CN210111123U - 一种紧凑型电连接器及应用其的新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种紧凑型的电连接器及应用其的新能源汽车，包括插头和插座，所述插头包括绝缘外壳体以及设于内屏蔽壳体内的插孔部件，所述插孔部件具有至少两个插孔，插孔具有用于容纳插孔接触件的第一腔室，以及用于容纳线缆端部的第二腔室，所述绝缘外壳体的尾端设置有穿线孔供线缆穿入；所述插孔的第二腔室轴线和第一腔室的轴线偏心设置；或者所述插孔的轴线与所述穿线孔的轴线偏心设置。所述插头的偏心设置方案同样可以应用于插座端。通过轴线的偏心设置使得插孔或插座或容纳电缆的腔室的轴线无需跟随直径较大的线缆的轴线布置，从而减少端子在连接器中的占用空间，可使连接器在较小的占用空间容纳较大规格线缆或者在使用相同规格的线缆时占用更小的空间，整体结构更紧凑。

Description

一种紧凑型电连接器及应用其的新能源汽车

技术领域

本实用新型涉及电连接器领域，特别是涉及一种新能源汽车的高电磁屏蔽性能及高抗振动性能的紧凑型电连接器。

背景技术

当前世界新能源汽车的发展已为大势所趋，中国的新能源汽车更是成为世界第一大制造基地和消费市场，其相关行业如充电设备、三电设备、高压连接器及其线束总成等领域在中国也迎来了快速的增长。然而在目前的情况下，在新能源汽车电连接器的技术领域，我国与欧美技术强国仍存在较大差距，特别是在电连接的可靠性和安全性上缺乏针对性行业标准，较多厂家缺乏设计及认证依据，特别是忽略了电磁屏蔽、抗振动等安全性能的相关结构设计。CN105098482B公布了一种电动汽车连接器插头分步锁定装置，该装置采用分步锁定装置具有较好的可靠性和安全，但其缺点是结构较为复杂，使用难度大，维护成本较高。CN102916303公布了一种带屏蔽和高压互锁结构的塑胶壳连接器，该方案采用单悬臂的锁紧装置，该悬臂突出于连接器圆周较多，空间布局并不紧凑同时仅依赖塑胶悬臂实现锁定，较强的振动环境下容易出现失效。该方案采用的屏蔽网方式实现电磁干扰的屏蔽，然而诸如此类屏蔽网的整体屏蔽无法实现真正意义的全方位屏蔽防护，在未来智能化汽车中仍无法实现很好的屏蔽效果，对智能汽车的重要控制部件产生的电磁干扰存在潜在重大风险。另一类的屏蔽方式则采用金属外壳加周圈屏蔽弹簧的结构，虽然能实现整体屏蔽，但是产品重量过大且多采用周圈屏蔽弹簧进行壳体连接，该弹簧容易造成插拔力大，存在弹簧永久变形等失效风险，且屏蔽电阻较高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种全方向防电磁干扰并具有高抗振动性能的紧凑型高压电连接器。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种紧凑型电连接器，包括插头和插座，所述插头包括绝缘外壳体以及设于第一屏蔽内壳体内的插孔部件，所述插孔部件具有至少两个插孔，插孔具有用于容纳插孔接触件的第一腔室，以及用于容纳线缆端部的第二腔室，所述绝缘外壳体的尾端设置有穿线孔供线缆穿入；所述插孔的第二腔室轴线和第一腔室的轴线偏心设置，使第二腔室的轴线之间的距离s2大于第一腔室的轴线之间的距离s1，即s1<s2；或者所述插孔的轴线与所述穿线孔的轴线偏心设置，使穿线孔内线缆的轴线之间的距离s3大于所述插孔的第一和第二腔室的轴线之间的距离s1、s2,其中，所述插孔的第一腔室的轴线和第二腔室的轴线同轴线或偏心布置，即s1=s2<s3或s1<s2<s3。所述插头的偏心设置方案同样可以应用于插座端。本实用新型的上述改进在于克服现有技术中惯常思维的同轴线设置，通过轴线的偏心设置使得插孔或插座或容纳电缆的腔室的轴线无需跟随直径较大的线缆的轴线布置，从而减少端子在连接器中的占用空间，可使连接器在较小的占用空间容纳较大规格线缆或者在使用相同规格的线缆时占用更小的空间，整体结构更紧凑。

