CN1819367A - 用于连接导电体的插入/内孔连接器组件 - Google Patents

用于连接导电体的插入/内孔连接器组件 Download PDF

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CN1819367A CNA2006100029626A CN200610002962A CN1819367A CN 1819367 A CN1819367 A CN 1819367A CN A2006100029626 A CNA2006100029626 A CN A2006100029626A CN 200610002962 A CN200610002962 A CN 200610002962A CN 1819367 A CN1819367 A CN 1819367A
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Abstract

本发明公开并要求保护一种连接器组件。插入连接器包括由插头主体保持的至少一个导电端子，该插头主体包括头部和夹持部，该头部包括多个从头部径向地向外延伸的凸起部件。内孔连接器包括由插座主体保持的至少一个配对导电端子，该插座主体包括容纳部和夹持部，该容纳部适于容纳插入连接器的头部，并且包括多个适于与头部的凸起部件互锁的凹陷区域。插头主体优选地由相当硬质的塑料制成，并且插座主体由软质塑料制成。

Description

用于连接导电体的插入/内孔连接器组件
技术领域
本发明包括用于导电体的连接器，特别地，包括用于牵引车/拖车行业的连接器，以使连接器维持保护式接触。
背景技术
已经提出了多种用于连接导电体的连接器设计。许多这样的连接器在其设计所针对的应用中是非常有效的。不幸的是，当用作诸如长途运输半拖车式卡车等的重型设备的连接器时，设计为用于将导电体连接到家用插座的连接器不见得有效。用于这种用途的连接器必须是防水的，并且在振动等情况下必须是抗分离的。此外，这种连接器必须是结实的，以承受使用过程中的摩擦和其它有害接触。
用于半拖车或牵引车中的连接器经常用在这种车辆的电缆捆束组件中。这种连接器受到持续不断的振动的影响，并暴露于水、盐水、磨料等中。对于这种连接器而言，保持有效的电连接是至关重要的，以确保车辆的安全运行。这里所公开类型的连接器通常用于货车运输业中所谓的“半永久性”应用中，其中，重要的是，在通常是恶劣的条件下，该连接保持可靠地连接较长的一段时间。然而，也很重要的是，其能够没有太大困难地连接。那么，优选地，电连接器组件需要插入力，该插入力显著地小于使连接器的内孔部件与插入部件脱离所需要的力。
现有连接器的另一缺陷是它们的尺寸。具有7个0.180英寸插头的传统连接器通常为圆形并且直径至少为1.25英寸。然而，在拖车行业中需要具有较小形状系数的捆束连接器(harness connector)，特别地，需要具有7个0.180英寸针(pin)的连接器，该针的高度小于1.1英寸，优选地，小于1.05英寸。在该行业中对这种产品的需求众所周知已经至少15个月了。尽管存在这种需要，但是在本发明之前，传统的注射模塑工艺和连接器设计中的局限性使得减小连接器主体的尺寸是不可行的。例如，以前认为有必要将连接器主体设计为，在连接器中围绕通向端子的电线设置相当大的阻尼区(buffer zone)。其原因之一在于在注射模塑工艺过程中电线往往会移动。如果在模塑工艺中电线移动至过于接近连接器主体的表面，则制造工艺通常会使得电线穿过连接器的侧壁露出，导致该局部缺陷和失效。
现有技术连接器中的另一缺陷在于用于注射模具的注入点易于留下相当大的隆起，必须将其去除，从而增加了制造成本。
并且，尽管对用于半拖车或牵引车导电体的改进连接器的开发进行了许多尝试并且已经将许多工艺用于制造这些连接器，但所有的现有连接器均使用相同的材料用于插入和内孔连接器主体。典型地，使用按照肖氏硬度标度硬度为60A至70A的聚氯乙烯塑料(“PVC”)。
所有用于牵引车/拖车行业的主要商用连接器组件都需要单独的夹持器、针、或其它装置，以确保坚固的、密封良好的半永久性连接。由于夹持器笨重且使用不便，并且通常对于卡车司机来说，不容易使用，所以这些连接器存在严重的缺陷，导致了电气故障的高风险。因此，尽管有多种连接器可使用，但是在使用过程中，仍需要即使不使用外部夹持器，也可确保可靠防水接触以及提供可行的半永久性连接的导电体连接器。还需要具有减小了的形状系数的用于捆束组件(harness assembly)的连接器。
发明内容
