CN1242515C - 热插拔连接器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子设备中的连接器装置，尤其涉及一种带活塞式插针的热插拔连接器，其特征在于，在插头壳体内设有一段活塞腔，所述活塞腔的前端设有开口；所述插针的头部位于插头壳体外，尾部通过所述开口插入所述活塞腔内；在所述活塞腔内装有可使所述插针向所述活塞腔的后端移动的弹簧；在插座的插孔内设有可夹紧所述插针的夹紧装置。在插入及拔出的过程中插针可在活塞腔内移动，其头部伸出长度会相应在最长与最短之间变化，通过不同结构的热插拔连接器之间配合，或活塞式插针的连接器与固定式插针的连接器之间的配合，可以满足电子设备中的各种上下电顺序要求。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备中的连接器装置，更具体地说，涉及一种带活塞式插针的热插拔连接器。
背景技术
随着现代电子应用技术的发展，为了提高电子设备的可靠性、可维护性和可生产性，其设计越来越趋于模块化，即一个电子系统由若干个单元模块组成，其中某些模块可以相互替换。在对这些系统的升级和维护过程中提出了热插拔的概念，也就是在不停止系统正常工作的同时，其中某些可替换单元可以带电插入或拔出系统，且不会造成对人员和设备的损害。通常这些可替换单元与系统之间是通过连接器相连的，由于不同的电路特性对系统与单元的上下电顺序有不同的要求，于是就对连接器提出了上下电顺序的要求，也就是要求其中一些针脚能先插入后拔出，另一些针脚能先插入而先拔出。
现在通用连接器都选用固定式插针，其插针被固定在连接器上，仅能根据插针长度的不同或插座长度的不同，实现简单的逻辑顺序关系。例如在专利99216547.4中，当插座相同时，长插针会先插入到插座内，短插针则后插入；在拔出的时候则是短插针先拔出而长插针后拔出。最先插入的插针在拔出时最后脱离插座，而最后插入的插针在拔出时最先脱离插座，在单元模块插入或拔出系统时无法按需要控制上下电顺序，实现先插入先拔出、或后插入后拔出。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种带活塞式插针的热插拔连接器，可与固定式插针的连接器配合，满足电子设备中的各种上下电顺序要求。
本发明的技术方案在于，构造一种热插拔连接器，包括插头和插座，所述插头包括插头壳体和导电的插针，所述插座内设有插孔，其特征在于，所述插头壳体内设有一段活塞腔，所述活塞腔的前端设有开口；所述插针的头部位于插头壳体外，尾部通过所述开口插入所述活塞腔内；在所述活塞腔内装有可使所述插针向所述活塞腔的后端移动的弹簧；在所述插座的插孔内设有可夹紧所述插针的夹紧装置，使得在从所述插座中拔出所述插头时，所述插针受到所述夹紧装置的摩擦力，在弹簧的配合下所述插针会向所述活塞腔的前端移动一段距离后才能脱离所述插孔。
在本发明中，可将所述弹簧设在所述活塞腔的前端，也可将所述弹簧设在所述活塞腔的后端，前者产生将所述插针推向所述活塞腔的后端的推力，后者产生将所述插针拉向所述活塞腔的后端的拉力。当所述插头与插座为分离状态时，所述插针的尾部会移动到活塞腔的后端；而当从所述插座中拔出插头的过程中，所述插针的尾部将移动到活塞腔的前端。
在本发明中，在所述活塞腔的后端还可装设与所述插针保持导通的插头转接头。所述插针与所述插头转接头之间可通过多种形式实现导通，可在所述活塞腔的内壁装设导电簧片，所述导电簧片分别与所述插针的尾部和所述插头转接头导通，即两者之间通过导电簧片连接导通；所述插针还可通过在其尾部与所述插头转接头之间连接导线从而实现导通。
在本发明中，所述插座还可包括导电的插座转接头、包住所述插孔及所述插座转接头的插座壳体；所述夹紧装置可为装在所述插孔内壁、与所述插针头部紧密接触并与所述插座转接头导通的插孔导电簧片。