本实用新型的进一步改进在于所述插头或插座的绝缘外壳体采用塑料注塑成型，所述插头或插座的屏蔽内壳体采用铸造成型，并且所述绝缘外壳体和屏蔽内壳体通过过盈卡接、预埋注塑或超声波焊接紧密的结合在一起形成复合壳体。所述复合壳体很好地平衡并兼具了全塑料壳体和全金属壳体的优点，其绝缘外壳提供了绝缘保护、一体化卡接、耐腐蚀、重量轻等塑料件功能；其一体铸造的屏蔽内壳体提供了全方位的屏蔽功能，并大幅度加强了关键受力点的强度。当插头和插座插接时，插头的绝缘外壳体和插座的绝缘外壳体可实现塑料连接器的高效锁定功能，同时屏蔽内壳体和屏蔽内壳体对接重叠并在震动环境下较塑料壳体优先受力，大幅增加了产品的结构强度。

本实用新型的进一步改进在于所述插头或插座的屏蔽内壳体上设有凹槽，用于放置导电密封圈。导电密封圈可有效的避免屏蔽弹簧失效问题，且大幅减少了连接器插拔操作中的插拔阻力，并可根据屏蔽电阻要求通过选择导电密封圈实现屏蔽电阻水平的调整。优选，设置至少两个相邻的所述凹槽，使至少两个导电密封圈形成并联结构。通过至少两个导电密封圈的并联降低了整体的电阻。

本实用新型的进一步改进在于所述插头在插拔方向上设置有卡爪，所述插座在插拔方向上设置有卡槽以及第一凸台；插入过程中，所述卡爪通过第一凸台时被抬起并在插合位置时落入卡槽实现插头和插座的一级锁定；分离所述插头和插座时，通过按压卡爪使其从卡槽中脱出并沿第一凸台滑出实现解锁；所述插头还套设有可绕其中心轴线转动的锁定环，所述锁定环卡接在所述插头的绝缘外壳体上；所述锁定环设有锁定悬臂，通过旋转所述锁定环，使所述锁定悬臂与所述插头的卡爪位置重叠，从而限制所述卡爪从所述卡槽脱出，实现二次锁定功能。所述二级锁定的结构较现有的锁定技术而言，由于设有同轴转动的方式再不需要额外轴向操作空间从而使得连接器可以实现更加紧凑的结构，节省了产品在系统中的安装布置和操作空间，并且操作更加简便省力；该二次锁定直接作用于一次锁定位置的限位面积远大于现有技术，二次锁定功能更加可靠；并且该二次锁定具有更加简单的结构易于生产和品质控制。

本实用新型的进一步改进在于所述插座胶芯和所述插头胶芯，所述插孔和所述插针，所述信号端子和所述信号插孔，两两配对、逐级导向对插。随着插头和插座的插合，所述插座胶芯和插头胶芯首先插合并有效导正以缩小端子之间的轴间偏差；随后插孔和插针插合，并将信号端子的轴间偏差进一步缩小，使得信号端子得以在精密的轴向配合尺寸中对插，而避免信号端子因安装公差造成机械损坏并通过该接触顺序保证电源端子插接到位后方可进行主回路供电的电气安全。

本实用新型的紧凑型电连接器具有高电磁屏蔽性能及高抗振动性能，为新能源汽车的应用提供了更安全的保证。

附图说明

图1为电连接器的主视图及纵向剖面示意图；

图2为电连接器横向剖面示意图；

图3为电连接器的锁定结构示意图；

图4为电连接器逐级导向结构示意图；

图5为电连接器另一种偏心结构示意图；

图6为电连接器的锁定结构的立体示意图。

下面结合附图对本实用新型作进一步叙述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此实施例限定本实用新型的保护范围，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书所确定的保护范围内。

