CN1178606A - 电插座组件及其弹簧触头 - Google Patents

Abstract

一种用于印刷电路板的电插座连接器组件(4)是由绝缘外壳(6)和接收在外壳中的空腔(9)内的弹簧触头(8)构成的。空腔是T形的,有一个基本成矩形的部分,从外壳(6)的触头接收面(12)一直到接近外壳与沿着其一侧的触头固位槽(15)的啮合面(10)的位置都是等截面的。每个弹簧触头(8)包括一个前触头弹簧片(32),一个具有固位吊钩(48)的中间固位部分(33),以及焊接到电路板导体上的一个后触头尾部(34)。在每个空腔(9)中,固位部分(33)和弹簧片(32)上扁平的端部靠着空腔(9)的一个面(24)平放,弹簧片朝着空腔的对面(26)弯曲,将固位吊钩(48)固定在槽(15)的表面内,而触头的尾部(34)从外壳(6)的触头接收面(12)上突出。这种外壳和触头的制造工艺既简单又经济,并且便于将弹簧触头装入空腔。为了将组件安装在电路板上,触头的尾部可以采用各种形状。

Description

电插座组件及其弹簧触头

本发明涉及一种用在印刷电路板上的插座组件及其弹簧触头，特别是一种具有″通用″意义的组件，它可以制作成垂直，水平，通孔或是表面安装的插座组件。

随着电气组件的日益小型化以及对实际制造成本的进一步要求，希望仅用一种直线动作的中心销就能直接模制成组件的绝缘外壳，并且使组件的弹簧触头具有简单的结构。弹簧触头最好是能用金属板材冲压和成形，不需要对板材进行弯折操作，并且能够非常简便地装入外壳内。为了具有通用性，无论采用哪种方式把组件安装在印刷电路板上，弹簧触头的触头弹簧都应该是相同的，仅仅是弹簧触头上触头的尾部需要随着组件的使用方式而改变。另外，这种组件应该能配合一种常用的针形插头，而不需要使配合这种插座组件的针形插头的外壳具有特殊的结构。

用于印刷电路板的插座组件有很多种类，但是没有任何一种具备上述的优点。

美国专利US4778396号描述了一种用在印刷电路板上的插座组件，其中的弹簧触头是比较简单的触头弹簧，但是其中的弹簧触头被吊钩固定在它们的外壳内，吊钩弯折到弹簧触头的固位部分之外，并且比触头弹簧要厚得多。为了配合固位吊钩，外壳采用了特殊的结构，以便将弹簧触头装在外壳空腔内。

按照本发明的一个方面，用在电路板上的电插座组件包括一个具有矩形截面的绝缘外壳，它限定了至少一排触头容纳空腔，各个空腔通向外壳中相对的触头容纳和啮合面。每个空腔基本上是T形的，具有一个矩形的触头容纳部分和一个触头固位槽，固位槽限定了″T″形的横梁，并且沿着触头容纳部分的一个面延伸。触头容纳部分是等截面的，由四个基本上从外壳的触头容纳面延伸到接近啮合面位置的相互垂直布置的延长平面以及沿着其一个面指向相反方向的两个槽部分来确定，并且适合容纳装在空腔内的触头的固位部分。这一组件的每个空腔内还包括一个弹簧触头，它包括一个前触头弹簧片，一个具有相对突出的固位吊钩的中间平面固位部分，以及从固位部分延伸并且从外壳的触头容纳面上突出的一个后触头尾部。用固位吊钩将固位部分固定在限定了空腔的四个延长平面中的第一平面上，固位吊钩被容纳在沿着第一平面延伸的固位槽中，并且钩住第一平面。触头弹簧从第一平面朝着限定这一空腔的相对的平面弯曲，并且其扁平的前端部与第一平面啮合。一个正方形截面的电插头可以从轴向插入空腔内，与上述相对的平面啮合，并且朝着第一平面挤压触头弹簧。