实施本发明提供的带活塞式插针的热插拔连接器，因插针的尾部可在活塞腔内移动，从而使伸出插头壳体外的插针头部的长度相应变化，移动到活塞腔前端时伸出长度最大，移动到活塞腔后端时伸出长度最小，通过不同结构的热插拔连接器之间配合，或活塞式插针的连接器与固定式插针的连接器之间的配合，可以满足电子设备中的各种上下电顺序要求。
附图说明
图1是本发明实施例一中热插拔连接器插头的剖面示意图；
图2是图1中所示插针的外观示意图；
图3是本发明热插拔连接器中插座的示意图；
图4是插针部分插入到插孔内时的示意图；
图5是插针完全插入到插孔内时的示意图；
图6是插针从插孔内部分拔出时的示意图；
图7是插针从插孔内拔出已无摩擦力时的示意图；
图8是本发明热插拔连接器与固定式插针装置配合插入时的示意图；
图9是图8中所示热插拔连接器与固定式插针装置配合拔出时的示意图；
图10是本发明实施例二中热插拔连接器插头的剖面示意图；
图11是本发明实施例三中热插拔连接器插头的简单示意图；
图12是本发明实施例四中热插拔连接器插头的简单示意图；
图13是本发明实施例五中热插拔连接器插头的简单示意图。
具体实施方式
如图4所示，本发明实施例一中的热插拔连接器包括插座和插头，下面对插头和插座分别进行描述。
如图1所示为插头的剖面示意图，这种插头包括壳体及被其包住插针等部件，为了便于生产制造，将壳体设计成左边的活塞腔壳体1和右边的转接头壳体2。其中活塞腔壳体1与转接头壳体2紧密连接，在活塞腔壳体1内设有一段活塞腔3，活塞腔3的内壁装有簧片6，簧片6是用导电性能良好的金属制成的筒状结构，嵌入并固定在活塞腔3的内表面。
从图1中可以看出，在转接头壳体2内设有转接头固定孔，由导电良好的金属制成的转接头7装在其固定孔内。转接头7为阶梯柱状结构，其左端直径较大、堵住活塞腔3的右端口并与簧片6导通；右端为直径较小的引出端。本发明中，可以将转接头7和簧片6制成一体结构，转接头7的引出端可以是压接、螺纹、PCB连接端子或其它方式。在活塞腔3的左端设有一个开口并形成向内延伸的一段内圆筒8。
其中插针也是用导电性能良好的金属制成，呈阶梯状结构，如图2所示，插针4的左端为直径较小的头部41；插针4的右端为直径较大的尾部42，使用时尾部42可在筒状簧片6内滑动并保持导通效果。
从图1中可以看出，内圆筒8与尾部42的长度之和小于活塞腔3的长度；在内圆筒8上还套有一个弹簧5，弹簧5完全放松时的长度与尾部42的长度之和大于活塞腔3的长度，图中可见弹簧5此时处于预压缩状态。另外，将尾部42与筒状簧片6内壁之间的摩擦力设计得小于弹簧5在该预压缩状态时的弹力，所以在未插入的自由状态时弹簧5会将尾部42向右方向推动，直到被活塞腔3右端的转接头7顶住。
如图3所示，插座包括壳体、插孔12和插座转接头14，其中壳体包括插孔壳体10和转接头壳体11。在插孔12内壁装有用导电性能良好的金属制成的筒状簧片13，筒状簧片13嵌入并固定在插孔12的内表面并与转接头14导通，也可以将转接头14和簧片13制成一体结构，转接头14的引出端可以是压接、螺纹、PCB连接端子或其它方式。
下面结合图4、5、6、7描述本发明热插拔连接器的工作状态，如图4所示，将插头插入到固定的插座中时，插针4随整个插头向左移动。本发明中，插入前因弹簧5将头部42推向固定的转接头7并最终被其支撑住。如图5所示，再往左推动插头时，可克服头部41与插座簧片13内壁之间的摩擦力，使头部41完全插入到插孔内。
如图6所示，在拔出插头的过程中，因头部41与插座簧片13内壁之间是紧配合，并将头部41与插座簧片13内壁之间向左的摩擦力设计得较大，大于弹簧5向右的弹力加上尾部42与插头簧片6内壁之间向右的摩擦力之和，所以插针4受到向左的拉力而先在活塞腔3内相对向左移动，最终移动到左端被内圆筒8的右端部支撑住。如图7所示，再往右拔出插头时，可克服头部41与插座簧片13内壁之间的摩擦，使头部41完全拔出插孔12。
下面结合图8、9说明本发明的热插拔连接器是如何满足电子设备中的各种上下电顺序要求的。从图8和图9中可以看出，其中活塞式插针4的最大伸出长度大于固定式插针20的伸出长度，其最小伸出长度小于固定式插针的伸出长度。