具体实施方式

本实用新型是一种可用于新能源汽车的高电磁屏蔽性能及高抗振动性能的紧凑型电连接器，主要由插头和插座组成。

参见图1-2，本实用新型的电连接器包括插头1和插座2，所述插头1和所述插座2分别用于连接所在侧的线缆或母线端，并通过所述插头1与所述插座2相插接以实现两侧的电路连接。插头1主要包括绝缘外壳体3以及第一屏蔽内壳体4内的插孔部件，所述插孔部件具有两个插孔5，插孔5具有用于容纳插孔接触件的第一腔室5.1，以及用于容纳线缆端部的第二腔室5.2，线缆的导体部分压接在插孔5的第二腔室5.2内。插孔部件的插孔5通过插头胶芯6套设于第一屏蔽内壳体4内，第一内屏蔽壳体4内设有屏蔽环8，屏蔽环8压接在已经剥除外绝缘层的线缆上，线缆穿过绝缘外壳体3的尾端设置的穿线过孔9与其他设备连接。插座2主要包括绝缘外壳体16以及设于第二屏蔽内壳体15内的插针14。插针14安装在插座胶芯18上，然后将插座胶芯18安装到第二屏蔽内壳体15上，第二内屏蔽壳体15与设备配合安装面设有密封件19。

现有技术中插头的插孔5的第一腔室5.1、第二腔室5.2以及绝缘外壳体上供电缆穿过的穿线过孔9的三者轴心线为同轴线设置。由于电缆通常具有较大的直径，占用了插头的中部空间，限制了插孔的尺寸，为满足较大规格电缆线束的连接需求需要增大插孔的轴间距，这必然导致整体增大插头的整体尺寸。为了使整体结构更紧凑，本实用新型提供了轴线偏心设置方案。所述方案如图2所示，插孔5的轴线与穿线孔9内线缆的轴线进行偏心设置，使穿线孔内电缆之间的轴线距离s3大于两插孔5的第一和第二腔室的轴线之间的距离s1,s2, 其中两插孔5的第一腔室5.1的轴线和第二腔室5.2的轴线可以同轴线或偏心布置，即s1=s2<s3，或s1<s2<s3。或者仅将插孔5的第二腔室轴线5.2和插孔5的第一腔室5.1的轴线进行偏心设置，使两插孔5的第二腔室5.2的轴线之间的间距离s2大于两第一腔室5.1的轴线之间的距离，即s1<s2。

本实用新型的上述改进在于克服现有技术中惯常思维的同轴线设置，将插孔5的第二腔室5.1的轴线和壳体内的电缆线穿设孔9的轴线偏心设置，通过该轴线的偏心设置使得插孔5的第一腔室5.1无需跟随直径较大的线缆的轴线布置，从而减少端子在连接器中的占用空间，可使连接器在较小的占用空间容纳较大规格线缆或者在使用相同规格的线缆时占用更小的空间，整体结构更紧凑。

当插座端用于连接电缆类电接触件时，上述偏心设置方案也可应用于插座端。如图2所示，插针14具有插针头14.1，和用于容纳线缆的第二腔室14.2，插座胶芯18的尾端设置有供线缆穿入的孔。将插针14的第二腔室14.2的轴线和插针头14.1的轴线进行偏心设置，使两插针14的第二腔室14.2轴线之间的距离s5大于两插针头14.1的轴线之间的距离s4，即s4<s5。或者将插针头14.1的轴线与插入外壳体的电缆的轴线进行偏心设置，使两电缆进入壳体端的轴线之间的距离s6大于两插针14的插针头14.1和第二腔室14.2的轴线之间的距离s4,s5, 其中插针14的插针头14.1的轴线和第二腔室14.2的轴线可以同轴线或偏心布置，即s4=s5<s6,或s4<s5<s6。

