CN1241048A - 无帽电气插孔接头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括弹簧接头插入其间的圆筒形插孔本体的连接终端。弹簧接头有与插孔本体建立压入配合的末端部。插孔本体末端处制有波形,以将弹簧接头更牢地固定在插孔本体中。弹簧接头还有多个向前、向内收缩的爪,当接头进入插孔时弹性地抓牢阳销。

Description

无帽电气插孔接头

本发明一般涉及电气接头，特别涉及无帽电气插孔接头及其制造方法。

电气接线器存在于所有航空电子设备、军事和航天设备中，如存在于直升机、导弹和飞机等中。这些设备可能有几十几百甚至成千上万个必须介于电源、传感器、激励器、电路板、母线布线、导线系统间的电气连接，以提供控制信号和动力形式的电气传输所需的电气接线器通道或高速通路。航空电子设备工作中对硬件可靠性要求是十分严格的，因为一次失灵可能造成灾难性后果。因此，电气元件和电路以及其中用来导电连接这些元件的接线器和接头必须工作在广范围和多种多样环境条件下，例如机械振动，宽温度范围，湿度和腐蚀成分等等。例如，用于飞行器航空电子设备的军用标准(工业领域也通称为军用规范)要求接头能够在所有预期环境和机械条件下接合及断开最少五百次而不失效。另外，接头装配必须受到保护，以经受反复触动而不会对能导致失去通电连续性的互连部件造成大的变形或破坏。

克拉克的名称为“电源接口端子”的美国专利5,376,012公开了一种高电流电源插孔接头或端子，它包括接头插孔接收部分和整体安装部分。插孔包含一个其上带有多个梁的膜板。每个梁弯曲成曲面，这些梁共同形成轴向延伸的管状插孔区域，接收任何期望长度的插销端子。不利的是，梁是暴露的，因此容易损坏。另外，接头插口的这些梁不能防止过大尺寸的阳接头插入，这可能使这些梁弯曲而超过其弹性变形极限，因此损坏接线器而导致断电。

另一个插孔接头的例子在Mixan，Jr.的名称为“电气销/孔接线器”的美国专利4,906,212中公开，它包括一个插孔，有一个由一个或多个叶片的悬壁条确定的圆筒形接合部，在那里，一个或多个叶片包括向后延伸的自由端。销包括一个接合部，一端有一个圆突出部而另一端有一个配线筒。这种接线器具有与Clark接线器相同的缺点，因此，在对可靠性要求极高的场合，不是一种理想选择。

图1示出了一种当前技术的用于不严格及非航空和航天应用场合的阴接头，这种接头包括在端部有孔12和14的圆筒形件10。弹簧16插入一端，该弹簧在孔12中向后收缩。相应地，插入圆筒形元件10的阳销接头在孔12中相对较深的位置被弹簧16抓牢，这样不是很好。插孔自由端15到与阳接头或销接合的接合点17的距离在图1(及图2)中以字母“l”表示。这种使用阳及阴接头的接线器半体(以及接线器半体在设备，例如底片和黑匣子上的定位)可能导致阳销插在插孔本体中多了或少了。而且，没有机械结构保证弹簧16保持在原位，因此在振动当中或在合、断周期，弹簧就可能“走出”孔。军用规范要求实现导电的弹簧在断开周期(即，500)必须能承受分开力，在包括振动的所有预期环境条件下不移动。如果应用于对于人身安全必须要达到高度可靠的航天电子环境，对插孔件10弹簧16的布置可能是潜在的隐患。

