CN114122815A - 弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构 - Google Patents
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Abstract
本发明关于一种弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，包括壳体，壳体内沿轴装有前绝缘体、浮动绝缘体以及底部绝缘体，前绝缘体固定装配在壳体内，浮动绝缘体和底部绝缘体均滑动装配在壳体内，且底部绝缘体与壳体之间还具有满足其径向浮动需求的间隙；壳体内还设有用于为浮动绝缘体和底部绝缘体提供远离前绝缘体的力的轴向预紧弹簧，壳体尾部还有用于防止底部绝缘体脱出的挡止件；在浮动绝缘体的滑动行程内，浮动绝缘体内的圆盘接触件前端和前绝缘体内的前接触件后端通过长针和长孔的配合始终保持插合，底部绝缘体内的印制板接触件前端的插针始终与圆盘接触件后端的圆盘端面接触，且在底部绝缘体径向浮动时，该插针在圆盘端面上滑动。
Description
技术领域
本发明属于连接器技术领域，具体涉及一种弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构。
背景技术
目前，电连接器的种类非常多，应用范围很广。特别是新一代战车或者雷达平台中得到广泛应用的火控机箱和信息处理机箱，箱体的滤波面板结构方式得到了越来越多的体现和应用。滤波面板的结构设计中，具体包含了几个部分，滤波背板、背板连接器(包括圆形和矩形的连接器)以及金属面板。背板连接器于滤波背板进行焊接后，作为一个整体与金属面板进行配合的时候，就会产生一个问题：金属面板与连接器的相对位置必须误差在±0.2mm之内，特别是面板上的连接器数量比较多的情况下，更加严重。这样以来，对金属面板的尺寸控制就变得极限，不利于后续的各个板块的互换性批量推广和成本的控制。
目前的解决方案是采用弹性针接触件，其需要大圆盘线圈端接实现径向浮动的功能，并采用弹性针接触件的方式来实现连接器的总体的轴向浮动。但是，使用弹性针结构的解决方案有如下几种问题：
1)采用弹性针来实现总体连接器的轴向和径向浮动，对于弹性针的行程和可靠性就有很高的技术要求，弹性针接触件必须设计相对合理的长度来实现轴向浮动，并要选取合适的绝缘体结构来实现弹性结构的有效性。
2)目前的弹性针结构，无法实现大范围的轴向浮动，目前的弹性针技术仅仅能实现±0.5mm的轴向浮动，再高的轴向浮动要求就会增加弹性针的可靠性。
3)保持弹性针的可靠性和轴向浮动能力，就必须把弹性针接触件设计得比较长和大直径，才能确保功能和可靠性，这样无疑会增加弹性针的制作成本，无法在连接器中得到通用。
针对于现有的±1.5mm的径向浮动，轴向浮动±3mm以上的要求，市场上暂无能满足这么大浮动量互连结构。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种新型结构的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，使其通过预紧弹簧以及长插针和长插孔的配合实现至少轴向±3mm的浮动功能，通过圆盘接触件和印制板接触件插针的端面接触实现径向至少±1.5mm的浮动，使其能够适配不同批次、不同厂家的金属面板，提升各类火控机箱和信息处理机箱的模块化和实用性设计，与此同时，不仅仅在于各类火控机箱和信息处理机箱的应用场景，很多涉及到面板和连接器安装应用场景都对多向无级浮动有技术要求。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，包括壳体，该壳体内沿轴向由前到后依次装有前绝缘体、浮动绝缘体以及底部绝缘体，其中所述前绝缘体固定装配在壳体内，浮动绝缘体和底部绝缘体均滑动装配在壳体内，且所述底部绝缘体与壳体之间还具有满足其径向浮动需求的间隙；所述壳体内还设有用于为浮动绝缘体和底部绝缘体提供远离前绝缘体的力的轴向预紧弹簧，所述壳体尾部还有用于防止底部绝缘体脱出的挡止件；在所述浮动绝缘体的滑动行程内，装配在浮动绝缘体内的圆盘接触件前端和装配在前绝缘体内的前接触件后端通过长针和长孔的配合始终保持插合，装配在底部绝缘体内的印制板接触件前端的插针始终与圆盘接触件后端的圆盘端面接触，并且在底部绝缘体相对壳体径向浮动时，印制板接触件前端插针沿圆盘端面滑动。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其中所述的挡止件为螺旋锁紧在壳体尾部的紧固螺帽，所述底部绝缘体与紧固螺帽之间具有径向浮动间隙。
