CN115088141A - 具有螺旋分布终端的线性电连接器 - Google Patents

Abstract

一种电引脚连接器，包括被配置成用于可配合连接的插座和插头，所述插头和所述插座各自包括锥形背壳和多个引脚插座，所述锥形背壳具有围绕中心轴线设置的表面，所述多个引脚插座围绕所述中心轴线以平行弯曲的方式螺旋地设置在所述锥形背壳表面上，用于端接导体。

Description

具有螺旋分布终端的线性电连接器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年2月6日提交的名称为“LINEAR ELECTRICAL CONNECTOR WITHHELICALLY DISTRIBUTED TERMINATIONS”的美国非临时专利申请No.16/783,927的权益，其全部内容在此引入作为参考。

关于联邦赞助研究或开发的声明

不适用。

共同研究协议的名称或双方

不适用。

通过引用并入在光盘上提交的材料

不适用。

序列表

不适用。

技术领域

本发明总体上涉及电气导管、电缆和连接器，并且更具体地涉及用于互连布线系统的多触点电连接器组件，并且还更具体地涉及具有插头和插座触点终端的电连接器，所述插头和插座触点终端配置有在插头和插座元件中的锥形表面上螺旋分布的端接引脚。本发明的连接器适用于高度受限的空间，例如飞机电连接器面板，其中大量电缆汇聚以通过线束和其它电缆组织设备组织和分类，并连接到导航、通信和电子系统。

背景技术

交通工具和飞行器系统经常远离电源和信号源定位，并且导体和电缆经常穿过结构边界、舱壁、面板、底盘和壁，这些壁将交通工具/飞行器主要结构(机翼)与机身分离，将货物区域与机舱分离，将机舱与尾部组件分离，将动力装置与机翼或驾驶舱分离，将机身与起落架等分离。在无线本地信号传输以高速率数据传送是完全可靠和完全安全之前，电缆将用于这些目的。用于机舱系统、环境控制和照明、航空电子设备、飞行控制、辅助动力单元和发动机驱动的交流发电机以及备用电源、AC逆变器、控制系统、伺服电机、电动-液压马达和致动器、灯等的布线通常被捆绑和组织在线束组件中，并且不经常包含在管道中(因为重量限制)。组件及其导体占据相当大的空间，特别是在弯曲、接头和屏障壁处。空间限制和保护结构完整性以及确保内部空气压力和气候的需要使得屏障穿透性最小化，从而使得所述空间专用于电连接器和线束组件。

在最坏的情况下，由于端接连接器的直径太大而不能穿过开口，所以有时甚至不可能在飞机内设置电缆束。标准多触点连接器的直径是触点的数量和尺寸的函数。因此，当连接器具有用于大规格导体束(这需要较大的触点)的大量触点时，通常会出现布线和“配合”的问题。因此，存在减少用于电气部件的多触点电连接器所消耗的空间和重量的持续动机，所述电气部件尤其包括飞机中的配合架和面板系统。这些关于重量和空间的动机在电动飞行器的发展中是极为重要的。

对连接器的重量和空间限制的当前解决方案包括各种减小面积的引脚几何形状和在轴向连接的电插头中增加引脚分布密度的制造技术。然而，导线分布密度存在固有的限制。最值得注意的是，在导体之间发生电接触之前，在插头中占据给定圆形横截面的导线终端引脚的数量受到限制。需要最小的间隔以确保适当的绝缘。设计考虑中最重要的问题是如何产生具有裸露最小直径的导线终端(引脚)。

发明内容

从其最基本的方面来看，本发明是一种引脚式电连接器，所述引脚式电连接器被配置成沿中心轴线螺旋地/径向地分布端接触点直径。所述连接器解决了在传统的圆形横截面连接器中存在的引脚过度拥挤(密度)和每连接器面积的引脚限制的问题。因此，它还解决了对应于引脚数量增加而增加连接器横截面积的问题。

本发明的电插头和插座的凸型连接器和凹型连接器中的每一个沿着背壳圆柱体的表面而不是圆形面或方形面以平行弯曲的排螺旋地分布电引脚终端。(如这里所使用的，“平行弯曲”指的是以固定的法线和恒定的偏移距离间隔开的弯曲)。通过沿连接器端的锥形表面重新分布引脚，不管引脚直径如何，可以将增加数量的引脚插入连接器中，而不必增加整个连接器的横截面直径。另外，导体沿着连接器的轴线取向，并且模制到连接器本身中，由此消除对内部触点的需要。这减小了连接器的有效直径，从而增加了触点的潜在密度。

更具体地，触点分布的设计和方法沿三个维度(r、θ、z，使用圆柱坐标命名法)而不是两个维度(r、θ)分布所需的引脚直径。尽管在传统的(r、θ)分布触点中存在有限面积的导体密度，但也可通过沿z轴排列触点来显著增加导体密度。本发明仅实现了这样的特征。

本发明还通过将绝缘集成到连接器中并且沿着围绕圆柱体的螺旋阵列传递导线连接的分布来最大化导线导体的横截面密度。目前，减小导线连接器直径中的限制因素是引脚和导线直径：