图2示出了另一个由本发明的受让人成功制造并销售的插孔接头实例。接头20，有时称做有帽插孔接头，包括有多个接受阳接头或销的叉尖24的管形插孔本体22。帽26装于叉尖24上方和接头的后部，以防止叉尖受损。出于经济和可靠的理由，这个帽一般由壁厚仅为0.012″到0.003″的不锈钢制造。帽在接头后部遍及圆柱形台肩部28压入配合。这种压入配合装配，由于帽壁的厚度，要求很高的制造精度。插孔本体台肩尺寸不合适会导致压入配合操作时损坏帽或使用中帽变松动。接头的电镀可使制造中压入配合步骤复杂化。此外，不锈钢帽在某些干扰磁场存在问题的使用场合可能是不允许的。总之，在大批量生产图2所示的有帽型接头时，为保证其性能可靠性所必需的制造步骤，可能得到的是很昂贵的接头。

因此，需要一种改进的插孔接头，易于生产，性能可靠，并且可以低成本大批量生产。

上文所述缺点，可通过提供与阳销接头接合的无帽接孔或阴插头而避免。该阴接头包括制有轴向布置的孔或腔的插孔本体。用来与阳接头或销电连接的弹簧位于孔中，以与阳销接头在靠近插孔本体入口处或自由端处弹性接合。设有把弹簧牢固固定在孔中的措施，可以通过在孔中由插孔本体的一延伸部与弹簧的一部分重叠，与弹簧压紧配合来实现，防止弹簧从插孔本体脱出。

另外，以上部分可通过把插孔本体以波形压在弹簧上而可靠固定连接在一起。最好把插孔本体的一部分压入弹簧的周向环形槽中。也可采用弹簧上的弯钩接合插孔本体孔内壁，有或没有波形，以提供额外的可靠性。

以下参照附图说明本发明接头优选实施例的结构和工作情况，以彻底理解本发明。附图中相同部件或零件以相同或带撇号的标号标出。

附图中：

图1是一现有技术接头的侧断面图；

图2是另一现有技术接头的侧断面图；

图3是一根据本发明原理的插孔接头的侧断面图，显示了装配前插孔接头的两个部件；

图4是一个如图3所示的接头部件装配在一起的侧断面图；

图5是一个辊轧成形前冲压弹簧的侧视图；

图6A和B分别是通过辊轧成形(“有缝型”)和深冲(“无缝型”)工艺制成的弹簧的断面图；

图7是带凹窝的弹簧的侧断面图；

图8A-C是其间有不同槽型的弹簧后端部的局部侧断面图；

图9是制出波形的装配好的插孔接头侧断面图；以及

图10是另一个装配好的插孔接头的断面图，其中，两个部件装配在一起并且靠弯钩保持，同时一个销端子插入插孔接头中。

现在参考附图，特别是图3和4，图中显示了由标号30表示的插孔接头。插孔接头，在下文有时称做无帽插孔，由插孔本体32和弹簧34两个部件组成。插孔本体32由管状元件36构成，件36在其一端40(即，自由端)有轴向孔或开口38。插孔本体32可由导电材料如黄铜/铜合金制成。孔内可有向内突出的台肩42，以作为安装弹簧34的止口。

弹簧34包括前阳接头接收部44和后安装部46。接头接收部44包括多个爪或叉50。这些爪环绕弹簧34的纵轴线52布置，并由相邻爪间的间隙或槽54分开。每个向前延伸的爪向内收缩，一起形成与伸入其间的阳销接合的管形接触区56，在预料到的恶劣条件下提供其间的可靠导电连接。在接触区56前部的爪的部分外弯，形成对导引阳销插入起对中器作用的扩口区57。管形接触区56沿轴52方向在预选点60的弯曲处确定了环形接触表面58。当弹簧接头在那里与之固定时，用于弹簧34的环形接触表面58的预选点位于离插孔本体自由端40大约0.025到0.050英寸，优选最大0.035英寸之处，即l等于约0.025″到0.050″，而优选最大0.035″。前述插孔本体和弹簧之间这样布置允许实现与紧靠插孔本体端部40的阳接头导电接触。其优点在于，当阳接头(图中未示出)与无帽阴接头30装配在一起时，立刻实现电气接通，正如军用规范所要求的那样。