前述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其中所述的前接触件尾部设有长的刚性插针，所述圆盘接触件前端设有长的插孔。
前述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其中所述的圆盘接触件前端的插孔为双曲面线簧孔结构。
前述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其中所述的圆盘接触件前端的插孔和后端的圆盘不同轴，使得前绝缘体和底部绝缘体内接触件的分布密度不同。
前述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，该结构能够通过改变圆盘尺寸和/或圆盘和插孔之间的轴向相对位置来调整前端和后端的径向尺寸。
前述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其中所述的印制板接触件尾部具有伸出底部绝缘体与印制板连接的印制板引脚，且当该印制板引脚与印制板连接时，底部绝缘体与印制板固接。
前述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其中所述的底部绝缘体通过其上穿设的印制板紧固螺钉和端面焊接实现与印制板的固接。
前述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其中所述的前绝缘体和底部绝缘体均为轴向对接的分体式结构，其内的接触件均通过双固定台阶结构与绝缘体内阶梯孔的配合实现固定定位。
前述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其中所述的圆盘尾部外周还设有用于对印制板接触件前端进行限位的围堰。
前述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其中所述的底部绝缘体外周还设有防转凸键，该防转凸键与壳体上的防转键槽配合实现底部绝缘体在轴向和径向浮动过程中的周向止转。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
1)本本发明可以实现连接器轴向和径向两种方向同时实现大范围的无级浮动。通过长插针和长插孔的配合实现±3mm以上的轴向浮动；采用圆盘插针端面对接的结构来实现±1.5mm的径向浮动，并且零件结构简单可靠，便于提升连接器总体的可靠性。总的来说，该技术方案就是采用了圆盘浮动接触件和轴向预紧弹簧结构来实现±1.5mm的径向浮动和±3mm以上的轴向浮动功能。另外底部绝缘体上增加了凸键结构来实现轴向浮动和防转功能，另外增加了尾部紧固螺帽俩防止底部绝缘体部件与一体式壳体脱出，来保证连接器总体浮动的可靠性。
2)本发明采用了浮动绝缘体部件和尾部浮动圆盘接触件的解决方案，中间用适用弹性模量的弹簧来实现连接器的总体轴向浮动，以及浮动圆盘接触件在预紧弹力的作用下，始终保持紧密的端面接触。该弹簧属于常规结构件，弹性模量稳定可靠，技术成熟，可以有效实现连接器的轴向浮动。
3)本发明尾部设置了一个紧固螺帽，这样来实现底部绝缘体模块与上主体连接器的径向和轴向浮动的限位，该螺帽属于常规的结构设计，性能稳定可靠。
4)本发明连接器前绝缘体部件的接触件排列可以密集一些，这样在面板上进行连接器排布的时候，可以预留更大的手动操作空间。同时，为了实现更大的径向浮动，尾部的圆盘可以设计的更大一些，这样通过连接器上部分与下部分的阶梯结构设计，来实现连接器尺寸和浮动性能的最优化。在后续的连接器节点排列的系列化拓展中，在保持总体的技术方案不变的情况下，可以根据不同的使用需求进行系列化和标准化的结构开发。总的来说，该连接器的浮动设计是采用多级转换的模块化设计，以及圆盘端接的方式来实现连接器轴向和径向两种方向同时实现大范围的无级浮动效果。结构性能可靠，零件结构简单，便于连接器后续系列化谱系开发和连接器总体的印制板焊接和封装。