然而，引脚和导线的直径限制了分布密度(每

或横截面的导线)。两种策略解决了这种限制：(1)移除通过连接器的移除导线绝缘，以减少以最大化导线的绝缘分离并相对于连接器的轴向横截面增加导线通过量的方式分布的导线-中心导体；以及(2)导线终端引脚关于锥形几何形状的螺旋分布，其通过增加沿中心轴的附加分布尺寸来改善导线终端引脚在典型圆形横截面上的分布。这相对于直径尺寸

增加了引脚的潜在密度，而不需要对终端引脚进行大的修改(尽管改进的引脚设计可以包括设计优化的一部分)。

因此，如在查看附图和下面的详细描述时将会理解的，电连接器的构造使其可以接纳越来越多的导体而不必扩大连接器(凸型插头和凹型插座)壳的横截面积。当添加电缆或导体时，它们在每个凸型连接器元件和凹型连接器元件中的圆柱形表面上的终端点处端接。

上述概括地阐述了本发明的更重要的特征，使得可以更好地理解下面的详细描述，并且使得可以更好地理解本发明对本领域的贡献。本发明的附加特征将在本发明的优选实施例的详细描述中描述，其将形成所附权利要求的主题。

附图说明

当考虑以下对本发明的详细描述时，将更好地理解本发明，并且除上述目的之外的目的将变得显而易见。这样的描述参考附图，其中：

图1是组装的线性连接器的上部透视图，其中插头和插座机械和电连接；

图2是插头从插座移除的同一视图；

图3A是插头元件(凸型连接器)的分解上部透视图，示出了组装的插座元件(凹型连接器)；

图3B是本发明的非螺旋连接器的凹型连接器的分解上部透视图，示出了在该视图中没有凸型连接器；

图4A是凸型连接器的外侧视图；

图4B是其正视的内侧端视图；

图5A是凹型连接器的外侧视图；

图5B是其内侧端视图；

图6A是联接的凸型连接器和凹型连接器的横截面侧视图，该视图示出了嵌套的凹型连接器套筒和背壳环的细节；

图6B是联接的凸型连接器和凹型连接器的横截面侧视图，该视图示出了嵌套的凸型同心套筒和背壳环的细节；

图7是显示凸型同心套筒或凹型同心套筒的表面外形的详细透视图；

图8A是最外凹型连接器套筒和凹型背壳环的侧视图；

图8B是其正视图的端视图，还示出了两个嵌套的内部连接器套筒；

图9A是中间凹型连接器套筒和凹型背壳环的侧视图；

图9B是其正视图的端视图，示出了移除的最外面的连接器套筒和就位的嵌套的最里面的连接器套筒；

图10A是最里面的凹型连接器套筒和凹型背壳环的侧视图；

图10B是其正视图的端视图，示出了移除的中间和最外面的凹型连接器套筒；

图11是示出插头元件的背壳同心环的螺旋背壳连接的结构的横截面侧视图(与现有视图不成比例)，该视图以电连接到螺旋背壳的柔性PCB为特征；

图12是示出端接在背壳中的插座处的传统绝缘导线的典型馈通构造的横截面侧视图；

图13是其内侧端视图；以及

图14是凸型元件和凹型元件的引脚和连接器壳和同心环的导电环氧树脂通道之间的接触的详细上部透视图。

具体实施方式

现在将详细参考具体实施例或特征，其示例在附图中示出。通常，在整个附图中使用相应的附图标记来表示相同或相应的部件。同样，只要可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。

首先参照图1A至14，其中在各个视图中相同的附图标记表示相同的部件，其中示出了一种新的和改进的电连接器的实施例，在此总体标为10。在一个实施例中，所述装置包括第一连接器可配合连接器半件100和第二连接器可配合连接器半件200，它们是分别包括凸型连接器半件(插头)和凹型连接器半件(插座)的互补对。如将立即理解的，在一个实施例中，凸型连接器半件100和凹型连接器半件200在总体外部几何形状上可以是圆柱形的(因此，如在末端上观察的横截面是圆形的)，尽管外部横截面几何形状是非必要的，并且因此是非限制性的。然而，为了实现本发明的节省空间的目的，内部几何形状必须是圆柱形的。

凸型连接器半件和凹型连接器半件各为可接纳导线或电缆的大致中空的管状壳。这样，凸型连接器半件100首先包括内侧凸型壳102和第一至第四凸型同心套筒104、106、108、110，所述第一至第四凸型同心套筒104、106、108、110的直径连续地变小，并且轴向地插入具有紧公差间隙的直接较大直径的同心套筒的开口端中。最大的凸型同心套筒104依次插入凸型壳102中。

在凸型连接器半件的外侧端124处是导线保持件126，其具有带倾斜内缘130的开口外端128。凸型壳102从导线保持件126的内侧端132向内延伸。

因此，如上所述，每个同心套筒包括内侧端104a、106a、108a、110a和外侧端、104b、106b、108b、110b。在组装中，每个同心套筒以紧公差插入下一较大直径套筒中，使得每个套筒的外圆柱形表面可滑动地接近并接合下一较大同心套筒的内表面。当插入和组装时，在嵌套结构中，同心套筒的相应内侧端104a、106a、108a、110a延伸到凸型壳102的圆柱形部分的内侧终端102a并与之对准，其中套管均匀地向内会聚成半球形内侧凸型端122c。当这样组装时，同心套筒的外侧端彼此共面对准，并与凸型壳102的外侧终端102b共面对准(见图6B)。