如图8所示，本发明的热插拔连接器与固定式插针装置之间配合，因插入前插针4受到弹簧5向右的弹力作用，会先在活塞腔3内向右移动并最终被固定的转接头7支撑住，此时活塞式插针4的伸出长度为最小伸出长度，其值小于固定插针20的伸出长度，所以当两者同时向左推动时，固定插针20会先插入到插孔内。
如图9所示，在向右方向拔出插头的过程中，从前面的分析已知，插针4受到的合力为向左的拉力，插针4会先在活塞腔3内向左移动并最终被内圆筒8的右端部支撑住，而此时插针4伸出端的长度为最大伸出长度，其值大于固定插针20的长度，所以固定插针20将先于活塞式插针4离开插孔。
可以看出，如果全部是固定插针，则较长的固定插针会先插入而后拔出，通过上面的配合却可以实现先插入的固定插针20在拔出时先于活塞式插针4拔出。
实施时，活塞插针4的阶梯位置和形状可以有多种变化，内圆筒8和弹簧5的长度也可以有多种变化，特别是其中的内圆筒8向内伸的长度可以为零，也就是将其完全取消，仅在活塞腔的左端设一弹簧定位台阶，从而使尾部42在活塞腔内的左右移动距离可有多种变化。
本发明中，通过调节两个热插拔连接器中插针的最大伸出长度和最小伸出长度，也可以实现先插入先拔出的效果。当然，还可以按使用要求实现同时插入同时拔出、同时插入先后拔出、先插入后拔出等效果。
在上面的实施例一中，采用的是推力弹簧，实际上还可以采用拉力弹簧，如图10所示，实施例二中将拉力弹簧9设在活塞腔3的后端，此时转接头7的形状有所改变，弹簧9套在其前部凸出柱上，一端固定连接在转接头7的凸出柱根部，另一端固定连接在尾部42的尾部。当插头与插座处于分离状态时，弹簧9将插针4的尾部42向左拉动；在将插针4插入到插孔12的过程中，尾部42被转接头7的左端顶住;在拔出插针的过程中，尾部42将移动到活塞腔3的左端被开口处顶住。利用这种结构，同样可完成前一实施例中的效果。
本发明的技术方案还可以有多种具体实施方式，例如其中插针尾部的对外导通，可直接在插针与插头转接头之间通过导线连接实现导通；也可以不设插头转接头，如图11所示，直接通过导线对外导通；还可以如图12所示，通过设在活塞腔后端的弹簧对外导通。另外，插针的结构也可以有多种变化，可以是图11及图12所示的头部与尾部直径一样大的直杆结构，还可以是如图13所示头部直径大于尾部直径的结构，在图11、12和13中，插针的尾部与弹簧固定在一起。
Claims (7)
1、一种热插拔连接器，包括插头和插座，所述插头包括插头壳体和导电的插针，所述插座内设有插孔，其特征在于，所述插头壳体内设有一段活塞腔，所述活塞腔的前端设有开口；所述插针的头部位于插头壳体外，尾部通过所述开口插入所述活塞腔内；在所述活塞腔内装有可使所述插针向所述活塞腔的后端移动的弹簧；在所述插座的插孔内设有可夹紧所述插针的夹紧装置，使得在从所述插座中拔出所述插头时，所述插针受到所述夹紧装置的摩擦力，在弹簧的配合下所述插针会向所述活塞腔的前端移动一段距离后才能脱离所述插孔。
2、根据权利要求1所述的热插拔连接器，其特征在于，所述弹簧设在所述活塞腔的前端的所述开口处、将所述插针向所述活塞腔的后端推动。
3、根据权利要求1所述的热插拔连接器，其特征在于，所述弹簧设在所述活塞腔的后端、将所述插针的尾部向所述活塞腔的后端拉动。
4、根据权利要求1-3中任一项所述的热插拔连接器，其特征在于，在所述活塞腔的后端还装有与所述插针保持导通的插头转接头。
5、根据权利要求4所述的热插拔连接器，其特征在于，在所述活塞腔的内壁还装有与所述插针的尾部紧密接触保持导通、并与所述插头转接头导通的导电簧片。
6、根据权利要求4所述的热插拔连接器，其特征在于，所述插针的尾部通过导线与所述插头转接头连接从而保持导通。
7、根据权利要求1所述的热插拔连接器，其特征在于，所述插座还包括导电的插座转接头、包住所述插孔及所述插座转接头的插座壳体；所述卡紧装置为装在所述插孔内壁、可与所述插针头部紧密接触并与所述插座转接头导通的插孔导电簧片。
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