借助于这种结构的空腔，采用直线动作的中心销就能非常简单地模制成外壳，弹簧触头可以采用连续模压和成形工艺来制作，并且在用金属板材制作触头弹簧时无需进行弯折操作。弹簧触头很容易装入其空腔内，需要做的工作只不过是将弹簧触头插入引导触头弹簧的空腔，使触头弹簧的前端部分沿着限定空腔的一个表面滑动，直到固位部分的吊钩与空腔的槽部分啮合，并且钩住各自的槽部分。从外壳的触头容纳面上突出的触头尾部在制作过程中可以弯曲，以便将组件垂直或是面对面地安装在印刷电路板上，或是利用外壳的矩形截面形状把外壳水平安装在电路板上，在这种情况下，触头尾部的突出部分向下弯曲，并将其插入电路板中的各个孔。

由于外壳和弹簧触头具有这种简单的结构，并且便于将触头装入外壳内，这种组件适合整体制造。

在每个空腔中靠近外壳的啮合面处最好设有一个横档或是阻挡面，与空腔内弹簧触头上的触头弹簧的悬空端啮合，用插入的插头将触头弹簧挤压在这一横档和弹簧触头的固位部分之间。触头尾部所设置的位置可以允许插头通过外壳的触头容纳面插入空腔。

按照本发明冲压和成形的弹簧触头包括一个前触头弹簧片，一个中间固位部分，以及一个后触头尾部。触头弹簧在反方向上从固位部分延伸到触头的尾部，并且触头弹簧的前端部分与固位部分处于同一平面上，其直线的前部从触头弹簧的前端部分倾斜地向后延伸，而直线的后部从固位部分倾斜地向前延伸。触头弹簧的前、后部共同确定了一个带顶的弯曲部，用于与电接线柱啮合。这个尖偏离触头弹簧的直线部分和前端部分所处的共同平面，与这一共同平面形成直角。