下一凸型连接器半件包括多个嵌套的凸型背壳132、134、136、138、140，它们在数量上与同心套筒相同。每个凸型背壳包括内侧端部132a、134a、136a、138a、140a和外侧端部、132b、134b、136b、138b和140b、圆柱形部分132c、134c、136c、138c和140c以及锥形部分132d、134d、136d、138d和140d。最外面的背壳132以及仅最外面的背壳不插入任何其它背壳中，包括封闭端132e，并提供具有多个螺旋(盘旋)弯曲的、偏移(平行)的引脚插座(孔)排的表面，导体插入并端接在所述引脚插座(孔)中。

在组装时，每个锥形背壳以紧密公差插入下一较大直径的背壳中，使得每个凸型背壳的锥形部分和圆柱形部分的外表面可滑动地接近并接合下一较大背壳的内表面。当组装并处于嵌套构型时，凸型背壳的内端彼此平面对准，并且外侧端也彼此对准(再次参见图6B)。

应当注意，凸型壳102以及最小同心套筒110和凸型壳102之间的每个同心套筒包括若干轴向取向的平行排150的引脚孔152。在一个实施例中，如图所示，每个同心套筒包括6排12个孔。在组装中，嵌套的同心套筒的螺旋弯曲排被堆叠并对准，使得对准的孔产生穿过凸型壳102直到最内部同心套筒110的连续通孔或引脚插座。

导电引脚154插入通道(引脚插座)中并从凸型壳102的表面102d延伸，导电引脚154被配置成将同心套筒固定在它们的嵌套结构中，并提供从凸型壳表面到设置在内部同心套筒之一上的通道中的导电细丝155的导电路径。引脚可包括用于与互补的凹型连接器半件配合的可按压接触部分。

为此，还将注意到，每个同心套筒包括围绕同心套筒的表面设置的多个细丝通道156，每个通道包括从引脚插座延伸到纵向部分156b的横向部分156a，纵向部分156b延伸到外侧端。尽管在图8A-10B中详细示出了与凹型连接器半件200的同心套筒相关的结构特征，但相对于凸型连接器，最大直径的同心套筒104中的每排引脚插座包括四个细丝通道。以内侧引脚插座(最接近内侧端部104a)为第一引脚插座(在所示实施例中为第一引脚插座)，外侧引脚插座为最后引脚插座(在所示实施例中为第十二引脚插座)，同心套筒104包括从每排上的第一引脚插座、第四引脚插座、第七引脚插座和第十引脚插座延伸的细丝通道。应该注意的是，对于每个连续的细丝通道，横向部分被缩短，从而用非导电套筒材料将细丝通道的纵向部分分开。

同心套筒106还包括用于各平行排引脚插座的四个细丝通道，每个细丝通道分别从第二引脚插座、第五引脚插座、第八引脚插座和第十一引脚插座延伸。

同心套筒108包括用于各平行排引脚插座的三个细丝通道，每个细丝通道从第三引脚插座、第六引脚插座和第九引脚插座延伸。然而，如本领域技术人员将理解的，这仅仅是示例性的图案分布；孔和导电丝通道分布可以采用多种可能的配置，并且尽管它们不必是规则的序列，但使用规则的序列大大增强了器件逻辑和制造。

最后，对于该组同心套筒，同心套筒110包括用于每排引脚插座的单个细丝通道。

类似于同心套筒，嵌套背壳132、134、136、138和140的每个锥形部分132d、134d、136d、138d、140d包括多个间隔开的引脚插座162的排160，其数量与同心套筒中的孔的数量相同。相反，这些排不是轴向地或纵向地取向，而是当从外侧端部观察时略微逆时引脚地成角度，这需要从锥形端部向上看朝向圆柱形部分的连续锥形侧。每排终止于锥形部分与圆柱形部分的接合处(即，锥形部分突然过渡到圆柱形部分的位置)。

此外，所有插入的背壳包括细丝通道164，与设置在同心套筒上的那些细丝通道一样，细丝通道164包括横向部分和纵向部分，后者与相邻排的孔成基本平行的角度。细丝通道纵向成角度以在圆柱形部分上连续成平行的排，细丝通道在圆柱形部分处终止于背壳的内侧端。同样，与同心套筒一样，细丝通道从锥形部分上的每排引脚插座上的规则间隔的引脚插座延伸。最大的插入背壳134包括位于从第一引脚插座、第四引脚插座、第七引脚插座和第十引脚插座(从这些排的外侧端开始计数)延伸的引脚插座162的每排160中的细丝通道；下一最大的插入背壳136包括位于从第二引脚插座、第五引脚插座、第八引脚插座和第十一插引脚插座延伸的每行插引脚插座中的细丝通道；下一最大的插入背壳138包括位于从第三引脚插座、第六引脚插座和第九引脚插座延伸的每行引脚插座中的细丝通道；并且最小的插入背壳140在每排引脚插座中仅在每排的第12个引脚插座上包括细丝通道。

如前所述，当组装成嵌套结构时，凸型背壳的内端彼此平面对准，外侧端也彼此对准。背壳的每个“层”的引脚插座也彼此对准，并从最外面的背壳132向下延伸到最里面的背壳140。