为了使电连接器的整体结构更加紧凑并提高其屏蔽性能，本实用新型的插头1和插座2的绝缘外壳体3、16采用塑料注塑成型，屏蔽内壳体4、15采用铸造成型，绝缘外壳体和内屏蔽壳体可通过过盈卡接、预埋注塑、超声波焊接等技术紧密的结合在一起形成复合壳体。所述复合壳体很好地平衡并兼具了全塑料壳体和全金属壳体的优点，其绝缘外壳提供了绝缘保护、一体化卡接、耐腐蚀、重量轻等塑料件功能；其一体铸造的屏蔽内壳体提供了全方位的屏蔽功能，并大幅度加强了关键受力点的强度；当插头1和插座2插接时，插头的绝缘外壳体3和插座的绝缘外壳体16可实现塑料连接器的高效锁定功能，同时第一屏蔽内壳体4和第二屏蔽内壳体15对接重叠并在震动环境下较塑料壳体优先受力，大幅增加了产品的结构强度。

本实用新型插头1的第一屏蔽内壳体4上设有用于放置导电密封圈10的凹槽11，当插头与插座插合后，插头的第一屏蔽内壳体4及插座的第二屏蔽内壳体15通过导电密封圈10导通后形成完整的360度整体屏蔽体。现有技术中此处多采用独立设置的屏蔽弹簧与普通密封圈，但在紧凑型小直径连接器中该方案面临弹簧工艺制作瓶颈，极易出现连接器插接过程中的脱焊以及簧圈变形等失效，同时由于弹簧周圈变形力大且不均匀也有造成与密封圈组合使用时密封圈变形不均导致的密封失效；本实用新型采用导电密封圈的整体结构可有效的避免屏蔽弹簧失效问题，且大幅减少了连接器插拔操作中的插拔阻力，并可根据屏蔽电阻要求通过选择导电密封圈10实现屏蔽电阻水平的调整。优选的，至少设置两个相邻的放置导线密封圈10的凹槽11，通过至少两个导电密封圈的并联降低了整体的电阻。同样地，上述导电密封圈整体结构也可应用于插座2的第二屏蔽内壳体15上。

为了使电连接器的整体结构更加紧凑，本实用新型进一步改进了电连接器的锁定结构。

如图1，3，6所示，本实用新型的插头1在插拔方向上设置有卡爪3.1，所述插座2在插拔方向上设置有卡槽16.1以及第一凸台16.2。插入过程中，所述卡爪3.1通过凸台16.2时被抬起并在插合位置时落入卡槽16.1实现插头1和插座2的一级锁定；分离所述插头1和插座2时，通过按压卡爪的解锁悬臂3.2使卡爪3.1从卡槽16.1中脱出并沿凸台16.2滑出实现解锁。所述插头1还套设有可绕其中心轴线转动的锁定环13，所述锁定环13内壁设有第二凸台13.1并通过设置在插头1的绝缘外壳体3上的导向卡槽3.10卡接在绝缘外壳体3上。所述导向卡槽3.10设有多个凸棱3.7、3.8、3.9以形成锁定位置腔室3.3、解锁位置腔室3.4、轴向运动滑轨3.5、周向运动滑轨3.6；所述锁定环13的第二凸台13.1通过轴向运动滑轨3.5后压入解锁位置腔室3.4，此时锁定环的锁定悬臂13.2与插头的卡爪3.1位置无重叠，可通过卡爪3.1和卡槽16.1的配合实现一次锁定和解锁，二次锁定功能处于解锁状态；通过旋转锁定环13，所述第二凸台13.1脱离解锁腔室3.4并通过周向运动滑轨3.6后进入锁定腔室3.3，此时锁定环的锁定悬臂13.2与插头的卡爪3.1位置形成上下重叠状态，卡爪3.1的翘曲变形被限制从而使得一次锁定无法被解锁和/或锁定，实现二次锁定功能。所述二级锁定的结构较现有锁定技术而言，由于设有同轴转动的方式不需要额外轴向操作空间从而使得连接器可以实现更加紧凑的结构，节省了产品在系统中的安装布置和操作空间；并且操作更加简便省力；该二次锁定直接作用于一次锁定位置的限位面积远大于现有技术，二次锁定功能更加可靠；并且该二次锁定具有更加简单的结构易于生产和品质控制。

