CN1444312A - 双曲面电接触器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双曲面插座，它包括由金属或其它适宜的导电材料制成的管体，管体的一端最好有一个确定出入口的唇部以接受匹配的针型端子，管体的另一端有一个终端器用以接入电路板或者其它装置。管体包含多根导线，这些导线的末端分别与管体内端、外端的内表面永久地可传导地连接，导线与管体纵轴成角度放置以形成单叶双曲面形状。本发明采用了一个心轴用来在插座的制造过程中为管体内的导线起定向作用。该心轴在导线安装完毕后仍然保持与管体的连接，并且该心轴用作管体与不同类型终端器的连接针。这一特征使得通过滚轧、压接、锻压等改变管体形状的方法，在导线与管体及心轴之间获得永久性的传导连接。

Description

双曲面电接触器
相关申请的交叉参考
本申请是2002年2月28日递交、名称为“双曲面电接触器”、申请号为U.S.No.10/084,877的美国专利申请的继续申请，该申请的内容被本发明所包含。
发明背景
双曲面电接触器或插座以其可靠性、抗震性、易插入性、低电阻和高插拔次数而著称。一个传统型的双曲面插座包括一个两端开口的内部管状套筒，该套筒共轴放置在构成外壳的两个柱型部分中。其中一个柱型部分外壳的远端被加工为槽状，以便通过焊接或折压而永久性地将导线固定在电接触器上。亦可将此远端加工为针状，使其可以被焊接到或压入至电路板上，或者可通过将导线缠绕而将它们固定在针上。另一个柱型部分外壳的近端保持敞开，以便安装配套连接件或器件的匹配钉。多根不固定的导线以单叶双曲面的形式布置在内部套筒内。在内部套筒的两端，导线向外弯转180度，以便轴向地在内外套筒间折返。因此导线端部通过在导线与内外套筒间的压入配合而固定在内部套筒的两端，如现有技术图1所示。用于提供机械和传导联接的诸如滚轧、压接、锻造等适宜的方法可将外套筒固定在内套筒的轴中心处或其附近。这种接触器的构造已经被运用了很多年，它的装配复杂，并需要使用昂贵的精加工零件。另外，由于导线压入配合固定的特性，所以导线从内外套筒中脱落出来的现象是常见的，尤其是在接触器的使用过程中，这将造成使用接触器的装置产生磁场失效。此外，这种磁场失效会对匹配的插入式连接件造成损害，进而使得应用此接触器的整个系统的维修范围和维修费用增加。另外，由于内外圆柱部分的共轴布置以及被固定的导线，所以该接触器的直径将大于其他类型的接触器，因而不能用于接触器使用密度较大或上述对微型化提出要求的场合。现有技术的示例如美国专利3,107,996、3,229,356、3,470,527和6,102,746。
因此，对于在要求更短中心间距的应用场合，提供一种具有较小外径的双曲面插座将是很有益处的。同时，通过去掉不必要的部件，并通过采用永久的传导连接方式将接触导线安置在接触器本体中形成双曲面接触区以提高组装效率，从而降低生产成本也是有用的。此外，如果提供一种可以单独制造的插座，其随后可以匹配不同种类的终端装置而不仅仅是固定的一种，那也将是很有好处的。当然，如果插座对昂贵机加工部件的需求减小或消除，那也将是有用的。
发明概要
本发明提供了一种双曲面插座，其应用自动化高速生产工艺而以成本有效的方式被制造，同时可以根据用户的需要而将插座安装在不同类型的终端装置上。插座包括一个由金属或其他适合的导体材料制成的管体，最好在其一端有一唇部，该唇部确定出一个用于安置匹配针型端部的入口，在另一端是预先制定好结构的终端器以便将插座连接到电路板或其他器件上。管体包含有多根导线，它们的两端通过焊接或其它传导的方式永久地连接在位于或靠近管体的内外端部的相应的内表面上，并倾斜布置以形成单叶双曲面形状。管体最好使用深冲压方法生产，这样产品会比传统采用精加工方法制成的部件便宜。导线最好使用激光焊接法，使其永久并直接地连接到管体的内部。这样，就不需要像传统双曲面那样使用额外的套筒或管道来固定接触导线。因此，对于一定的额定电流而言，这种新型插座的直径与现有传统双曲面插座相比，将有明显的减小，并且随着直径的减小，这种新型双曲面插座将可以更大密度地使用在如连接器、电路板等器件和装置中。
