡簧106，在自然状态下和二次锁紧之后，通过第一卡簧106与第一台阶115的轴肩配合，起到限位作用，即装配后和自然状态下第一卡簧106抵住第一台阶115。

插头外壳102的末端设置有第二卡簧槽125，第二卡簧槽125内设置有第二卡簧126，第二卡簧126与插头绝缘体103轴肩配合，用于对插头绝缘体103进行限位。

插座外壳201内设置有波纹弹簧204和第二密封圈205，在插座2与插头1插接时，起到密封与缓冲的作用。较佳的，第二密封圈205为O型圈。

进一步的，插头外壳102的后端通过一连接件107与一套筒108固定连接，套筒108内设置有屏蔽压接套109、屏蔽环110、封线体111和卡环112，屏蔽压接套109的一端设置有沿径向延伸的凸耳127，所述凸耳127至少一对，且对称设置，屏蔽压接套109不具备凸耳127的一端与插头外壳102的一端相邻，即与插头外壳102的末端相邻，屏蔽环110上设置有与凸耳127相配合的矩形孔128，屏蔽环110通过矩形孔128和凸耳127套接在屏蔽压接套109外，屏蔽环110和屏蔽压接套109设置在套筒108的前端；套筒108内设置有用于装配屏蔽压接套109的滑道，滑道与凸耳127相配合，屏蔽环110套接在屏蔽压接套109外以后，将屏蔽压接套109上的凸耳沿着套筒108内的滑道装配进套筒108内。

封线体111套设在套筒108内，卡环112封装波纹管之后套设在套筒108内，封线体111与卡环112依次设置在套筒108的后端，套筒108的后端套设在尾盖113内。

在套筒108与插头外壳102之间设置有第一密封圈114，用来增加线束与插头1连接的密封性。较佳的，第一密封圈114为O型圈。

屏蔽压接套109和屏蔽环110用于固定线束，起到线束防转与防窜的作用，使线束与插孔104的连接更可靠。卡环112为两个铰接的半圆体，卡环112闭合后的内部与波纹管的外部相配合，为与波纹管相配合的波浪形。在套接线束和波纹管时，尾盖113、套筒108和屏蔽压接套109先依次套在线束上，其中，线束穿过封线体111，线束与插孔104有效连接，将屏蔽环110套接在屏蔽压接套109上，再将屏蔽环110和屏蔽压接套109装配进套筒108的前端，再将套筒108与连接件107固定连接；再将卡环112卡接在波纹管上，之后装配进套筒108的末端，再将尾盖113套设在套筒108的末端，从而实现线束的装配对接。

其中，屏蔽压接套109和屏蔽环110的连接方式具有如下优点：屏蔽压接套109在做线时会被压成一个六边形，传统的屏蔽环110和六边形的边或者棱随机接触，没有方向，这种接触不稳定，屏蔽效果不好，本发明的屏蔽环110上的矩形孔128和屏蔽压接套109上的凸耳127相配合，屏蔽压接套109和屏蔽环110的相对位置就确定了，这种屏蔽环110的弹爪始终是和屏蔽压接套109的六个面接触，这种接触更稳定，屏蔽效果更好。需要说明的是，在插头外壳102的末端，设置有防止套筒108转动的第一卡槽，套筒108上设置有与第一卡槽相配合的第一卡键，装配套筒108时，先通过套筒108内的滑道引导屏蔽压接套109和屏蔽环110，然后将套筒108上的第一卡键卡在插头外壳102的第一卡槽上，从而防止屏蔽压接套109转动。在压接屏蔽压接套109的时候，屏蔽压接套109的凸耳127相对于线缆的位置是有方向的，即屏蔽压接套109的一个凸耳127要和插头绝缘体103上的其中一个孔位对齐，插头绝缘体103上有三个孔位，用来安装插孔104；在套筒108上设置六个滑道，两个第一卡键，插头外壳102上有六个相应的第一卡槽，六个第一卡槽中的其中一个和插头绝缘体103上的其中一个孔位对齐，套筒108中的第一卡键和其中的两个滑道是对齐的，这样当套筒108通过滑道固定住屏蔽环110和屏蔽压接套109之后，套筒108和插头外壳102的键位也对齐了。

在插头外壳102的末端内部，还设置有防止屏蔽环110转动的卡键，在装配好之后，屏蔽环110上的空隙正好恰在卡键上，而且屏蔽环110上的弹爪在装配以后，由于受到套筒108的压力，所以弹爪会变形，屏蔽环110的外径会变小，可以进一步防止屏蔽环110和屏蔽压接套109转动；至此，通过插头外壳102末端内部的卡键、套筒108内的滑道与凸耳127的装配、屏蔽环110的弹爪的弹力，有效防止屏蔽环110和屏蔽压接套109的转动。