凸型插头元件(即，背壳和同心套筒)上的细丝通道的结构方面在下文结合凹型连接器元件200的描述更详细地阐述。现在，并且概括地讲，每个通道是在同心套筒的表面中切割或形成并且在邻接的背壳上延续的不中断的细长凹陷部。它起始于且来自于同心套筒引脚孔，从同心套筒中的一个延伸，并终止于邻接的凸背壳中的插座孔。导电细丝连接到同心套筒引脚孔中的引脚，并且从引脚孔延伸通道的长度，首先横向地沿着同心套筒上的通道的横向部分，然后纵向地(轴向地)进入并沿着通道，越过相应尺寸的同心套筒和背壳的邻接边缘，并且在背壳圆柱形部分和锥形部分上继续，直到它在背壳上的横向部分处转向并在背壳上的引脚插座处终止。

现在参见图3B，图3B是仅凹型连接器半件200的分解透视图，可以看出，所述元件总体上反映了凸型连接器半件的结构和操作部件，其中尺寸差异立即明显。具体地，凹型连接器半件200首先包括内侧凹型插座壳202和第一至第三凹型连接器壳环204、206、208，分别为最内侧至最外侧。在这种情况下，连接器壳环也是同心的，但是直径连续地变大，下一最小的连接器壳环轴向地插入具有紧密间隙的直接较大直径的连接器壳环的开口端。最大的凹型同心连接器环208插入覆盖嵌套组件的凹型外部连接器壳210中。凹型插座壳202包括内侧凸缘202a，当组装时，同心连接器壳环和外连接器壳的所有内侧端部204a-210a抵靠所述内侧凸缘202a。

每个凹型连接器壳环和外连接器壳包括内侧端204a、206a、208a、210a和外侧端、204b、206b、208b和210b。在组装时，每个凹型连接器壳环以紧公差插入下一较大直径的连接器壳环，使得每个连接器壳环的外圆柱形表面可滑动地接近并接合下一较大连接器壳环的内表面。当组装时，连接器壳环的内侧端彼此共面对准，紧靠最内侧连接器壳环202上的环形凸缘202a。外侧端彼此对准并与凹型插座壳的外侧端102b对准(见图6A)。

凹型插座壳202的外侧端202b由包括中央凹型凹陷部202d的帽202c封闭。内侧凸型壳102插入插座壳中，使得端部102c接合帽202c。

具有凸型元件的保持插塞212连接到帽202c以提供用于凹型背壳的安装结构，如下所述。

下一凹型连接器半件包括多个嵌套的凹型背壳232、234、236、238，按从最大到最小的顺序，并且在数量上与同心连接器环相同。每个凹型背壳包括内侧端232a、234a、236a、238a和外侧端232b、234b、236b和238b、圆柱形部分232c、234c、236c和238c以及锥形部分232d、234d、236d和238d。最外面的凹型背壳232包括封闭端232e，并提供具有成排引脚插座(孔)的表面，导体插入并端接在插座中。

在其外侧端210b处，凹型外部连接器壳210联接至最外侧凹型背壳232的内侧端232a并且从所述内侧端向内延伸，所述最外侧凹型背壳是凹型导线保持件226。

凹型连接器半件的外侧端224包括具有开口外端228的轴向取向的凹型导线保持件226。导线保持件围绕并安装在最外面的凹型背壳232的锥形部分232d的大部分上，使得导线保持件226的内侧端226a在锥形部分232d过渡到背壳232的圆柱形部分232c处接近导线232f。

在组装中，每个锥形凹型背壳以紧密公差插入下一较大直径的凹型背壳中，使得每个凹型背壳的锥形部分和圆柱形部分的外表面可滑动地接近并接合下一较大凹型背壳的内表面。当组装并处于嵌套结构时，插座壳202和外部凹型连接器壳210之间的凹型背壳的内端彼此平面对准，并且所有连接器壳202b-210b的外侧端也彼此对准(再次参见图6A)。

与凸型连接器半件一样，凹型插座壳202以及最小同心连接器环204、206、208和外凹型壳210之间的每个同心套筒包括若干轴向取向的平行排250的引脚孔252。在所示实施例中，每个同心连接器环包括6排12个孔。在组装中，各排嵌套的同心套筒对准，使得对准的孔产生从最外面的同心连接器壳208直到凹型插座外壳202的连续通孔或引脚插座。

插入通道(引脚插座)中并从凹型插座壳202的表面202c延伸的是成排导电引脚254，导电引脚254插入凹型插座壳202中的引脚孔中，并被配置成穿过凹型同心连接器环中的引脚孔并将同心连接器环固定在它们的嵌套构造中，从而提供从凹型插座壳的圆柱形内侧202d到设置在内部同心连接器环之一上的细丝通道中的导电细丝的导电路径。

每个同心连接器环包括围绕同心套筒的表面设置的多个细丝通道256，每个细丝通道包括从引脚插座延伸到纵向部分256b的横向部分256a，纵向部分256b延伸到内侧端。

现在参考图7，示出了凸型同心套筒和凹型同心连接器环的细丝通道特征的细节。图7所示的构造是凹型同心连接器环204的构造，但是该视图还更总体地示出了细丝通道的结构特征，包括在所有凸型同心套筒104-110和凹型连接器环204-208中可见的结构。这里可以看到，同心套筒和同心连接器环中的每排引脚插座150/250包括多个细丝通道156/256。每个细丝通道包括横向段156a/256a和纵向段156b/256b，并且在每个通道中设置有导电细丝155/255。在该视图中未示出设置在细丝通道中的导电环氧树脂，以固定导电细丝并确保整个通道的连续性，如图8A、9A和10A所示。