弹簧34′可以是有缝型的，如图5所示，它由一块平板制成，然后辊压成筒状。如图6A所示，在边51之间形成小间隙37。此间隙可因辊压成形和压入配合步骤而可见地消失。或者，如图6B所示，弹簧34′也可通过熟知的拉深工艺制成无缝型的。

上述爪50提供了至阳端子的良好的持续通电，同时，如图7所示，通过在接触区56设向内的凹窝62，可建立增加的通电接触。尽管凹窝可布置在同一径向平面上，如图5所示，凹窝62最好在爪50上错开，即布置在距插孔本体自由端不同轴向距离上。与将凹窝62全都布置在同一个径向平面上相比，这更有利于减小向爪50间插入阳销所需的插入力，同时增大爪50提供的固位力。而且，通过凹窝62错位，振动中各个爪50的共振点不同，减少断路故障。如图5所示，具有不同宽度“W”的爪也帮助克服传统弹簧接头遇到的共振问题。凹窝62还确保爪和阳接头之间建立气密连接。这样的气密连接防止腐蚀性气体的渗入，从而防止在阳/阴接头接合面上生成氧化膜或腐蚀物，降低导电性并导致断电。应当注意，在许多应用场合，不必用凹窝或使爪的宽度不同。

通过将接头插入有压紧配合结构的插孔本体中，然后径向向内辊压插孔本体的自由端，形成环状挡肩53，可把弹簧34保持在插孔本体32的孔38中当有足够大的力施加于弹簧上使之产生脱离插孔本体的趋势时，挡肩53与弹簧爪的自由端或近端35接合，如图4所示。另外一种做法，或者是和上述做法一起使用，弹簧接头的后安装部分46上可以有环形槽70，详细情况见图8A所示。装好后，可以辊压加工插孔本体32的壁55，使插孔本体的壁55上标号为59的部分压入槽70中，如图9所示。弹簧34的后部安装部46可以有许多槽形，详见图8A-C。

图10示出另一种把弹簧保持在插孔本体内的办法。在这个实施例中，弹簧的后部安装部46有多个外伸弹簧固位钩80。当弹簧34插入孔38中时，固位钩80被弹性内向压缩，但其插入孔的内壁39中以阻止脱出。图10中还显示出，阳接头90的销92插入爪50间，爪50通过凹窝62分散地弹性抓住销92。

在此已说明了一种改进结构的接头，此接头可重复生产，节省成本。靠插孔本体，弹簧得到保护而不至损坏。采用凹窝时，接头气密点增加，在爪上允许用较薄的或较不贵重的导电电镀层。可选择地，在保持爪与阳接头间有理想的气密密封的同时，错列凹窝减少总的接合力和脱离力。因此，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，熟悉本技术的人可做出无帽插孔的多种改型，并可有各种制造本接触端子的方法。

Claims (26)

1.一种用于与阳销接合的无帽阴接头，包括：

一插孔本体，它有一轴孔，限定了一开口自由端；及

整个位于所述孔内的套形弹簧，此弹簧包括前部和后安装部，其前部有多个向前且向内突的爪，这些爪在靠近自由端处终止，在自由端的附近弹性抓住阳销，其后安装部邻近插孔本体安在轴向孔中。

2.权利要求1所述的接头，其特征在于，所述爪在距插孔本体自由端大约0.025到0.050英寸之处抓住阳销。

3.权利要求2所述的接头，其特征在于，为便于阳销在爪间插入，爪在其端部扩张开。

4.权利要求1所述的接头，其特征在于，每个爪都有与阳销接合的内陷凹窝。

5.权利要求4所述的接头，其特征在于，所述凹窝沿爪的长短，在距插孔本体自由端的不同轴向距离处布置。

6.权利要求4所述的接头，其特征在于，所述爪有不同的宽度。

7.权利要求1所述的接头，其特征在于，所述插孔本体波形压到弹簧接头的后部。

8.权利要求1所述的接头，其特征在于，插孔本体的自由端被辊压，径向向内延伸超过弹簧的前端，防止弹簧从孔中移出。

9.一种阴接头，包括：

带有自由端的管状本体件，其管壁形成带自由端的轴向孔；及

整个安装在所述孔内的弹簧，这个弹簧有前部和后部，前部在邻近自由端处有阴连接部，后部内有至少一个凹槽，本体件的管状壁的匹配部安置在此凹槽中，牢固地把弹簧在所述本体件内保持在固定位置。