较佳的，连接件107为连接螺母，连接螺母的一端活动套设在插头外壳102的后端，套筒108的前端与连接螺母螺纹连接。

本发明的工作过程为：如图1～14所示，依照上述结构关系设置本发明的带二次锁紧结构的高压连接器。其中，高压连接器的部件均是建立在插孔104与插针203正确连接的基础上设计的；在连帽101前端设置三个凸台119，三个凸台119等分设置在连帽119的同一径向上，主键槽120与短键槽121呈45°夹角，第一环槽122连通主键槽120和短键槽121，短键槽121与其中一个凸台119轴向对齐，插座外壳201端面上设置有三个凹槽208，凹槽208与凸键118轴向对齐，在插孔104与插针203正确插接时，凸台119与凹槽208之间的夹角也为45°，插座外壳201上设置四个滚珠207，四个滚珠207等分设置在插座外壳201的同一径向上，弹性件105为弹簧，连接件107为连接螺母。

插座2连接过程：插座2设置在用电设备上，并将插针203与设备中的线束进行正确连接，插座外壳201与设备外壳之间设置一第三密封圈206，增加插座2与用电设备之间的密封性；关于插座的连接方式与过程，本发明不再详细描述。第三密封圈206为胶圈或者是O型圈。

插头1与线束连接：先将尾盖113、套筒108以及套筒108内的封线体111、屏蔽压接套109依次套在已经穿设过波纹管的线束上，其中，只有尾盖113套在波纹管上，其余均在线束上，将线束与插头1中的插孔104正确连接，在屏蔽压接套109上装配屏蔽环110，将屏蔽压接套109和屏蔽环110装配在套筒108内，将套筒108通过连接件107与插头外壳102连接，再将卡环112套在波纹管上，然后将卡环112以及被卡环112套住的波纹管装配进套筒108的末端，再将尾盖113装配在套筒108的末端外部，实现线束与插头1的装配连接。

插头1与插座2的插接过程分为一次锁紧和二次锁紧。

一次锁紧过程：如图11～12所示，依照正确的插接方式在插头1与插座2插接时，插座外壳201首先进入连帽101与插头外壳102之间的腔体中，四个滚珠207将运动到插头外壳102与连帽101之间，当插头1继续插入时，滚珠207首先抵住连帽101上的斜面117，由于插头外壳102与连帽101之间的弹簧的作用，连帽101不再向前运动，而插头外壳102则继续向前，直到插头外壳102上的第二环槽123与滚珠207对齐，此时由于连帽101的斜面117对滚珠207的挤压，滚珠207滑入第二环槽123中；与此同时，在滚珠207与第二环槽123对齐时，插孔104与插针203装配完成。此后，连帽101不再受到滚珠207和斜面117的制约力，插头外壳102不再向前运动，连帽101在弹簧的回复作用力下，连帽101又开始向前运动，直到连帽101上的凸台119与插座外壳201的端面对齐，即凸台119与插座外壳201的端面相抵，高压连接器完成第一次锁紧；在插头外壳102向前运动而连帽101不向前运动的过程中，插头外壳102上的凸键118在主键槽120中滑动，在滚珠207与第二环槽123对齐时，凸键118滑入到主键槽120的另一端；之后在滚珠207滑入第二环槽123后，连帽101向前运动的过程中，主键槽120相对凸键118运动，在第一次锁紧后，凸键118位于主键槽120与第一环槽122的连通处。在一次锁紧之后，旋转连帽101，以实现二次锁紧。

二次锁紧过程：如图13～14所示，在一次锁紧动作完成时，由于插头外壳102上的凸键118与插座外壳201的其中一个凹槽208对齐，短键槽121与其中一个凸台119轴向对齐，即连帽101前端的凸台119与插座外壳201的凹槽208没有对齐，在弹簧的作用力下，连帽101上的凸台119与插座外壳201的端面相抵对齐；此时，插头外壳102上的凸键118位于主键槽120与第一环槽122的连通处，也就是说此时连帽101能够以第一环槽122为轨迹进行转动。转动连帽101，插头外壳102上的凸键118不动，第一环槽122相对凸键118转动，即连帽101能够转动，当连帽101转动45°角时，插头外壳102的凸键118与短键槽121对齐，凸台119跟随连帽101同样转动45°角，连帽101前端的三个凸台119在转动45°角之后正好与插座外壳201上的三个凹槽208对齐，连帽101在弹簧的回复作用力下继续向前运动，短键槽121相对插座外壳102上的凸键118向前运动，直到连帽101上的第一卡簧106与插头外壳102上的第一台阶115轴肩配合，连帽101不再向前运动，此时凸键118位于短键槽121内，连帽101不能再转动，二次锁紧完成。