附图说明
图1为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构的整体示意图；
图2为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构的壳体结构示意图；
图3为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构第一绝缘体示意图；
图4为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构第二绝缘体示意图；
图5为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构的前接触件示意图；
图6为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构封线体示意图；
图7为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构浮动绝缘体示意图；
图8为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构圆盘转接接触件示意图；
图9为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构底部前绝缘体示意图；
图10为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构的底部后绝缘体示意图；
图11为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构后接触件示意图；
图12为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构印制板紧固螺钉示意图。
【主要元件符号说明】
1：壳体
2：前绝缘体
3：浮动绝缘体
4：底部绝缘体
5：前接触件
6：圆盘接触件
7：印制板接触件
8：轴向预紧弹簧
9：导电密封垫
10：紧固螺帽
11：第一绝缘体
12：第二绝缘体
13：底部前绝缘体
14：底部后绝缘体
15：封线体
16：密封圈
17：方盘壳体
18：防转键槽
19：到位色标槽
20：限位台阶
21：防转键
22：刚性插针
23：定位台
24：刚性插孔
25：圆盘固定槽
26：插孔固定孔
27：圆盘
28：插孔
29：防转凸键
30：紧固螺钉孔
31：插针固定孔
32：浮动插针
33：固定台阶
34：印制板引脚
35：围堰
36：印制板紧固螺钉
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1-12，其为本发明弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构的各部分结构示意图，该结构包括壳体1，该壳体1内沿其轴向由前到后依次装有前绝缘体2、浮动绝缘体3以及底部绝缘体4，其中所述前绝缘体2固定装配在壳体1内，所述浮动绝缘体3和底部绝缘体4均滑动装配在壳体1内，且所述浮动绝缘体3与壳体1间隙配合，且二者之间的间隙不大于0.1mm。所述底部绝缘体4与壳体1之间具有足够的径向浮动间隙，以满足底部绝缘体4的径向浮动需求。
所述壳体1内还设有用于为浮动绝缘体3和底部绝缘体4提供远离前绝缘体的轴向力的轴向预紧弹簧8。在本发明实施例中，该轴向预紧弹簧8前端压在壳体1内的阶梯面上，后端压在浮动绝缘体3的前端面上，但并不限定于此。
在本发明实施例中，所述壳体1尾部还设有用于防止底部绝缘体4在轴向预紧力弹簧8和浮动绝缘体3的推动下由壳体尾部脱出的挡止件。较佳的，该挡止件为螺旋锁紧在该壳体1尾部的紧固螺帽10，该紧固螺帽10通过其尾部的内翻沿实现对底部绝缘体4的轴向限位，该底部绝缘体4与紧固螺帽10之间也存在足够的径向浮动间隙。
所述前绝缘体2内装配有前接触件5，该前接触件5尾部具有伸出前绝缘体2的刚性插针22，所述浮动绝缘体3内装配有圆盘接触件6，该圆盘接触件6前端具有与刚性插针22适配插合的插孔28，后端具有圆盘27，该圆盘27固定在浮动绝缘体3后端的圆盘固定槽25内，该浮动绝缘体3内沿轴向延伸的、供插孔28插入定位的插孔固定孔26末端与圆盘固定槽25连通。在本发明实施例中，所述插孔固定孔26的中心轴与圆盘固定槽的中心轴不共线，即插孔28与圆盘27不同轴。由此使得本发明可通过调整插孔28和圆盘27轴线之间的间距来调整前绝缘体内的前接触件的分布密度。