触头尾部的长度和形状是任意的，以便适合用各种方式将连接器组件安装到印刷电路板上。

以下要参照附图举例说明本发明的实施例，在附图中：

图1是一个平面图，表示用在印刷电路板上的一个多触头电插座组件的啮合面。

图2是一个平面图，表示图1的多触头电插座组件的触头容纳面。

图3是从图1和2中沿3-3线提取的一个截面图。

图4是一个平面图，表示组件的弹簧触头。

图5是图4中所示触头的一个侧视图。

图6是沿着图1和2中的6-6线提取的一个放大图。

图7一个与图3类似的放大图，用虚线表示了与插座组件啮合的正方形截面插头。

图8是一个平面图，表示插座组件中弹簧触头的条状部分以及连接触头的支撑条，并且用虚线表示可选择的触头长度。

图9是组件上弹簧触头的一个侧视图，表示弯曲的触头尾部，以便在印刷电路板上按第一种方式安装组件。

图10和11与图3类似，但是表示了弯曲的触头尾部，它可以在印刷电路板上按第二种和第三种方式安装组件。

图12是图10所示的组件中的弹簧触头的侧视图。

图13是另一种弹簧触头的平面图，它可以用在图10和11所示的组件中。

图14是按照第四种方式安装在印刷电路板上的一个插座组件的截面图，并且表示了即将与插座组件啮合的一个插头。

图15是另一实施例的插座组件的截面图，该组件具有单排的弹簧触头，并且被水平安装在印刷电路板上，图中所示的插头是从插座组件的相反一侧与其啮合的。

图16是一个拆散的示意性截面图，表示又一实施例的插座组件。

图17和18分别是另一种弹簧触头的侧视图和平面图。

以下参见图1至9。在印刷电路板上使用的一种多触头电插座组件包括一个绝缘外壳6和两排弹簧触头8。

具有细长矩形截面的外壳6全是用可以二次回收的材料制成的，例如Valox材料，以便在达到使用寿命时可以完全回收。外壳6确定了两排等距离分开并且贯通的触头容纳空腔9，每个空腔的一端通向外壳6的啮合面10，其另一端通向外壳6的触头容纳面12。每个空腔9由外壳6的各个侧壁14侧向界定，中间是外壳6的中心壁16，而在外壳6的长度方向上以各自的间壁18为边界。空腔9的结构和尺寸都是相同的。从图2中可以清楚地看到，各个触头容纳空腔9基本上是″T″形的。每个空腔9具有一个矩形的触头容纳部分11和一个沿着侧壁14在相反方向上从触头容纳部分11向外延伸的横梁或是槽部分15。每个空腔9具有一个通向啮合面10的插头导向口20。各个侧壁14在导向口20附近形成与每个空腔9垂直交叉延伸的支撑横档或是触头阻挡面22，并且确定了触头固位槽15的端点。每个空腔9中的侧壁14具有一个细长平坦的内表面24，它与对面的中心壁16上细长平坦的外表面26是平行的。各个空腔9内的每个间壁18具有细长平坦的内表面28，它与表面24和26相邻。这样，如图6和7所示，空腔9的每个触头容纳部分11是由四个相互垂直布置的细长平坦的面来确定的，也就是相对的面24和26，以及设在阻挡面22和触头接收面12之间的相对的间隔面28。这些面确定了一个矩形截面的洞。端子容纳面12是由沿外壳6的长度方向彼此隔开的支座30构成的(图中仅表示了一个)。借助于空腔9的简单结构，采用直线动作的中心销，利用简单的工具就能方便和经济地模制成外壳6。

如图4和5所示，由单片黄铜板材冲压成形的每个弹簧触头8包括一个前触头弹簧片32，一个中间固位部分33，以及一个后触头尾部34。固位部分33和触头尾部34处在同一平面上。如下文所述，根据插座4的使用方式，触头尾部34可以从自身的平面上弯曲。触头弹簧32包括与固位部分33相邻的第一扁平部分36，从弹簧触头8的剩余平面上向外弯曲的触头部分38，以及处于弯曲的触头部分38前端的第二扁平部分40。扁平部分40与扁平部分36，固位部分33以及触头尾部34处于同一平面，这一平面如虚线X-X所示，它是弹簧触头8的纵向中心轴线。弯曲的触头部分38有一个圆拱42，它与弹簧触头8剩余平面的距离大约是触头8的板材厚度。长度基本上相同并且成直线的前、后部44和46分别从圆拱42上延伸，并且在二者之间形成一个钝角。前部44从扁平部分40倾斜地向后延伸，后部46从扁平部分36倾斜地向前延伸。固位部分33具有向前斜削、相对、并且横向突出的固位吊钩48，每个吊钩有一个圆的前拐角50，一个后肩部52，以及一个连接拐角50和肩部52的直线横边54。触头的尾部34具有一个向后斜削的后端部分55，用于插入印刷电路板中的孔。

图6和7表示了弹簧触头8在外壳中的位置。图6是沿着图1和2中的6-6线提取的，并且表示了触头8处在空腔9的固位槽15内的部分。图7是通过两个空腔9提取的一个截面图。通过触头容纳面12将各个弹簧触头8插入其各自的空腔9，在圆拐角50的作用下沿着各自的外壁14引导触头弹簧的扁平部分40并使其滑动，直到固位吊钩48咬住槽15的表面，利用肩部52阻止弹簧触头8从其空腔9内抽出(图6)。在触头弹簧8的这一完全插入位置上，触头弹簧32的引导端56处在侧壁14的横挡22附近，如图6和7中所示，扁平部分36和40，固位部分33，以及相邻部分的触头尾部34平放在面24上，如图7所示。触头尾部34的较大部分从触头容纳面12向后突出。触头尾部34可以从容纳面12上直线延伸，或是弯折成各种形状，例如图3，9和11中所示。最终用户在使用插座组件4时，可以利用触头尾部34上斜削的端部55将各个触头尾部34通过各自的电镀通孔H插入印刷电路板PCB 1，并且使尾部沿着PCB 1的下表面弯曲。最终用户然后采用波峰焊接将斜削的端部55焊在电路板PCB 1的所印制的导体60上。支座30可以使外壳6高于印刷电路板，以防焊接的热量传到外壳上，并且能象现有技术那样清扫和检查焊接区域。