类似于凹型同心连接器环，嵌套凹型背壳232、234、236和238的每个锥形部分232d、234d、236d和238d包括多个间隔开的引脚插座262的排260，其数量与凹型同心连接器环中的孔的数量相同。当从外侧端部观察时，背壳上的排稍微逆时倾斜，这需要从锥形端部向上看连续的锥形侧面朝向圆柱形部分(见图5A)。每排终止于锥形部分和圆柱形部分的接合处(即，锥形部分突然倾斜并过渡到圆柱形部分的位置)。

此外，所有插入的凹型背壳包括细丝通道264，所述细丝通道264与设置在同心连接环上的细丝通道一样，包括横向段264a和纵向段264b，纵向段264b与相邻排的孔基本平行地倾斜。细丝通道沿锥形表面纵向地与圆柱形部分成角度，其中它们在圆柱形部分上以平行的排继续并终止于凹型背壳的内侧端。

现在参见图8A-10B，示出了设置在凹型背壳和凹型同心连接器环中的细丝通道的结构和几何构型。每个端视图(8B、9B和10B)示出了同心套筒或同心连接器环的层，其中导电环氧树脂和细丝从细丝通道移除，以便更清楚地示出通道。如前所述，凹型同心连接器环的结构和操作特征与凸型同心套筒的结构和操作特征基本相同，因此，这些视图提供了如何在联接到凸型背壳的凸型同心套筒以及联接到凹型同心连接器环的凹型背壳上实现电连续性的细节。

接下来看图8A，并且再次将内侧引脚插座(最接近内侧端208a的插座)作为第一插座并且将外侧引脚插座作为最后插座，凹型同心连接器环208包括细丝通道256，所述细丝通道256包括分别从每排272、274、276上的第四引脚插座、第七引脚插座和第十引脚插座延伸的横向段256a和纵向段256b。第一引脚插座270仅通过横向部分通向不同的细丝通道257。将再次注意到，对于每个连续的细丝通道，横向段被缩短，因此用非导电套筒材料268分隔细丝通道的纵向部分256b。

接下来看图9A，凹型同心连接器环206还包括用于每个平行排的引脚插座的四个细丝通道，每个细丝通道分别从第二引脚插座286、第五引脚插座288、第八引脚插座290和第十一引脚插座292延伸。对应于并邻接凹型同心连接器环206，凹型背壳236包括位于分别从第二凹型背壳引脚插座294、第五凹型背壳引脚插座294、第八凹型背壳引脚插座294和第十一凹型背壳引脚插座300延伸的每排引脚插座中的细丝通道。

现在参见图10A，凹型同心连接器环204还包括用于每个平行排的引脚插座的四个细丝通道，每个细丝通道分别从第三引脚插座302、第六引脚插座304、第九引脚插座306和第十二引脚插座308延伸。对应于并邻接凹型同心连接器环204的是凹型背壳238，其包括位于第三凹型背壳引脚插座310、第六凹型背壳引脚插座312，第九凹型背壳引脚插座314和第十二凹型背壳引脚插座316延伸的凹型背壳引脚插座的每一排中的细丝通道。

因此，并且重要的是，虽然数字和几何图案给组件(并且因此给其制造和使用)带来了高度期望的可理解性和可预测的顺序，但是应当理解，可以设想多种可选几何形状中的任何一种。基本特征是在连接器的每一端使用相对的锥形背壳表面，通过多层同心嵌套的套筒和环连接，以在连续电路径上从相对端提供多个电连接。实现连续性所需的层由连接器每一侧上的引脚和引脚插座的数量以及用于分离和分布细丝通道的可用表面积来确定。作为纯粹的实际情况，凹型背壳上的引脚插座的数量应当与凸型背壳上的数量相匹配，因为数量上的差异仅意味着在连接器背壳组件之一上存在不必要的附加孔。同样，细丝通道的精确孔顺序不需要在凹型背壳和凸型背壳上匹配。然而，为了便于使用，与匹配每个连接器半件，凸型终端和凹型终端上的细丝通道终端的数量和位置不同，这几乎没有意义。然而，基本的方面是，在背壳的每一层处的一组细丝通道的每一侧上采用的插座的数量精确地匹配，并且更重要地，每个连接器半件包括位于背壳上的特定引脚，所述特定引脚通过细丝通道连接到配合的另一连接器半件上的特定对应引脚。

凸型同心套筒与相应的凸型背壳的连接以及凹型同心连接器环与相应的凹型背壳的连接必须是刚性的。设置在细丝通道中的导电细丝可以单独地起到这样的作用，尽管当与设置在通道175/275(分别在凸型连接器半件和凹型连接器半件中)中的银高电导胶体环氧树脂联接时，刚性显著增加。在制造过程中，背壳和套筒和环上的细丝通道填充有环氧树脂，直到略低于与元件表面齐平的水平，大约上/外0.25-0.38英寸。此时，细丝被嵌入，然后被过氧化。这与先前环氧化和组装的背壳(在粘结时间之前)配合，或者一次组装一个“同心部分”。然后固化整个连接器。在这样的实施例中，背壳不能被拆卸。在其它实施例中，连接器可设计有可断开的背壳。这种背壳和同心环连接是制造中最具挑战性的部分，并且可以被优化以最小化制造期间的接触次数或方法步骤的数量。