所述底部绝缘体4内装配有印制板接触件7，该印制板接触件7前端具有伸出底部绝缘体4与圆盘接触件6尾部的圆盘27端面接触的浮动插针32，该浮动插针32能够在底部绝缘体4的带动下沿圆盘27径向浮动。
在所述浮动绝缘体3和底部绝缘体4的滑动行程内，所述圆盘接触件6前端插孔28与前接触件5后端的刚性插针22始终保持插合接触，所述印制板接触件7前端的浮动插针32与圆盘接触件6后端的圆盘27始终保持端面接触。在本发明实施例中，所述插孔28为线簧孔结构，其内装有双曲面线簧，该结构在轴向6-8mm长行程插合配合过程中，可以确保插合寿命和可靠性。
在本发明另一实施例中，所述前接触件尾部设有插孔，圆盘接触件前端具有伸出浮动绝缘体的刚性插针，二者在浮动绝缘体的浮动过程中始终保持插合接触。
在本发明实施例中，所述圆盘27后端面外周还设有用于防止浮动插针32滑出圆盘27的围堰35，且该围堰35的设计也能够增强在最大径向浮动时浮动插针32与圆盘27的接触面，使接触更加可靠。
本发明径向浮动采用了稳定可靠的圆盘端接的解决方案，来实现±1.5mm的径向弯曲浮动效果，该类结构简单、性能可靠、成本低廉、便于系列化的规划和生产。
为防止底部绝缘体4在浮动过程中转动，本发明底部绝缘体4外周还设有与壳体1上沿轴向延伸的防转键槽18配合限位的防转凸键29，且该防转键槽18和防转凸键29在底部绝缘体4的径向浮动范围内始终保持限位配合，且不影响底部绝缘体的径向浮动。即所述防转凸键29能够在与防转键槽18止转配合的前提下，相对该防转键槽18径向浮动。
所述底部绝缘体4上还设有用于与印制板固接的印制板紧固螺钉36，在印制板接触件7后端伸出底部绝缘体的印制板引脚34与印制板连接到位时，所述印制板紧固螺钉36与印制板连接，且底部绝缘体4还与印制板焊接。
在本发明实施例中，所述壳体1为一体式圆形壳体，且该壳体1外周一体成型有方盘壳体17和到位色标槽19，所述方盘壳体17前端面上还设有导电密封垫9。所述前绝缘体2通过卡簧固定在壳体1前端，并通过凸键和键槽的配合实现周向止转，且前接触件5伸出前绝缘体的部分还通过封线体15进行密封，防止相邻接触件之间的导通，该封线体15通过密封圈16实现与壳体1之间的密封，且该密封圈截面呈U型，还能够实现对插端插合面的密封。
在本发明实施例中，所述前绝缘体2分体式结构，其包括轴向对接的第一绝缘体11和第二绝缘体12，该第一绝缘体11和第二绝缘体12内用于装配前接触件5的安装孔均为阶梯孔结构，该阶梯孔结构的阶梯分别与前接触件5外周的沿轴向分布的两个定位台23配合限位，第一绝缘体11和第二绝缘体12内的安装孔在大径端对接，通过其与双定位台结构的配合，实现对前接触件5的固定定位。其中所述第一绝缘体11外周为前小后大的阶梯轴结构，在变径处形成与壳体内阶梯面挡止限位的限位台阶20，且该第一绝缘体11上还设有沿轴向延伸的防转键21，该防转键21与壳体1内键槽配合实现周向止转。在该实施例中，所述前接触件5前端为刚性插孔结构。
在本发明实施例中，所述底部绝缘体4为分体式结构，其包括轴向对接的底部前绝缘体13和底部后绝缘体14，所述印制板接触件7设有两个沿轴向分布的固定台阶33，所述底部前绝缘体13和底部后绝缘体14用于装配印制板接触件7的插针固定孔31均为阶梯孔结构，其通过阶梯孔与固定台阶33的配合实现对印制板接触件7的固定。即所述印制板接触件7由底部前绝缘体13和底部后绝缘体14进行总体固定，穿过底部前绝缘体13和底部后绝缘体14的印制板紧固螺钉36实现该底部绝缘体的整体固定，该印制板接触件尾部的印制板引脚与印制板固定，且该底部绝缘体以及印制板紧固螺钉均与印制板固接，由此使得该印制板接触件7能够跟随底部绝缘体相对前绝缘体进行轴向和径向的大范围无级浮动，在此过程中该印制板接触件前端的浮动插针与圆盘接触件尾部的圆盘始终保持紧密接触。
在本发明实施例中，所述前接触件、印制板接触件以及圆盘接触件均为一体式结构。
本发明采用的圆盘接触件要实现径向浮动，接触件结构简单、成本低、可靠性高，并且为了实现更大的浮动功能，底部绝缘体中，绝缘体、紧固螺钉、接触件与印制板进行了固定限位，使得径向浮动的情况下，径向剪切力全部施加到绝缘体上，避免了因径向剪切力的作用而让印制板引脚受力，增加了可靠性。