插座的制造可以通过高速自动化设备完成，并可保证接触导线牢固地连接在管体内。这种新型插座的优点之一是，包含有焊接或其他方法永久、传导性地连接的导线的管体，可以做为一个子部件，称为导线接触部件，其与终端器部分分开制造。因而，同一个导线接触部件可以根据不同的应用需求而与不同种类的终端器相连。典型的终端器有咬口型、焊杯型、针型或面板型。由于其结构的特点，终端器最好采用深冲压工艺制造，这同样可以比传统构造中采用精加工部件节约成本。
根据本发明的一个方面，采用了一根心轴，用来在插座的制作过程中为管体中的导线起定向作用，在接触导线安装完毕后，此心轴仍然保持与管体的连接，并用作连接针以和不同种类的终端器相连接。最好通过滚轧、压接、型锻等适宜的方法而改变管体的形状，从而本发明的这一特征可提供导线与管体以及导线与心轴的传导的和永久的连接。
附图简介
通过下面结合附图的详细说明，本发明将被更加充分地阐述，其中：
图1是现有技术中双曲面插座的剖面图；
图2是本发明的双曲面插座的剖面图；
图3是图2所示双曲面插座的端视图；
图4是图2所示双曲面插座中的管体部分的侧视剖面图；
图5是在图2所示新型插座的制造过程中用到的心轴的侧视图；
图6是被插入到管体后的心轴的侧视剖面图；
图7是将导线定位于管体一端的侧视剖面图；
图8是将导线定位于管体另一端的侧视剖面图；
图9是示出了导线角取向的侧视剖面图；
图10是咬口型终端器的侧视剖面图；
图11是针型终端器的侧视剖面图；
图12是面板式垫型终端器的侧视剖面图；
图13是示出了安装片的侧视剖面图；
图14是图13所示部件的端视图；
图15示出了根据本发明另一实施例的插座；
图16是根据本发明一最佳实施例的插座的剖面图；
图17是应用于图16所示插座中的管体的一最佳实施例的剖面图；
图18是应用于图16所示插座中的心轴的一最佳实施例的侧视图；
图19是应用于图16所示插座中的咬口型终端器的剖面图；
图20是应用于图16所示插座中的针型终端器的剖面图；
图21是应用于图16所示插座中的面板式垫型终端器的剖面图；
图22是应用于图16所示插座中的固定夹的示意图；
图23是将心轴和导线插入管体后的剖面示意图；
图24A是心轴和导线在管体内的剖面示意图，展示了导线通过管体反向端的内部形变而固定在反向端；
图24B是图24A的断面端视图；
图25是心轴固定在管体中的某个位置处的剖面图；
图26是管体与心轴固定的剖面图；
图27A是管体与置于其中的心轴的侧视图，其中显示了管体反向端的外部形变；
图27B是心轴和导线置于管体内的剖面图，导线被固定在管体的反向端内；
图27C是图27A的剖面端视图；
图27D是管体与心轴固定的剖面图；
图28A是剖面图，示出了管体反向端的变形以使导线可以纵向移动；
图28B是图28A的剖面端视图。
发明详述
如图2和图3所示，按照本发明，插座包括一个由适宜的金属材料或其他导体材料制成的管体10，在管体上有一个确定了孔14的唇部12，孔14用以接受匹配的针型端子。管体还包括一个终端器16，用来连接到电路板或其他设备上。管体内包含多根导线18，它们的两端通过焊接或其他传导的方式永久地连接在管体相应的内端和外端，并且导线与纵轴成倾斜关系地排列以形成双曲面形状。在图示装置中，管体10通过滚轧、压接、锻压等适宜的方法而与终端器在结合点17结合，以提供机械和传导连接。