此外，连接器半件的联接必须是牢固和精确的，具有分度以确保凸型壳上的引脚接触凹型插座壳内侧上的适当引脚。这可以通过多个分度和锁定保证装置中的任一个来实现，在实施例中未示出，但是在本领域中是公知的。

现在转到图11，在横截面侧视图中示出了用于凸型连接器半件100的馈通电连接构造，所述凸型连接器半件100具有多个柔性PCB300终止于其中的引脚插座162。终端位于连接到相应的多层同心套筒组件100a的多层凸型背壳组件100b中的插座处。当使用柔性PCB而不是传统的导线时，连接器采用歧管构造并与锁定机构或带保持夹352结合使用，并且导线保持件相应地修改或完全消除。

图12示出了相同的凸型连接器半件结构100，这里用于端接传统的绝缘导线354，绝缘导线354端接在多层背壳中的引脚插座162处。在这样的实施例中，使用导线保持件126是有利的，因此是优选的。

图13是图11和图12的构造的端视立面图，示出了设置在引脚插座中并由可替换的保持机构356固定的柔性PCB或导线。

图14是凸型元件和凹型元件的引脚与连接器壳和同心环的导电环氧树脂通道之间接触的详细上部透视图。这里可以看出，第一层360处的细丝通道256与导电引脚154/254电接触，导电引脚154/254将凸型同心套筒和凹型同心连接器壳固定在它们的嵌套结构中，并提供从套筒或连接器壳表面到相对配合的另一连接器半件中的相应引脚的导电路径。第二或其它层370处的导电环氧树脂不接触第一层中的导体。引脚和导电环氧树脂之间在期望进行接触的那些层处的接触位于导电环氧树脂的深度处，即，环氧树脂与引脚接触的表面区域接触。

在各实施例中，聚乙烯是有利的绝缘材料并且是用于制造连接器部件的优选材料。背壳起到绝缘体的作用，并因此避免了对绝缘导线的需要。

在各实施例中，锥形背壳可以包括暴露的导电通道，并且在其他实施例中，它们可以包括包覆成型的实心导体。后一实施例提出了制造挑战，使得暴露的导电环氧树脂和暴露的通道成为优选的方法，但是一些应用可以使用包覆成型结构。

所述组件被设计为永久组件。然而，这样的特征对于本发明的基础不是必要的。然而，能够拆卸的耐用连接器的制造在制造上是昂贵的。因此，在各实施例中，如果不是唯一地，所述构造主要取决于锥形背壳的构造。一旦锥形背壳在组装过程中配合，它就不需要改变，但是所述设计可以被配置成包括这种能力。

当两个连接器半件配合时，通过将凸型连接器半件100的凸型壳102插入凹型连接器半件200的凹型插座壳202中，并且通过对准、转位和锁定建立适当的对应的引脚连接，然后产生从每个连接器半件到另一个连接器的横跨连接器的多个间隔开的连续电路径。

从上文可以看出，在一个基本方面，本发明的电连接器包括：(a)凸型连接器半件，所述凸型连接器半件包括：(i)多个圆柱形同心套筒，所述圆柱形同心套筒各自具有中心轴线、内侧端和外侧端、间隔开的成排轴向对准的引脚孔，所述圆柱形同心套筒轴向对准并且分层嵌套以使所述多个同心套筒中的所述引脚孔对准，(ii)多个导电引脚，一个导电引脚插入所述多个引脚孔中的每一个中；(iii)多个凸型背壳，所述多个凸型背壳具有中心轴线，具有内侧端部的锥形部分和具有外侧端部的圆柱形部分，所述凸型背壳轴向地对准并分层嵌套，使得所述锥形部分中的每一个的内侧端部邻接所述圆柱形同心套筒中的一个的对应外侧端部，所述锥形部分中的每一个具有多个间隔开的螺旋弯曲的引脚插座排，所述引脚插座排被配置成沿所述中心轴线螺旋地分布端接导体，所有凸型背壳中的所述引脚插座彼此对准，以及(iv)圆柱形凸型壳，所述圆柱形凸型壳具有轴向地设置在所述多个同心套筒上方的中心轴线，其中所述凸型背壳和所述圆柱形同心套筒被配置成具有多个间隔开的绝缘通道，所述绝缘通道包含导电材料，所述导电材料使所述凸型背壳中的所述引脚插座中的每一个与被设置在所述圆柱形同心套筒中的所述引脚孔中的所述导电引脚中的一个电连接；以及(b)一个凹型连接器半件，所述凹型连接器半件包括：(i)多个圆柱形同心环，所述圆柱形同心环中的每一个具有一个中心轴线，一个内侧端和一个外侧端，间隔开的成排轴向对准的引脚孔，所述圆柱形同心环轴向对准并且分层嵌套，所述圆柱形同心环轴向对准并且分层嵌套以使所述多个同心环中的所述引脚孔对准，以及多个导电引脚，一个导电引脚插入所述多个引脚孔中的每一个中，所述多个凹型同心环包括：最内部的凹型插座壳，所述最内部的凹型插座壳被配置成以锁定连接方式接纳所述凸型壳，以使所述凹型连接器半件中的所述引脚与所述凸型连接器半件中的所述引脚电接触；以及(ii)多个凹型背壳，所述多个凹型背壳具有中心轴线；锥形部分，所述锥形部分具有与所述圆柱形同心环之一的对应外侧端邻接的内侧端；以及具有外侧端的圆柱形部分，所述锥形部分具有多个间隔开的螺旋弯曲的引脚插座排，所述引脚插座排被配置成沿着所述中心轴线螺旋地分布端接导体；其中所述凹型背壳和所述圆柱形同心环被配置成具有多个间隔开的绝缘通道，所述绝缘通道包含导电材料，从而使所述凹型背壳中的所述引脚接收座中的每一个与被设置在所述圆柱形同心环中的所述引脚孔中的所述导电引脚中的一个电连接。

