CN202159839U - 具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置，包括基座组合、安装底板，在基座组合上设有限位孔，限位孔的内侧为喇叭状结构的弹簧限位孔，在安装底板上设有与限位孔位置对应的通孔，在弹簧限位孔及通孔之间设有浮动弹簧，浮动弹簧的前端落入弹簧限位孔中；另设有弹簧支撑柱，弹簧支撑柱穿过限位孔、浮动弹簧及通孔，并将它们连接在一起。本实用新型采用弹簧支撑柱和浮动弹簧实现了基座组合在安装底板上的软连接，实现了基座组合的浮动功能，结构简单，设计合理，能实现插接平面及插接方向的位置误差补偿，实现了任意方向上的角度误差补偿，功能完备，容错能力强。

Description

具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置

技术领域

本实用新型涉及一种连接器技术领域，尤其是一种具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置。

背景技术

为解决机箱机柜连接器多维度插接位置误差的自动补偿问题，已有多种插接误差自动补偿装置，如弹簧悬挂式插接误差自动补偿装置、滑动触点式插接误差自动补偿装置、轴向弹簧式插接误差自动补偿装置等。但是，这些插接误差自动补偿装置都存在着诸多问题，如：1、只能实现二维插接误差的自动补偿功能。如弹簧悬挂式插接误差自动补偿装置只能实现XOY平面（即插接平面）插接误差的自动补偿，对Z轴方向（即插接方向）的误差则无法补偿。而轴向弹簧式插接误差自动补偿装置则只能实现Z轴方向（即插接方向）的误差补偿，对XOY平面插接误差的自动补偿则无能为力；2、只能实现XOY平面角度偏移误差补偿，无法实现非XOY平面角度偏移误差的补偿；3、无法保证连接器在工作状态下能完全插合到位。所以，目前亟待解决的问题是提供一种容错能力较强，不仅能实现XOY平面插接误差补偿和XOY平面角度偏移误差补偿，还能实现Z轴方向插接误差补偿、非XOY平面角度偏移误差补偿以及保证连接器在工作状态下完全插合的多维度插接位置误差自动补偿装置。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置，它结构简单、插接误差自动补偿能力强，可靠性高，以克服现有技术的不足。

本实用新型是这样实现的：具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置，包括基座组合、安装底板，在基座组合上设有限位孔，限位孔的内侧为喇叭状结构的弹簧限位孔，在安装底板上设有与限位孔位置对应的通孔，在弹簧限位孔及通孔之间设有浮动弹簧，浮动弹簧的前端落入弹簧限位孔中；另设有弹簧支撑柱，弹簧支撑柱穿过限位孔、浮动弹簧及通孔，并将它们连接在一起，在弹簧支撑柱的顶部设有防脱盘，弹簧支撑柱的末端为螺柱，弹簧支撑柱与限位孔之间为间隙配合。

限位孔及通孔的数量相同，均为两个以上；并且每个限位孔及通孔都设有一个对应的浮动弹簧及弹簧支撑柱。

在浮动弹簧与通孔之间设有弹簧支撑圈，弹簧支撑柱穿过弹簧支撑圈，浮动弹簧的末端落入弹簧支撑圈中。

在限位孔的外侧设有防脱槽，弹簧支撑柱的防脱盘落入防脱槽中；防脱盘的外径小于防脱槽的内径，并大于限位孔的内径。

由于采用了上述的技术方案，与现有技术相比，本实用新型采用弹簧支撑柱和浮动弹簧实现了基座组合在安装底板上的软连接，实现了基座组合的浮动功能，结构简单，设计合理，能实现插接平面及插接方向的位置误差补偿，实现了任意方向上的角度误差补偿，功能完备，容错能力强；能保证工作状态下连接器能够完全插合到位，可靠性高；安装时只需用紧固件将其固定安装在相应的安装板上即可，安装与维护方便。本实用新型结构简单，成本低廉，适用范围广，使用效果好。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的组装示意图；