插座组件4在这种情况下可以和图7中用虚线表示的插头PH啮合。在本实施例中，插头P是从啮合面10插入的。反之，插头显然也可以从PCB 1的下表面上插入通孔H，并且进入各自的空腔9。插头具有一个正方形截面的插头P，可以容纳在各个空腔9内。每个插头P具有向前斜削的啮合端部EP。当插头通过口20插入其空腔9时，在其端部EP的引导下，各个插头P的一侧S1沿着外壳6中心壁16上各自的表面26滑动，直至插头PH的主体B落到啮合面10上。在各个插头P的插入过程中，其斜削的端部EP与各个空腔9中的触头弹簧32的圆拱42啮合，朝着侧壁14的表面24弹性压迫弹簧42，直到弹簧32的端部56被横挡22挡住，插头P的另一侧S2沿着触头弹簧32滑动，如图7中右侧空腔9中所示。在触头弹簧32的端部56被支撑横档22挡住时，对插头施加例如200克的垂直接触力，从而将弹簧42挤压在横档22和固定在上述间壁18上的固位部分33之间。这样，插头P就能与电路板PCB 1上各自的印刷导体形成电连接。在图7中用插头P的一侧S2与假设的虚线CL之间的距离表示了触头弹簧32的弯曲范围，也就是圆拱42受挤压的范围。上述弯曲的范围稍微小于弹簧触头8的板材厚度。

从图8中可见，通过连续模压和成形操作就能制成条状的弹簧触头8，留下一个用虚线表示的支撑条60，用嵌条62连接到弹簧触头8的触头尾部34。触头尾部34可以采用各种长度，如图中的虚线64所示。触头8的条上可以设置触头装订机构(未示出)，用于阻挡嵌条62，并且将触头装入各自的空腔9。触头8也可以″成套地安装″(gang loaded)，将其连接着支撑条60一起插入各自的空腔9，在触头的尾部构成所需形状之前或其后再切除支撑条。

在弹簧触头8被插入其空腔9之前或其后，触头尾部34可以弯曲成″向外的″通孔形状，如图3所示。从图9中可见，触头尾部34可以弯曲，使其延伸到外壳的侧壁14外侧，并且与支座30的电路板啮合面平行，以便焊接在印刷电路板上表面上的导体(未示出)上。如图11中所示，触头尾部34可以弯曲到侧壁14的外部，以便焊接到印刷电路板PCB 2的一个孔58另一侧的印刷导体上。如果按这种方式来使用组件4，啮合的插头可以通过啮合面10或设有插头导向口65的触头容纳面12插入空腔9内。

图13表示一种变形的弹簧触头8′，其中的触头尾部34′具有一个钝的后端部55′，按照图10和11的方式来使用，可以平地焊接在印刷电路板的导体上。

图14表示按水平啮合方式装在印刷电路板PCB 3上的外壳6，使插头上的插头P与电路板PCB 3平行。外壳6内的触头与弹簧触头8是相同的，只是外壳6的上排空腔内的弹簧触头具有触头尾部34″，它比触头尾部34要长，并且在远离外壳6的触头容纳面12的位置上已向下弯曲成直角。与此类似，外壳6的下排空腔内的弹簧触头具有触头尾部34，它比触头尾部34″要短，并且在靠近外壳6的触头容纳面12的位置上已向下弯曲成直角。如图14所示，触头尾部34″和34的垂直部分已经被插入印刷电路板PCB 3中的通孔，以便焊接在各自的导体上。在本例中没有使用支座30，因为外壳6横向偏离了焊接的位置。

图15表示了一种插座连接器组件，它的外壳6′内设有单排的触头容纳空腔，各个空腔与上述的空腔9是相同的。空腔内的弹簧触头与图14所示的外壳6中下排空腔内的触头是相同的。这些插座触头的触头尾部34以不会挡住外壳6′的触头接收面12的方式向下延伸通过印刷电路板PCB4中各自的通孔。因此，第一插头PH1的插头可以通过外壳6′的触头接收面12′与插座组件啮合，或是第二插头PH2的插头可以通过外壳6′的啮合面10′与组件啮合。

图16表示另一个实施例的示意图，它包括具有几排空腔9′的外壳6″，在各排的各个相邻的空腔内，相邻两排的空腔9′中的阻挡面22′从同一个侧壁24′上突出。上述相邻空腔内的弹簧触头8的圆拱42相应地朝着同一方向突出。