本发明涉及一种半永久性连接器组件及其制造方法。为此，提供了一种包括插入连接器和内孔连接器的连接器组件。插入连接器包括由插头主体保持的至少一个导电端，该插头主体包括头部和夹持部(gripping portion)。该头部包括多个从头部径向地向外延伸的凸起部件。内孔连接器包括由插座主体保持的至少一个配对导电端，该插座主体包括容纳部和夹持部。该容纳部适用于容纳插入连接器的头部，并且包括多个适于与头部的凸起部件互锁的凹陷区域。当头部由容纳部容纳时，由插座主体保持的至少一个导电端子被设计为与插头主体的至少一个导电端子配对。
优选地，插头主体由相当硬质的塑料制成，插座主体由软质塑料制成。优选地，插头主体的硬度按照肖氏硬度标度大于约80A；更优选地，大于85A并小于100A；进一步优选地，约为90A或更高。优选地，插座主体的硬度小于约80A；更优选地，大于或等于约60A并小于或等于约80A；进一步优选地，约为75A。
凸起部件可包括，例如，多个锯齿形凸脊(raised ridge)。但是，也可采用其它形状。如附图中所示，多个凸起部件优选地包括D形密封圈作为最前面的凸脊。
在一个优选实施例中，头部优选地包括刮垢密封片，该刮垢密封片其末端从头部径向延伸，或从多个凸脊的尾部径向延伸。此外，容纳部优选地不具有相应的凹陷区域用于容纳该刮垢密封。
优选地，插头主体的头部和夹持部在注射模塑工艺中整体地形成。类似地，插座主体的头部和夹持部也优选地在注射模塑工艺中整体地形成。优选地，插入和插座主体的夹持部为彼此的镜像。在一特定优选实施例中，插头主体具有圆形的侧壁，该侧壁具有沿各个插头主体的主部长度延伸的侧肋。此外，插头插座主体优选地具有平形的顶部和底部。根据上述结构，一种采用0.180英寸针的半永久性7针连接器组件可制成高度小于1.100英寸，甚至小于1.05英寸，且在模塑工艺过程中不使电线移动到插头主体的表面。
通过下面结合附图的描述，将更好地了解本发明的其它目的、优势、以及期望的特征，在附图中，本发明的不同实施例将通过实例进行描述。然而，应该清楚地理解，附图只是用于说明的目的，并不用于限制本发明。
附图说明
图1是本发明的插入连接器的实施例的俯视图；
图2是图1的插入连接器的正视图；
图3是图2的放大视图；
图4是图1的插入连接器的立体图；
图5是图1的放大图；
图6是图1的插入连接器的侧视图；
图7是图6的放大图；
图8是本发明的内孔连接器的实施例的俯视图；
图9是图8的内孔连接器的正视图；
图10是图8的内孔连接器的局部剖视侧视图，其中，剖视示出了容纳部和端子；
图11是图8的内孔连接器的立体图；
图12是图8的内孔连接器的侧视图；
图13是内孔载杆头(female load bar head)的侧视图，该载杆头用于形成本发明的内孔连接器的一个实施例；
图14是图13的内孔载杆头的放大视图；
图15是图13的内孔载杆头的立体图；
图16示出用于制造本发明的内孔连接器的一个实施例的内孔载杆；
图17示出可用于制造本发明的连接器的一个实施例的注射模塑设备，其包括内孔载杆以及用于形成插头主体的模具下半部；
图18示出可用于制造本发明的连接器的一个实施例的注射模塑设备，其包括内孔载杆以及用于形成插头主体的模具下半部，其中，电缆、或电线在适当的位置，并且连接至内孔载杆；
图19示出可用于制造本发明的连接器的一个实施例的注射模塑设备，其中，已将模具密封并且已为注射作好准备；
图20示出在本发明的连接器，该连接器处于用于制造它的注射模具下半部中；以及
图21示出附着到制造工艺中所用的载杆的本发明的连接器。
具体实施方式
为了便于描述本发明，表示一个附图中的部件的任何参考材料将表示任何其它附图中的相同部件。将结合图1至图21描述本连接器组件的优选实施例。优选实施例的连接器组件包括可相互配对的插入连接器100以及内孔连接器200。
插入连接器100优选地包括由插头主体120保持的至少一个导电部件，例如，针110，该插头主体包括夹持部140和头部130。头部130包括远端190、近端191、以及多个从头部130径向地向外延伸的凸起部件。
在本实施例中，凸起部件包括D形密封圈160和多个锯齿形凸脊150。D形密封圈160优选地位于邻近头部190的远端、或前端，并且锯齿形凸脊150优选地接近D形密封圈160。如图5和图7所示，薄刮片170也优选地设置在头部130上，朝向其近端，即锯齿形凸脊150的尾部。
优选实施例的插入连接器100和内孔连接器200分别具有用于0.180英寸针110的标准7针端子布局以及配对的插口210。在其它实施例中，可采用更多或更少的导电端子。此外，在其它实施例中，针110可设置在内孔连接器200上，并且插口210可设置在插入连接器100上。插入连接器100和内孔连接器200的插头插座主体120、220优选地具有圆形侧壁，该圆形侧壁具有侧肋147、247，并且高度小于1.050英寸。插入连接器100和内孔连接器200的插头主体120、220还优选地包括应变消除特性，例如，位于各个插头主体的近端的多个径向延伸肋148、248，其中，电线180进入插头主体。(参见图1)