图3为本实用新型的基座组合、浮动弹簧和支撑圈的组装示意图；

图4为本实用新型的基座组合的结构示意图；

图5为本实用新型的弹簧支撑柱的结构示意图。

图6为本实用新型的弹簧支撑圈的结构示意图。

图7为本实用新型的插接方向插接误差补偿原理图。

图8为本实用新型的对接插座的结构示意图；

图9、图10为本实用新型的插接平面插接误差补偿示意图；

图11为本实用新型的非插接平面角度偏移误差补偿示意图；

图12为本实用新型的非插接平面角度偏移误差补偿插接示意图。

具体实施方式

本实用新型的实施例：具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置的结构如图1所示，包括基座组合2、安装底板5，在基座组合2上设有4个限位孔2-3，限位孔2-3的内侧为喇叭状结构的弹簧限位孔2-4，在限位孔2-3的外侧设有防脱槽2-2；在安装底板5上设有4个与限位孔2-3位置对应的通孔5-1，在每个弹簧限位孔2-4及通孔5-1之间设有浮动弹簧3，在浮动弹簧3与通孔5-1之间设有弹簧支撑圈4，浮动弹簧3的前端落入弹簧限位孔2-4中，其末端落入弹簧支撑圈4中；另设有弹簧支撑柱1的结构如图5所示，支撑柱1的顶部为防脱盘1-1，弹簧支撑柱1的末端为螺柱1-3，弹簧支撑柱1穿过限位孔2-3、浮动弹簧3、弹簧支撑圈4及通孔5-1，并将它们连接在一起，弹簧弹簧支撑柱1与限位孔2-3之间为间隙配合，弹簧支撑柱1的防脱盘1-1落入防脱槽2-2中；防脱盘1-1的外径小于防脱槽2-2的内径，并大于限位孔2-3的内径；基座组合2中传输模块2-5的引出线从安装底板5的出线孔5-2中引出。

安装完毕后，浮动弹簧3处于受压变形状态，其对基座组合2将产生一个预定的压力；由于所述基座组合2上限位孔2-3的孔径ΦB1小于弹簧支撑柱1上防脱盘1-1的直径ΦA，即ΦB1<ΦA，因此，弹簧支撑柱1的防脱盘1-1无法穿过基座组合2的限位孔2-3。所以，安装完毕后，基座组合2在浮动弹簧3的弹力和弹簧支撑柱1上防脱盘1-1的共同作用下，保持在一个特定位置。此时，基座组合2上防脱槽2-2的A面与弹簧支撑柱1上防脱盘1-1的B面紧紧贴合在一起。

如图3所示，所述浮动弹簧3的一端安装在基座组合2的弹簧限位孔2-4中，另一端安装在弹簧支撑圈4的弹簧限位孔4-1中；所述基座组合2的弹簧限位孔2-4呈喇叭状，所以浮动弹簧3可以在基座组合2的弹簧限位孔2-4孔中偏移一定角度而不至于被卡死。 

结合图4和图5，所述基座组合2中防脱槽2-2的直径为ΦA1、限位孔2-3的直径为ΦB1；所述弹簧支撑柱1中防脱盘1-1的直径为ΦA，限位柱1-2的直径为ΦB；所述尺寸满足如下要求：ΦA>ΦB1、ΦA1-ΦA≥ΦB1-ΦB，本实用新型在XOY平面上的最大插接误差补偿值就是ΦB1-ΦB的值。

如图7所示，所述基座组合2在受到力F_Z时，如该力大于浮动弹簧3产生的弹力，则基座组合2将在力F_Z的作用下移动，此时，基座组合2上防脱槽2-2的A面与弹簧支撑柱1上防脱盘1-1的B面，基座组合2就可以在Z轴方向上实现其位置误差自动补偿功能，补偿值为a。

为了更好地说明本实用新型的实施方式，现引入图8。如图8所示，本实用新型的对接插座由座体6、导向柱6-1和传输模块6-2三部分组成，插座通过导向柱6-1固定安装在插座安装底板6-3上。导向柱6-1被设计成在插接时其上圆锥面6-4首先与本实用新型中基座组合2上导向孔2-1插接。

由于本实用新型以及与其对应的插座是分别安装在安装底板5和插座安装底板6-3上的，所以，它们之间的位置关系将直接决定本实用新型与其对接插座的插接状态，这些位置关系包括平行和倾斜。

当安装底板5与插座安装底板6-3的位置关系为平行时，插头插座的位置关系可能存在如下两种状态：1、插头插座的接插中心轴完全重合。此时，本实用新型无须利用其在插接平面（以下用XOY平面代替说明）上的插接误差自动补偿功能即可与对应的插座顺利插接，这种情形下，本实用新型只在Z轴方向上实现其插接误差自动补偿功能；2、插头插座的接插中心轴平行。此时，本实用新型将在XOY平面上和Z轴方向实现其插接误差自动补偿功能，以保证本实用新型和对接插座的顺利插接。