下面将结合附图4-9对插座的制作方法进行描述。图4展示了管体10，其最好具有唇部12。在图5中显示了心轴20，其沿着圆周等距分布有纵向导线接收槽22。管体10被套放在心轴10外，并且用夹钳24固定，如图6所示。导线18被插入相应的凹槽22中，使得导线外端与唇部12的内环表面邻接。参照图7，导线的上端最好通过激光焊接或者其它适宜的方法而永久地可传导地连接到管体的毗邻唇部12的内壁部分，以便将导线端连接到管体的外端部分上。用于在规定部位提供焊接点的激光焊接是通过相对于管体外端而设置的一个或多个焊接头28而提供能量的。
可以理解，心轴和管体能够在各个方向上相对移动。可将心轴固定，而管体相对其移动。也可将管体固定，而心轴在里面移动。或者使心轴和管体相互移动。这些不同的移动方式由所使用的特定的装配机械决定。
在导线18的上端被永久地可传导性地固定后，相对移动管体和心轴，使得导线较低端设置在管体的内端，如图8所示。管体和心轴按预定的角度范围相对旋转，以使导线18产生如图9所示的倾斜方向。导线的较低端最好通过激光焊接或者其它适宜的方法，而被永久地可传导性地固定在管体的对应壁部，随后使管体和心轴分隔开。管体中倾斜放置的导线就形成了双曲面形状，通过将针型端子插入插座来提供电连接。
通过焊接或其它方法永久地可传导地将双曲面形连接导线固定在管体10之中，并通过滚轧、压接、型锻或其它适宜的方法将管体10与终端器16机械地、电气地结合在一起。可以采用不同类型的终端器以满足特定的需要。例如，终端器可以是图2所示的焊杯型，图10所示的咬口型，图11所示的针型，或者图12所示的面板式垫型。在一个替换构造中，终端器可以和管体整体成形。
插座通常具有一个或多个固位元件以将插座固定在机架或容座中。在图13和14中，固位元件的形状为翼状或向外张角的片状，用以将插座定向并锁定在相应的机架中。这些翼片可以和管体10为一整体，也可以以可分离部件的形式安装到管体上。固位元件也可以采用倒钩状、肋状等公知形式。
如前所述，管体10上有一唇部，其确定出一个在匹配针插入插座期间用于安置并引导匹配针的入口。唇部的另一个优点是可以保护入口处的导线18在匹配针插入插座时免受损害。在发明的另一实施例中，唇部可以省略，如图15所示。
新型插座可以采用电气技术领域公知的各种材料制成。例如，管体可以采用镀金铜合金，导线也可采用镀金铜合金。可根据用户特定的要求和规格而选取电镀或非电镀材料。
本发明的插座较现有技术有许多优点。接触导线直接与管体内部永久、传导地连接，而不象传统双曲面接触器那样需要额外的套筒或管道来固定接触导线。因此，这种新型插座的直径与现有传统双曲面接触器相比，在一定的额定电流下将有明显的减小。插座直径的减小，将缩短在连接器、电路板或其它器件的绝缘材料中安装插座所必需的中心间距，这一点对于微型化的电子集成是大有好处的。
插座的管体可以采用深冲压工艺制成，这将比传统结构中所采用的精加工零件更便宜。由于传统双曲面接触器中整体形成的两个180度的反向弯头在本发明中被去除了，所以这种新型插座中导线的使用量得以减少。再加上不需要额外的套筒，所以这种新型插座的生产成本要低于传统型双曲面插座。
本发明在装配技术中采用了激光焊接，它不象传统双曲面插座那样需要依赖在最后装配中对松散、未固定导线的固定，因而它适用于可以保证导线牢固固定、产品耐用的大批量自动化生产过程。以上诸因素可以起到提高产量及降低成本的作用。
本发明一个特别的优点是，新型插座包括一个可以单独制造的终端器，该终端器可以连接到管体，即导线接触部件上，管体内含有通过焊接或其他方法永久、传导地连接在其内的导线。因此，同一个导线接触部件可以和不同类型的终端器连接，这样可以简化产品库存和制造要求，因此也就起到了降低成本的作用。