在上述过程中，如果插头1和插座2不对插时，连帽101是无法转动的，可以防止误操作。

当需要分开插头1与插座2时，具体过程如下：先向后移动连帽101，直到连帽101不能在向后移动，此时，凸键118位于短键槽121与第一环槽122的连通处，反方向旋转连帽101，使第一环槽122相对凸键118运动，在转动45°角后，当凸键118位于第一环槽122与主键槽120的连通处时，二次锁紧解锁，之后向后移动连帽101即可进行一次解锁，与一次锁紧过程相反。至此，插头1与插座2分开。

自然地，连帽101的短键槽121相对主键槽120还可以设计成其他角度，短键槽121与凸台119也可以不对齐，插头外壳102的凸键118与插座外壳201的凹槽208也可以不对齐，只需要满足主键槽120与短键槽121之间的夹角和凸台119与凹槽208之间的夹角一致即可。

以上所述，仅是本发明的优选实施方式，并不是对本发明技术方案的限定，应当指出，本领域的技术人员，再本发明技术方案的前提下，还可以作出进一步的改进和改变，这些改进和改变都应该涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种带二次锁紧结构的高压连接器，其特征在于：包括插头和插座，插头包括从外向内依次套设的连帽、插头外壳、插头绝缘体和插孔，插座包括从外向内依次套设的插座外壳、插座绝缘体和插针，插针和插孔插接配合使用，连帽和插头外壳之间有轴向设置的弹性件，连帽和插头外壳之间留有与插座外壳插接的腔体；所述连帽的前端设置有从前往后依次收缩的斜面，连帽前端设置有至少一个凸台，连帽后端设置有主键槽、短键槽和第一环槽，主键槽和短键槽沿连帽轴向设置，第一环槽沿连帽径向设置，第一环槽连通主键槽和短键槽；所述插头外壳上设置有与主键槽配合的凸键，插头外壳上设置有第二环槽；所述插座外壳上设置有至少一个滚珠，滚珠的两端漏出插座外壳，插座外壳的端面上设置有与凸台相配合的凹槽。

2.根据权利要求1所述的带二次锁紧结构的高压连接器，其特征在于：所述滚珠为陶瓷球。

3.根据权利要求1所述的带二次锁紧结构的高压连接器，其特征在于：所述插头外壳的后端通过一连接件与一套筒固定连接，套筒内设置有屏蔽压接套、屏蔽环、封线体和卡环，屏蔽环套接在屏蔽压接套外，屏蔽环和屏蔽压接套设置在套筒的前端，封线体与卡环依次设置在套筒的末端，套筒的末端套设在尾盖内。

4.根据权利要求3所述的带二次锁紧结构的高压连接器，其特征在于：所述屏蔽压接套的一端设置有沿径向延伸的凸耳，屏蔽环上设置有与凸耳相配合的矩形孔，所述套筒内设置有用于装配屏蔽压接套的滑道。

5.根据权利要求4所述的带二次锁紧结构的高压连接器，其特征在于：所述套筒与插头外壳之间设置有第一密封圈。

6.根据权利要求1所述的带二次锁紧结构的高压连接器，其特征在于：所述主键槽与短键槽呈45°角。

7.根据权利要求6所述的带二次锁紧结构的高压连接器，其特征在于：所述连帽前端设置有三个凸台，短键槽与其中一个凸台轴向对齐，插座外壳的端面上设置有三个凹槽，插座外壳上的凸键与其中一个凹槽轴向对齐。

8.根据权利要求1所述的带二次锁紧结构的高压连接器，其特征在于：所述连帽的末端设置有第一卡簧槽，第一卡簧槽内设置有第一卡簧，插头外壳上设置有与第一卡簧轴肩配合的第一台阶；所述插头外壳的末端设置有第二卡簧槽，第二卡簧槽内设置有第二卡簧，第二卡簧与插头绝缘体轴肩配合。

9.根据权利要求1所述的带二次锁紧结构的高压连接器，其特征在于：所述插座外壳内设置有波纹弹簧和第二密封圈。

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