在更基本的方面，本发明的电连接器是一种组件，包括：凹型连接器半件，所述凹型连接器半件具有多个轴向嵌套的凹型背壳，所述凹型背壳具有围绕中心轴线设置的锥形部分；以及多个平行的螺旋弯曲的成排的引脚插座，所述引脚插座围绕中心轴线螺旋地分布；凹型联接结构，所述凹型联接结构被配置成接纳凸型连接器半件中的插入元件并且具有设置在凹型联接结构中的多个导电引脚，凹型背壳和凹型联接结构包括在凹型联接结构中的每个引脚插座中的一个与导电引脚中的一个之间的一体的电通路；以及凸型连接器半件，所述凸型连接器半件具有多个轴向嵌套的凸型背壳，所述凸型背壳包括：外凸型背壳，所述外凸型背壳具有围绕中心轴线设置的锥形部分；以及多个平行的螺旋弯曲的成排的引脚插座，所述成排的引脚插座围绕所述中心轴线螺旋地分布；凸型联接结构，所述凸型联接结构具有设置在表面上的多个导电引脚，所述多个导电引脚被配置成插入所述凹型联接结构中，以使所述凸型联接结构中的所述导电引脚与所述凹型联接结构中的所述导电引脚电接触，所述凸型背壳和所述凸型联接结构包括所述引脚插座中的每一个中的与所述凸型联接结构中的所述导电引脚之间的一体的电通路；其中当所述凸型连接器半件被插入所述凹型联接结构中以使每个连接器半件的所述导电引脚电接触时，所述凸型背壳中的所述引脚插座中的每一个具有仅到所述凹型背壳上的所述引脚插座中的一个的连续电路径。

在其最基本的方面，可以看到本发明包括被配置成用于可配合连接的插座和插头，所述插头和所述插座各自包括锥形背壳，所述锥形背壳具有围绕中心轴线设置的表面和在所述锥形背壳表面上围绕所述中心轴线螺旋地设置成平行弯曲的多个引脚插座，用于端接导体。

上述公开足以使本领域的普通技术人员能够实施本发明，并提供本发明人目前预期的实施本发明的最佳方式。虽然在此提供了本发明的优选实施例的全面和完整的公开，但不希望将本发明限制于所示和所述的精确构造、尺寸关系和操作。在不脱离本发明的真实精神和范围的情况下，本领域技术人员将容易想到各种修改、替代构造、改变和等同物，并且可以适当地采用。这样的改变可能涉及替代的材料、部件、结构设置、尺寸、形状、形式、功能、操作特征等。

因此，以上描述和说明不应解释为限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (12)

1.一种电引脚连接器，包括被配置成用于可配合连接的插座和插头，所述插头和所述插座各自包括多个轴向取向的嵌套锥形背壳，分别为凸型背壳和凹型背壳，所述多个凸型背壳和凹型背壳中的每一个包括外部锥形背壳，所述外部锥形背壳具有围绕中心轴线设置的锥形背壳表面，以及多个引脚插座，所述引脚插座围绕所述中心轴线以平行弯曲的方式螺旋地设置在所述锥形背壳表面上，以端接导体。

2.根据权利要求1所述的电引脚连接器，其中，所述引脚插座排列成螺旋弯曲平行排。

3.根据权利要求2所述的电引脚连接器，其中，所述插头包括轴向取向的嵌套圆柱形套筒，每个套筒连接到所述多个凸型锥形背壳中的一个，所述圆柱形套筒具有与其所连接的凸型背壳重合且邻接的表面，并且其中所述插座包括轴向取向的嵌套圆柱形连接器壳环，每个套筒连接到所述多个凹型锥形背壳中的一个，所述圆柱形连接器壳环具有与其所连接的凹型背壳重合且邻接的表面。

4.根据权利要求3所述的电引脚连接器，其中，所述圆柱形连接器套筒和所述圆柱形连接器壳环各自包括多个引脚孔，并且还包括设置在所述多个引脚孔中的每一个中的导电引脚。

5.根据权利要求4所述的电引脚连接器，其中，所述引脚插座排列成均匀间隔开的纵向取向的列。

6.根据权利要求5所述的电引脚连接器，其中，所述引脚插座中的每一个通过连续的导电细丝通道与所述导电引脚中的一个电接触，所述连续的导电细丝通道设置在连接到一对凸型锥形背壳和圆柱形套筒的一对凹型锥形背壳和凹型圆柱形连接器壳环的连续表面上。