插头主体120和插座主体200优选地由PVC材料制成。但是，也可使用其它注射可模压塑料。此外，插头主体120优选地比插座主体220硬。此外，期望插头主体120由相当硬质的塑料制成，而插座主体220由软质塑料制成。优选地，插头主体120的硬度以肖氏A标度超过插座主体2205个点或更多点，更优选地超过10个点或更多点，进一步优选地超过15个点或更多点。一种优选的组合是硬度按照肖氏A标度为约90A的插头主体120和硬度约为75A的插座主体220。也可采用其它插头/插座硬度组合。次优选地，采用其中插头插座主体具有按照肖氏硬度标度超过85A的相同硬度的插入/内孔连接器组件。在这种情况下，不损坏连接器中的一个就不能解开该连接器组件。
插座主体200的硬度可低到60A，尽管与使用具有约70A至80A范围硬度、更优选地约72A至78A范围硬度的塑料相比，这是次优选的。
尽管PVC对于插头和插座主体都是优选的材料，但除了在市场中公知的PVC以外的材料，如果这些材料可适用于注射模塑以生产出在上述硬度范围内的插头主体，则可使用这些材料得到满意的结果。
内孔连接器200包括至少一个诸如插口210的配对导电端子、以及包括容纳部230和夹持部240的插座主体220。插座主体220的容纳部230适于容纳插入连接器100的头部130，并且包括多个适于与插入连接器的头部的凸起部件互锁的凹陷区域。因此，插入连接器100的头部130具有D形密封圈160、多个锯齿形凸脊150，则内孔连接器200的容纳部230将优选地包括凹部250、260，这些凹部被设计成可卸除地与头部的D形密封圈和锯齿形凸脊互锁。
容纳部230优选地不包括预先形成的凹部用于接受插头主体的薄刮片170。如上所述，插头主体120优选地由比插座主体220硬的材料制成。因此，当使插头主体120与插座主体220配对接合时，将薄刮片170压入插座主体的容纳部230的内部。插入连接器的薄刮片170和内孔连接器内部之间的这种接合有助于产生保护部件连接的密封。
在优选实施例中，无需太多的力就可使插入连接器100和内孔连接器200配对接合，但是在将它们接合之后，很难将它们分离，它们成为半永久性连接。此外，由插入和内孔连接器主体保持的导电端子是良好密封的，并且被保护不受部件的影响。然而，在不损坏连接器的情况下，仍然可将插入连接器100和内孔连接器200分离。此外，优选地将插头主体120和插座主体220优选地设计为接受夹持器，尽管夹持器不需要与本发明的连接器组件创建半永久性的密封良好的连接。然而，当使用夹持器时，连接器几乎不可分离，直到除去夹持器为止。此外，夹持器有助于将刮片咬入容纳部中，增加连接的有效性并且增加连接器抵御部件穿透的性能。一种诸如Phillips Industries HW-14夹持器的夹持器可结合所描述本发明的实施例一起使用。
下面转向本发明的制造方面(参见图16-21)，优选地，插头主体120的头部130和夹持部140在注射模塑工艺中整体地形成。相似地，插座主体220的头部230和夹持部240也优选地在注射模塑工艺中整体地形成。
自动射流器35吨垂直C形夹具注射模塑机可用于形成插头主体120和插座主体220。自动射流器优选地设置有往复工作台。注射材料优选地放置在加料斗中。优选地，在自动射流机上设置温度区如下：将区一、或尾部区(rear zone)设置在325华氏度，将区二、或筒体区(barrel zone)设置在325华氏度，将区三、或喷嘴区设置在375华氏度。
模具可由淬硬的A2工具钢制成，该工具钢经过热处理而具有约RC65的硬度。模具包括底部型基体(bottom mold base)和顶部型基体(top mold base)。基体优选地保持组合式模具，该组合式模具包括用于形成插头主体的腔部、用于形成径向肋的应变消除部、以及电线导轨部。该模具接受在模具组件中滑进滑出的载杆。
优选地，通过基于印刷加载结构(print load configuration)，将端子加载到载杆的预定位置上来开始该工艺。然后优选地，将载杆放置在模具空腔中。优选地，通过接触模具腔的壁将电线搓股和排列，并且将其紧推到载杆端子针(terminal pin)上。优选地，随后将结合材料(优选Weldon 2001)涂覆到与电线导轨接触的电缆外壳区域。