10.权利要求9所述的接头，其特征在于，所述凹槽是呈角度设置的槽，由管形壁的选定部分辊压而成。

11.权利要求10所述的接头，其特征在于，本体件的内壁有向内突出的台肩，弹簧的后部顶住此台肩，防止弹簧在本体孔中后移。

12.权利要求9所述的接头，其特征在于，它还包括适合于插入阴接头的前阴连接部的阳销，该阴连接部有多个前突爪，布置在紧靠插孔本体自由端处，与插入其间的阳销接合。

13.权利要求12所述的接头，其特征在于，所述爪在距管形件自由端大约0.025到0.050英寸范围内与阳销接合。

14.一种用于联接阳销和阴插孔接头的阳/阴连接系统，包括：

管形插孔件，其第一端有孔；

销接头；及

整个安装在管形插孔件的孔内，其间建立紧密配合以防止弹簧相对于管形插孔件移动的管形弹簧，弹簧有终止于靠近第一端的前伸阴连接部，阳销插入并且被阴连接部抓牢。

15.权利要求14所述的阳/阴连接系统，其特征在于，插孔件和弹簧间的紧配合靠它们两者之一上的毛刺刺入另一元件中建立。

16.权利要求14所述的接头，其特征在于，所述弹簧有凹槽，所述管形插孔件有匹配的凹槽安在其中，确保将弹簧和管形插孔件固定在一起。

17.权利要求14所述的接头，其特征在于，阴连接部在第一端的大约0.025到0.050英寸范围内抓牢阳接头。

18.一种制造阴插孔接头的方法，包括下列步骤：

备一个在后端有环形槽部而在前端有阴连接部的管形弹簧；

备一个带具有自由端的孔的插孔本体；

将弹簧元件插入所述插孔本体中，使其阴连接部邻近自由端，其后端整个放入孔中；以及

将插孔本体在弹簧上压出波形，把插孔本体的一部分压入弹簧后端的槽中，将两者固定在一起。

19.权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：

提供一个阳接头；和

将阳接头插入弹簧接头的阴连接部中，建立两者间的导电连接。

20.权利要求19所述的方法，其特征在于，所述弹簧接头有多个阳接头插入时分开的弹性爪。

21.一种制造管形弹簧以把它插入插孔本体形成阴接头的方法，包括下列步骤：

提供一块导电材料平板；

在平板上制出多个分开的、基本平行的细长爪；及

将平板辊轧成筒形套，使爪沿其轴线向内收缩形成前弹性管形接触区和后管形安装部。

22.权利要求21所述的方法，其特征在于，所述爪和筒形套通过多个冲模深冲所述平板，使板塑性变形而制成所需的最终套状。

23.权利要求21的方法，其特征在于，还包括下列步骤：

在弹性管形接触区，在爪中制出内突凹窝。

24.权利要求21所述的方法，其特征在于，爪的宽度制得不同。

25.一种制造无帽插孔接头的方法，包括下列步骤：

提供导电材料平板；

在平板上制出多个分开的、基本平行的细长爪；

将平板辊压成筒形套，使爪沿其轴线向内收缩形成弹性管形接触区和筒形后部；以及

提供管形本体件，它有由内壁确定的带自由端的孔，把筒形套插入所述孔中，使管形接触区邻近自由端布置，而筒形后部整个安在孔内，与内壁弹性接合。

26.权利要求25所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤：

在弹性管形接触区距自由端不同轴向距离处，在爪中制出内突凹窝。

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