从图16开始显示了本发明的一个优选实施例，其中在接触导线的装配过程中使用心轴，该心轴作为所制作的插座的一部分并用以连接不同的终端器。参照图16-18，由适宜金属或其它导电材料制成的管体50，其具有确定出一个孔的外端反向结构52，该孔用以接受匹配针型端子。通过滚轧、压接、型锻或其它适宜的方法使管体50的外端53与心轴56的一端54在接合点58处相连接，使得在管体与心轴的匹配端之间具有机械的及传导性的接合。可与管体相连接的心轴端54具有环形凹槽60，管体的对应部分被压接或固定在凹槽60中。管体50包含多根导线62，这些导线的一端永久地可传导地固定于管体的反向端52上的环形槽51中，另一端位于管体与心轴匹配端之间。这些导线相对于纵轴倾斜设置以形成如上所述的双曲面形状。心轴的外端64被构造以安置终端器68，该终端器68带有匹配端70，通过滚轧、压接、型锻或其它适宜的方法将匹配端70与心轴端64相结合。上述终端器的对应部分被压接或固定在接合点65处的心轴的环形槽66中。如图22所示，固位环或夹钳72安装在心轴56上，夹钳带有一个或多个向外张角的翼片74，以便为插座定位并将其锁定在相应的机架中。终端器68的外端可以为不同类型以满足特定的需要。例如，终端器可以是图16所示的焊杯型，图19所示的咬口型，图20所示的针型，或者图21所示的面板式垫型。
从图18可以清楚看出，沿心轴56长度方向纵向分布有多个凹槽76。在图示实施例中，六个凹槽或沟围绕着心轴的圆周等距设置。在插座的装配过程中将导线放置于相应的凹槽76中，后面将会详细描述。
图16所示优选实施例中的插座的制作方法将结合图17-28进行描述。图17显示了具有反向端52和管形对置端53的管体50。图18显示了心轴具有等距分布于其圆周上的纵向线槽76。心轴具有一个第一端54和一个第二端64，在两端上分别具有一个环形凹槽60和66。可以采用与前述图6相似的方法，用夹爪将管体50固定放置在心轴上。如图23所示，导线78被插入心轴56的相应凹槽76中的某个位置，在该位置处导线的外端抵靠在反向端52的内部环形槽51上。如图24A和24B所示，在反向端通过堆叠、压接或其他适宜的方法，将导线机械及电气地固定在合适的位置。在这个实施例中，对反向端采取堆叠、压接或其他适宜的方法，以便将管的一端变形为导线之间的区域。堆叠、压接或其他适宜的方法可以通过合适的工具而实现，如扩张式冲压机，它可以从反向端的内部向外部施加力。
接下来，管体50和心轴56彼此相对移动以将心轴放置在管体的相对端，如图25所示。管体和心轴在预定的角度范围内相对旋转，以使导线78角定向。导线78的端部被永久地传导地固定在管体和心轴的相应部分上的环形凹槽66内。如图26所示，管体50通过堆叠、压接或其他适宜的方法在结合点67处固定在心轴的凹槽66内，从而将心轴端固定在管体上并将导线固定以使其保持双曲面接触形状。
如前所述，在装配过程中，心轴和管体可以以不同的方式相对移动。例如，心轴固定，管体相对其运动。或者管体固定，心轴在其内移动。另外的选择是，心轴和管体均移动。这些不同的相对移动方式由装配过程中所使用的特定机械所决定。
可以理解，在如图16所示的优选实施例中，可以不采用焊接工艺。导线被机械地连接到管体上。因而，插座和与其相连的心轴可以以同一方式制造，而不同种类的终端器可以与心轴的匹配端相连以满足用户的需要。由于终端器可以单独制造，并且可以根据需要通过心轴与插座相连，所以没有必要生产具有不同终端器的不同插座。这样，心轴在插座中既是组装工具，也是连接部分。心轴参与了终端器的装配步骤，心轴的外端可与不同类型的终端器相连接。终端器可以是如上所述的不同类型，也可以根据用户的应用而选取其他类型。