图17和18表示一种变形的弹簧触头8，这种触头的固位部分33′分别具有两对固位吊钩48′和48″，用于咬住槽15的表面。

由于以上各个实施例的外壳内空腔都是用平面来限定的，空腔的截面一直到阻挡面22，22′都是不变的，并且每个弹簧触头都是单个的触头弹簧片，这样就能非常简单地模制出上述各个实施例的外壳，因此，这种插座连接器组件可以满足小型化的要求。例如，具有数量相等的两排弹簧触头的20个位置的连接器组件的长度可以是2.5cm，宽度是0.5cm，高度为0.6cm。按照上文所述，这种外壳6可以在垂直，水平，通孔或是表面安装的插座连接器组件中使用，并且弹簧触头的触头尾部很容易适应这些使用方式，而各种方式下采用的触头弹簧都是相同的。根据组件的使用方式，啮合的插头可以通过外壳的啮合面或是外壳的触头容纳面实现啮合。由于外壳是用可回收材料制作的，并且触头弹簧是黄铜的，超过使用寿命之后还可以回收这种组件。由于外壳和弹簧触头具有简单的结构，并且易于将触头装入外壳内，这种组件适合整体制造。

Claims (10)

1.用在电路板上的一种电插座组件，该组件包括：

一个具有矩形截面的绝缘外壳，它限定了至少一排触头容纳空腔，各自通向外壳中相对的第一和第二外表面，每个空腔具有一个等截面的触头容纳部分，它是由基本上从外壳的第一相对外表面延伸到接近外壳的第二相对外表面附近位置的第一，第二，第三和第四相互垂直布置的延长平面来确定的；

每个空腔内的弹簧触头包括从具有向相反方向突出的固位吊钩的中间平面固位部分向前延伸的一个弯曲的触头弹簧片，以及从固位部分向后延伸的一个触头尾部，用固位吊钩将固位部分固定在第一平面上，固位吊钩伸入与上述第一和第四平面邻接的上述第二和第三平面附近的触头固位槽中，触头尾部从外壳的第一相对外表面上突出，触头弹簧从上述第一平面朝着第四平面弯曲，使触头弹簧上悬空的前端部分与第一平面啮合；

一个电插头从轴向插入上述空腔，与第四平面啮合，朝着第一平面挤压触头弹簧。

2.按照权利要求1的组件，其特征是进一步包括从第一平面延伸到外壳的第二外表面附近的阻挡面，用于在触头弹簧受到电插头挤压时支撑住触头前端部分的悬空端。

3.按照权利要求1的组件，其特征是触头弹簧前端悬空部分与弹簧触头的中间固位部分处在同一平面上。

4.按照权利要求1的组件，其特征是触头弹簧具有一个前直线部分和一个后直线部分，二者都从第一平面上倾斜地延伸，并且共同确定了一个向第四平面突出的带顶的弯曲部。

5.按照权利要求4的组件，其特征是触头弹簧的前、后直线部分的长度和宽度基本上相同。

6.按照权利要求5的组件，其特征是弯曲部偏离中间固位部分所在平面的距离基本上等于插座部分的板材厚度。

7.按照权利要求1的组件，其特征是触头尾部的端部从外壳的第一外表面上明显地突出，与其形成直角，以便插入与上述第一外表面平行延伸的印刷电路板中的各个通孔。

8.按照权利要求1的组件，其特征是触头尾部的端部与外壳的第一外表面平行地延伸，以便焊接到与上述第一外表面平行延伸的印刷电路板上的导体上。

9.按照权利要求1的组件，其特征是触头尾部的端部与外壳的上述第一外表面平行地延伸，以便插入与上述第一外表面成直角延伸的印刷电路板中的孔中，使外壳上与其第一和第二外表面邻接的一个外表面的一侧靠在印刷电路板上。

10.按照权利要求1的组件，其特征是触头尾部的结构可以使插头能够通过外壳的上述第一和第二外表面之一与插座组件啮合。

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