当两块安装板的位置关系为倾斜时，本实用新型将在非XOY平面和Z轴方向上实现其插接误差自动补偿功能，以保证本实用新型和对接插座的顺利插接。

结合图9和图10，当本实用新型的插接中心轴Z_A与其对接插座的插接中心轴Z_B不重合（即两中心轴存在距离a和b），且本实用新型的X_A轴与对接插座的X_B轴存在一定夹角β时，在插接过程中，插座中导向柱6-1的圆锥面6-4将首先与本实用新型中基座组合2上导向孔2-1的孔壁接触，此时，导向柱6-1的圆锥面6-4将对导向孔2-1的孔壁上产生一个正压力F1。该正压力F1在Z轴和XOY平面上分别产生Fz和Fxoy两个分力，分力Fz使插座继续插入本实用新型，而分力Fxoy则使本实用新型中的基座组合2产生滑移和旋转，直至导向柱6-1的圆柱段插入导向孔2-1的圆柱段，从而实现XOY平面内位置误差的自动补偿。

在基座组合2进行滑移的过程中，弹簧支撑柱1上防脱盘1-1的B面与基座组合2上防脱槽2-2的A面始终紧贴在一起，而浮动弹簧3与基座组合2上弹簧限位孔2-4端面接触的一端则在弹簧限位孔2-4的作用下产生偏移。

结合图11和图12，当本实用新型的插接中心轴Z_A与其对接插座的插接中心轴Z_B存在一定夹角β时，在插接过程中，对接插座上距离基座组合2最近一端的导向柱6-1的圆锥面6-4将首先与本实用新型中基座组合2上导向孔2-1的孔壁接触，此时，导向柱6-1的圆锥面6-4将对导向孔2-1的孔壁上产生一个正压力F1。该正压力F1在Z轴和XOY平面上分别产生Fz和Fxoy两个分力，分力Fz使本实用新型中的基座组合2发生偏转并使对接插座继续插入本实用新型，而分力Fxoy则使本实用新型中的基座组合2产生滑移和旋转，直至导向柱的圆柱段插入导向孔2-1的圆柱段，从而实现非XOY平面内位置误差的自动补偿。在这种状态下，本实用新型与对接插座插接到位后，本实用新型将在对接插座的作用下将始终保持在一种偏斜状态。

另外，在本实用新型所述的一种具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置中，浮动弹簧3产生的初始压力始终大于本实用新型与对接插座的最大插入力，所以，只有在本实用新型与对接插座完全插合到位并继续插入时，基座组合2的浮动功能才开始发挥作用。即当弹簧支撑柱1中防脱盘1-1的B面与基座组合2中防脱槽2-2的A面分离时，本实用新型与对接插座一定处于完全插合状态，以保证信号的正常传输。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置，包括基座组合（2）、安装底板（5），其特征在于：在基座组合（2）上设有限位孔（2-3），限位孔（2-3）的内侧为喇叭状结构的弹簧限位孔（2-4），在安装底板（5）上设有与限位孔（2-3）位置对应的通孔（5-1），在弹簧限位孔（2-4）及通孔（5-1）之间设有浮动弹簧（3），浮动弹簧（3）的前端落入弹簧限位孔（2-4）中；另设有弹簧支撑柱（1），弹簧支撑柱（1）穿过限位孔（2-3）、浮动弹簧（3）及通孔（5-1），并将它们连接在一起，在弹簧支撑柱（1）的顶部设有防脱盘（1-1），弹簧支撑柱（1）的末端为螺柱（1-3）；弹簧支撑柱（1）与限位孔（2-3）之间为间隙配合。

2.根据权利要求1所述的具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置，其特征在于：限位孔（2-3）及通孔（5-1）的数量相同，均为两个以上；并且每个限位孔（2-3）及通孔（5-1）都设有一个对应的浮动弹簧（3）及弹簧支撑柱（1）。

3.根据权利要求1所述的具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置，其特征在于：在浮动弹簧（3）与通孔（5-1）之间设有弹簧支撑圈（4），弹簧支撑柱（1）穿过弹簧支撑圈（4），浮动弹簧（3）的末端落入弹簧支撑圈（4）中。

4.根据权利要求1所述的具有多维度插接位置误差自动补偿功能的浮动连接装置，其特征在于：在限位孔（2-3）的外侧设有防脱槽（2-2），弹簧支撑柱（1）的防脱盘（1-1）落入防脱槽（2-2）中；防脱盘（1-1）的外径小于防脱槽（2-2）的内径，并大于限位孔（2-3）的内径。

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