在上述装置中，插座通常具有一个或多个固位机构或部件，用于将插座固定在机架或容座中。如图22所示，固位机构或部件可以是一个固定环或夹片72，在其上具有一个或多个向外张开的小片74或其他固定元件，从而将插座定向并锁定在相应的机架或容座中。固位元件也可以采用倒钩状、肋状等形式，并可以被设置在一个单独的支撑结构上，或者可以如图所示被整合在管体50上。
在图27A-27D所示的另一实施例中，通过可以从反向端外侧向其内侧施加内向力的工具，管体的反向端被外向堆叠、压接或固定在接合点69上。
在图16所示的另一实施例中，导线可以如图28A、28B所示那样通过堆叠、压接或其他适宜的方法固定在管体的反向端，使得导线既可以保持与管体的传导连接，又可以保证能够纵向移动以适应导线在接触工作时，特别是高电流情况下发热所产生的热膨胀。
导线在管体的两端按照上述堆叠、压接或其他适宜的方法固定并不可移动，且保持与管体和心轴的传导连接。另一种选择是，导线在管体的两端以堆叠、压接或其他适宜的方法固定并保证与管体的传导连接，但同时可以纵向移动以适应热膨胀。
在一些情况下，例如在需要满足特殊的规格和性能要求的场合，可以按照前述实施例，将导线焊接在管体的一端或两端上。
本发明并不局限于以上列举描述的具体实施方式，本领域的技术人员可以在不背离本发明的精神和超出本发明实质范围的基础上作出各种修改。

Claims (40)

1、一种插座，包括：
管体，其由导电材料制成，并包括一个外端和一个内端；
多根导线，其第一端固定于管体外端的内表面上，其第二端固定于管体内端的内表面上；
所述导线彼此间隔排列，并相对于管体纵轴倾斜设置以形成双曲面形状；以及
终端器，其位于所述管体的内端。
2、按照权利要求1所述的插座，其特征在于，所述管体外端具有一个环形区域，所述环形区域确定出一个供所述导线第一端抵靠的止挡部，同时也确定出一个用于匹配针的入口，并在匹配针插入时对所述导线第一端起保护作用。
3、按照权利要求1所述的插座，其特征在于，所述环形区域由所述管体的一反向外端确定。
4、按照权利要求1所述的插座，其特征在于，所述环形区域由位于所述管体外端的一唇部确定。
5、按照权利要求1所述的插座，其特征在于，所述终端器有一个与匹配的电气装置相结合的构件。
6、按照权利要求1所述的插座，其特征在于，所述终端器包括一个心轴，其一端与所述管体的内端相连接。
7、按照权利要求1所述的插座，其特征在于，所述终端器包括一个心轴，其一端与所述管体的内端相连接，其外端可与终端器的一端相连接。
8、按照权利要求5所述的插座，其特征在于，所述终端器与管体相连接。
9、按照权利要求5所述的插座，其特征在于，所述终端器与所述管体是一个整体。
10、按照权利要求5所述的插座，其特征在于，所述终端器包括一个焊杯。
11、按照权利要求5所述的插座，其特征在于，所述终端器包括一个咬口连接件
12、按照权利要求5所述的插座，其特征在于，所述终端器包括一个针型端子。
13、按照权利要求5所述的插座，其特征在于，所述终端器包括一个面板式垫。
14、按照权利要求1所述的插座，其特征在于，所述管体由镀金铜合金制成。
15、按照权利要求1所述的插座，其特征在于，所述管体经过深冲压加工制成。
16、按照权利要求1所述的插座，其特征在于，所述终端器经过深冲压加工制成。
17、按照权利要求1所述的插座，其特征在于，所述导线由镀金铜合金制成。
18、一种制作插座的方法，包括以下步骤：
提供一个由导电材料制成的管体，其具有一个外端和一个内端；