本发明连接器进行了分体式设计，通过尾部紧固螺帽来进行组合，来实现印制板模块与主体互连结构的径向和轴向浮动限位，便于拆卸和检测。该螺帽属于常规的结构设计，性能稳定可靠。这样的结构比较简单可靠，并且在后续的连接器节点排列的系列化拓展中，在保持总体的技术方案不变的情况下，可以根据不同的使用需求进行系列化和标准化的结构开发。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (11)
1.一种弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其特征在于：包括壳体，该壳体内沿轴向由前到后依次装有前绝缘体、浮动绝缘体以及底部绝缘体，其中所述前绝缘体固定装配在壳体内，浮动绝缘体和底部绝缘体均滑动装配在壳体内，且底部绝缘体与壳体之间还具有满足其径向浮动需求的间隙；壳体内还设有用于为浮动绝缘体和底部绝缘体提供远离前绝缘体的力的轴向预紧弹簧，壳体尾部还有用于防止底部绝缘体脱出的挡止件；在浮动绝缘体的滑动行程内，装配在浮动绝缘体内的圆盘接触件前端和装配在前绝缘体内的前接触件后端通过长针和长孔的配合始终保持插合，装配在底部绝缘体内的印制板接触件前端的插针始终与圆盘接触件后端的圆盘端面接触，并且在底部绝缘体相对壳体径向浮动时，印制板接触件前端插针在圆盘的端面上滑动。
2.根据权利要求1所述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其特征在于：其中所述的挡止件为螺旋锁紧在壳体尾部的紧固螺帽，所述底部绝缘体与紧固螺帽之间具有径向浮动间隙。
3.根据权利要求1所述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其特征在于：其中所述的前接触件尾部设有长的刚性插针，所述圆盘接触件前端设有长的插孔。
4.根据权利要求3所述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其特征在于：其中所述的圆盘接触件前端的插孔为双曲面线簧孔结构。
5.根据权利要求3所述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其特征在于：其中所述的圆盘接触件前端的插孔和后端的圆盘不同轴，使得前绝缘体和底部绝缘体内接触件的分布密度不同。
6.根据权利要求5所述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其特征在于：该结构能够通过改变圆盘尺寸和/或圆盘和插孔之间的轴向相对位置来调整壳体前端和后端的径向尺寸。
7.根据权利要求1所述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其特征在于：其中所述的印制板接触件尾部具有伸出底部绝缘体与印制板连接的印制板引脚，且当该印制板引脚与印制板连接时，底部绝缘体与印制板固接。
8.根据权利要求7所述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其特征在于：其中所述的底部绝缘体通过其上穿设的印制板紧固螺钉和端面焊接实现与印制板的固接。
9.根据权利要求1所述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其特征在于：其中所述的前绝缘体和底部绝缘体均为轴向对接的分体式结构，其内的接触件均通过双固定台阶结构与绝缘体内阶梯孔的配合实现固定定位。
10.根据权利要求1所述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其特征在于：其中所述的圆盘尾部外周还设有用于对印制板接触件前端进行限位的围堰。
11.根据权利要求1所述的弹性预紧端接无级多向大浮动互连结构，其特征在于：其中所述的底部绝缘体外周还设有防转凸键，该防转凸键与壳体上的防转键槽配合实现底部绝缘体在轴向和径向浮动过程中的周向止转。
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