7.根据权利要求6所述的电引脚连接器，其中，所述细丝通道包括导电细丝。

8.根据权利要求7所述的电引脚连接器，其中，所述导电细丝通过导电环氧树脂固定在所述细丝通道中。

9.根据权利要求6所述的电引脚连接器，其中，所述引脚插座的数量等于所述引脚孔的数量。

10.根据权利要求1所述的电引脚连接器，其中，所述细丝通道延伸穿过单层连接的凸型锥形背壳和凸型圆柱形套筒以及凹型锥形背壳和圆柱形连接壳的所述连续和邻接表面。

11.一种引脚式电连接器，包括：

凹型连接器半件，所述凹型连接器半件具有多个轴向嵌套的凹型背壳，所述凹型背壳具有围绕中心轴线设置的锥形部分，以及围绕所述中心轴线螺旋地分布的多个平行螺旋弯曲的成排引脚插座，凹型联接结构被配置成用于接纳凸型连接器半件中的插入元件并且具有设置在所述凹型联接结构中的多个导电引脚，所述凹型背壳和所述凹型联接结构包括位于所述凹型联接结构中的所述引脚插座中的每一个与所述导电引脚中的一个之间的一体电通路；

凸型连接器半件，所述凸型连接器半件具有多个轴向嵌套的凸型背壳，所述凸型连接器半件包括：外部凸型背壳，所述外部凸型背壳具有围绕中心轴线设置的锥形部分；以及围绕所述中心轴线螺旋地分布的多个平行螺旋弯曲的成排引脚插座；凸型联接结构，所述凸型联接结构具有多个导电引脚，所述导电引脚设置在表面上并且被配置成插入所述凹型联接结构以使所述凸型联接结构中的所述导电引脚与所述凹型联接结构中的所述导电引脚电接触，所述凸型背壳和所述凸型联接结构包括位于所述引脚插座中的每一个与所述凸型联接结构中的所述导电引脚之间中的一个的一体电通路；

其中当所述凸型连接器半件插入所述凹型联接结构中以使每个连接器半件的所述导电引脚电接触时，所述凸型背壳中的每个所述引脚插座具有到所述凹型背壳上的所述引脚插座的唯一一个的连续电路径。

12.一种引脚式电连接器，包括：

(A)凸型连接器半件，所述凸型连接器半件包括：

(i)多个圆柱形同心套筒，所述圆柱形同心套筒各自具有中心轴线、内侧端和外侧端、间隔开的成排轴向对准的引脚孔，所述圆柱形同心套筒轴向对准并且分层嵌套以使所述多个同心套筒中的所述引脚孔对准，

(ii)多个导电引脚，所述多个导电引脚各自插入所述多个引脚孔中的每一个中；

(iii)多个凸型背壳，所述凸型背壳具有中心轴线、具有内侧端的锥形部分以及具有外侧端的圆柱形部分，所述凸型背壳轴向地对准并且分层嵌套，使得所述锥形部分中的每一个的所述内侧端抵接所述圆柱形同心套筒中的一个的对应外侧端，所述锥形部分中的每一个具有多个间隔开的螺旋弯曲的成排引脚插座，所述成排引脚插座被配置成使得端接导体沿着所述中心轴线螺旋地分布，所有凸型背壳中的所述引脚插座彼此对准，以及

(iv)圆柱形凸型壳，所述圆柱形凸型壳具有轴向地设置在所述多个同心套筒之上的中心轴线，

其中所述凸型背壳和所述圆柱形同心套筒被配置成具有多个间隔开的绝缘通道，所述绝缘通道包含导电材料，所述导电材料使所述凸型背壳中的所述引脚插座中的每一个与设置在所述圆柱形同心套筒中的所述引脚孔中的所述导电引脚中的一个电连接；以及

(B)凹型连接器半件，所述凹型连接器半件包括：

(i)多个圆柱形同心环，所述圆柱形同心环中的每一个具有中心轴线、内侧端和外侧端、间隔开的成排轴向对准的引脚孔，所述圆柱形同心环轴向对准并且分层嵌套，以使所述多个同心环中的所述引脚孔对准，以及多个导电引脚，所述导电引脚各自插入所述多个引脚孔中的每一个中，所述多个凹型同心环包括最里面的凹型插座壳，所述最里面的凹型插座壳被配置成以锁定连接方式接纳所述凸型壳，以使所述凹型连接器半件中的所述引脚与所述凸型连接器半件中的所述引脚电接触，以及

(ii)多个凹型背壳，所述凹型背壳具有中心轴线、锥形部分以及圆柱形部分，所述锥形部分具有与所述圆柱形同心环中的一个的对应外侧端抵接的内侧端，所述圆柱形部分具有外侧端，所述锥形部分具有多个间隔开的螺旋弯曲的成排引脚插座，所述成排引脚插座被配置成使得端接导体沿着所述中心轴线螺旋地分布，

其中所述凹型背壳和所述圆柱形同心环被配置成具有多个间隔开的绝缘通道，所述绝缘通道包含导电材料，从而使所述凹型背壳中的所述引脚插座中的每一个与被设置在所述圆柱形同心环中的所述引脚孔中的所述导电引脚中的一个电连接。

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