提供多根导线，其围绕一圆周而设置；
将所述导线放置在所述管体内；
将所述导线的第一端固定到所述管体的外端的内表面上；
相对于所述管体旋转所述导线以形成双曲面形状；
将所述导线的第二端固定到所述管体的内端的内表面上。
19、按照权利要求18所述的方法，包括将一个终端器固定到所述管体的内端的步骤。
20、按照权利要求18所述的方法，其特征在于，所述管体通过深冲压加工而制成。
21、按照权利要求19所述的方法，其特征在于，所述终端器通过深冲压加工而制成。
22、按照权利要求19所述的方法，其特征在于，所述终端器和所述管体通过深冲压加工而制成。
23、按照权利要求18所述的方法，其特征在于，所述固定步骤采用了激光焊接。
24、按照权利要求18所述的方法，其特征在于，所述固定步骤采用了管体的机械变形。
25、一种制作插座的方法，包括以下步骤：
提供一个由导电材料制成的管体，其具有一个外端和一个内端；
提供一根具有第一端和第二端的心轴；
提供多根导线，它们围绕着所述心轴的圆周而设置；
相对移动所述心轴和所述管体到某一位置，使得所述导线的第一端排列在所述管体的外端，并邻接所述管体的一内表面；
将所述导线的第一端固定到所述管体上；
相对所述管体旋转并纵向移动所述心轴，使得所述导线形成双曲面形状；
将所述导线的第二端固定在所述心轴与所述管体内端的对应内表面之间。
26、按照权利要求25所述的方法，其特征在于，所述固定步骤采用了管体的机械形变。
27、按照权利要求25所述的方法，包括将心轴固定到所述管体内端的步骤。
28、按照权利要求25所述的方法，包括将终端器固定到所述心轴的步骤。
29、按照权利要求25所述的方法，包括将心轴的第一端固定到所述管体内端的步骤。
30、按照权利要求29所述的方法，其特征在于，所述终端器被固定到所述心轴的第二端上。
31、按照权利要求25所述的方法，其特征在于，所述心轴具有若干沿其长度纵向形成并围绕其圆周等距分布的凹槽，所述导线被安置在所述心轴的相应凹槽中。
32、按照权利要求25所述的方法，其特征在于，所述固定步骤包括将所述导线的第一端和第二端传导性地固定在所述管体上，并且所述导线的第一端和第二端中至少有一端被机械地固定到管体上，使得所述导线可以纵向移动。
33、按照权利要求25所述的方法，其特征在于，所述固定步骤包括将所述导线的第一端和第二端传导性地固定在所述管体上，使得所述导线的第一端和第二端可以纵向移动。
34、一种插座，包括；
管体，其由导电材料制成的，并包括一个外端和一个内端；
多根导线，其第一端固定在所述管体外端的内表面上，其第二端固定于所述管体内端的内表面上；
所述导线彼此间隔排列，并相对于所述管体的纵轴倾斜设置，从而形成双曲面形状；以及
一个心轴，其一端固定到所述管体的内端，其外端与一个终端器端部相连，所述终端器具有与匹配的电气装置相结合的构件。
35、按照权利要求34所述的插座，其特征在于，所述管体外端具有一个环形区域，所述环形区域确定出一个供所述导线第一端抵靠的止挡部，同时也确定出一个用于匹配针的入口，并在匹配针插入时对所述导线第一端起保护作用。
36、按照权利要求34所述的插座，其特征在于，所述环形区域由所述管体的一反向外端所确定。
37、按照权利要求34所述的插座，其特征在于，所述终端器端部包括一个焊杯。
38、按照权利要求34所述的插座，其特征在于，所述终端器端部包括一个咬口连接件。
39、按照权利要求34所述的插座，其特征在于，所述终端器端部包括一个针型端子。
40、按照权利要求34所述的插座，其特征在于，所述终端器端部包括一个面板式垫。
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