在关闭模具之后，机器注射熔融材料。初步注射优选地应该持续约5秒，之后应该施加二次注射压力约20秒。在该过程完成之后，在打开模具之前，模具优选地应该冷却约10秒。随后，当同一模顶接近另一模底之上时，然后优选地搁置模底，以继续冷却。之后，将载杆和模制的连接器从模具中取出，以再继续冷却三个周期，随后将载杆与连接器分开。
在优选实施例中，插头主体120和插座主体220的夹持部140、240具有平顶部145、245、平底部146、246、以及弯曲侧壁141、241。优选地，弯曲侧壁141、241沿其侧面具有横向、或纵向肋147、247。可以确信，在将模塑材料注入模具时，侧肋有助于引导模塑材料，所以侧肋在制造工艺中起到有益的作用。可以确信，这种引导效果有助于生成阻尼物(buffer)，该阻尼物有助于防止连接器的内部电线在注射模塑工艺过程中移向模具的边缘。因此，可以确信，侧肋在诸如本发明的连接器的具有减小了的形状系数的连接器中起到有益的作用。在模塑之前将电线180、280搓股也有助于防止它们在模塑过程中移动。
本发明的连接器具有侧肋并且通过注射模塑形成，所以，用于模具的注射点190、290位于两个肋之间沿连接器100、200的中心线，这是有益的。因为对于任何结块所遗留的程度而言这有助于减少除去注射模塑工艺所通常遗留的结块的需要，其位于这些肋之间，并且不对连接器的形状系数产生有害的影响。
插座主体220的容纳部230可通过使用内孔载杆头300形成。用于形成所述实施例的容纳部230的载杆头300优选地具有用于与内孔连接器的导电端子配对并将其保持在合适位置的突出物(参见图16-21)、远端390、近端391、D形密封圈360、以及3个锯齿形凸脊350。当制造内孔连接器时，最好是在部件完全冷却之前移除载杆。一旦部件完成冷却，则会变得很难与载杆分离。
用于形成一个优选实施例的具有标准布局的7个0.180英寸针的内孔连接器的载杆优选地设计为如图13-16所示，并且优选地具有以下尺寸：
头部长度：0.765英寸。
从远端到D形密封圈起点的距离：0.109英寸。
从远端到D形密封圈末端的距离：0.203英寸。
从远端到第一锯齿形凸脊起点的距离：0.343英寸。
从远端到第三锯齿形凸脊末端的距离：0.531英寸。
内半径：0.41英寸。
D形密封圈的高度：0.065英寸。
锯齿形凸脊的高度：0.055英寸。
优选地以类似的方式设计本实施例的插入连接器，以使插入和内孔连接器可以配对接合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种连接器组件，包括：
插入连接器，所述插入连接器包括由插头主体保持的至少一个导电端子，所述插头主体包括头部和夹持部，所述头部包括多个从所述头部径向地向外延伸的凸起部件；以及
内孔连接器，所述内孔连接器包括由插座主体保持的至少一个配对导电端子，所述插座主体包括容纳部和夹持部，所述容纳部适于容纳所述插入连接器的所述头部，并且包括多个适于与所述头部的所述凸起部件互锁的凹陷区域；
其中，由所述插座主体保持的至少一个导电端子被设计为当所述头部由所述容纳部容纳时，与所述插头主体的至少一个导电端子配对；以及
其中，所述插头主体由相当硬质的塑料制成，并且所述插座主体由软质塑料制成。
2.根据权利要求1所述的连接器组件，其中，所述插头主体的硬度按照肖氏硬度标度在约85A到约95A之间。
3.根据权利要求1所述的连接器组件，其中，所述插座主体的硬度按照肖氏硬度标度在约60A到约80A之间。
4.一种连接器组件，包括：
插入连接器，所述插入连接器包括由插头主体保持的7个导电端子，所述插头主体包括头部和夹持部，所述头部包括多个从所述头部径向地向外延伸的凸起部件；以及
内孔连接器，所述内孔连接器包括由插座主体保持的7个配对导电端子，所述插座主体包括容纳部和夹持部，所述容纳部适于容纳所述插入连接器的所述头部，并且包括多个适于与所述头部的所述凸起部件互锁的凹陷区域；
其中，由所述插座主体保持的所述7个导电端子被设计为当所述头部由所述容纳部容纳时，与所述插头主体的所述7个导电端子配对；以及
其中，所述插头主体和所述插座主体都具有基本上平形的顶部、基本上平形的底部、以及圆形的侧壁，所述侧壁具有侧肋；以及
其中，所述插头主体以及所述插座主体都具有不超过1.10英寸的高度。
一种用于牵引车/拖车行业的电缆捆束，包括：
插入连接器，所述插入连接器包括由插头主体保持的至少一个导电端子，所述插头主体包括头部和夹持部，所述头部具有远端和近端，并且包括邻近其远端的D形密封圈和多个位置靠近所述D形密封圈的锯齿形凸脊；
其中，所述插头主体由相当硬质的塑料制成。
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