如图4所示，本实用新型在插头胶芯6上装有信号端子12，用于提供连接器插头1和插座2的插合位置状态。由于信号端子通常具有较小的直径从而机械强度较弱，在插孔轴线与母端子轴线不同心的情况下极易造成端子损坏。优选的，本实用新型提供了一种逐级导向的结构，使得各级端子能有效的导正，避免损坏。如图所示，插座胶芯18和插头胶芯6，插孔5和插针14，信号端子12和信号插孔17，分别配对对插。插座插针14的插合接触端面位于插座胶芯端面后部，插头插孔5的插合接触端面位于插头胶芯6的后部，信号端子12的插合接触端面位于插头插孔5的后部，信号插孔17的插合接触端面位于插座插针14的后部。当插头1和插座2有效插合一段距离L0之后，插头胶芯6的端面距离插座胶芯18的端面为L1；插孔5和插针14的插合行程为L2；信号端子12和信号插孔17的插合行程为L3，本实用新型中量化定义了行程关系L1<L2<L3，优选的L2-L1>0.2倍的L1，L3-L2>0.2倍的L2。随着插头1和插座2的插合，所述插座胶芯18和插头胶芯6首先插合并有效导正以缩小端子之间的轴间偏差；随后插孔5和插针14插合，并将信号端子12的与信号插孔17的轴间偏差进一步缩小，使得信号端子得以在精密的轴向配合尺寸中对插，而避免信号端子12因安装公差造成机械损坏并通过该接触顺序保证电源端子插接到位后方可进行主回路供电的电气安全。

Claims (11)

1.一种紧凑型电连接器，包括插头（1）和插座（2），所述插头（1）包括绝缘外壳体（3）以及设于第一屏蔽内壳体（4）内的插孔部件，所述插孔部件具有至少两个插孔（5），所述插孔（5）具有用于容纳插针接触件的第一腔室（5.1），以及用于容纳线缆端部的第二腔室（5.2），所述绝缘外壳体（3）的尾端设置有穿线孔（9）供线缆穿入；其特征在于：所述插孔（5）的第二腔室（5.2）轴线和第一腔室（5.1）的轴线偏心设置，使第二腔室（5.2）的轴线之间的距离s2大于第一腔室（5.1）的轴线之间的距离s1，即s1<s2；或者所述插孔（5）的轴线与所述穿线孔（9）的轴线偏心设置，使穿线孔内线缆的轴线之间的距离s3大于所述插孔（5）的第一和第二腔室的轴线之间的距离s1、s2,其中，所述插孔（5）的第一腔室（5.1）的轴线和第二腔室（5.2）的轴线同轴线或偏心布置，即s1=s2<s3或s1<s2<s3。

2.一种紧凑型电连接器，包括插头（1）和插座（2），所述插座（2）包括绝缘外壳体（16）以及设于第二屏蔽内壳体（15）内的至少两个插针（14）；所述插针（14）具有插针头（14.1）和用于容纳电接触件的第二腔室（14.2），所述绝缘外壳体（16）的尾端设置有供电接触件穿入的孔；其特征在于：所述第二腔室（14.2）轴线和插针头（14.1）的轴线偏心设置，使第二腔室（14.2）的轴线之间的距离s5大于插针头（14.1）的轴线之间的距离s4，即s4<s5；或者所述插针（14）的轴线与穿入孔内的电接触件的轴线偏心设置，使电接触件的轴线之间的距离s6大于所述插针（14）的插针头（14.1）的轴线之间的距离s4，其中，所述插针（14）的插针头（14.1）的轴线和第二腔室（14.2）的轴线同轴线或偏心布置，即s4=s5<s6,或s4<s5<s6。

3.根据权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述插头（1）和插座（2）的绝缘外壳体（3、16）采用塑料注塑成型，所述第一屏蔽内壳体（4）和第二蔽内壳体（15）采用铸造成型，并且所述插头（1）和插座（2）的绝缘外壳体（3、16）和第一屏蔽内壳体（4）和第二屏蔽内壳体（15）通过过盈卡接、预埋注塑或超声波焊接紧密的结合在一起形成复合壳体。

4.根据权利要求3所述的电连接器，其特征在于，所述第一屏蔽内壳体（4）和第二屏蔽内壳体（15）上设有凹槽（11），用于放置导电密封圈（10）。

5.根据权利要求4所述的电连接器，其特征在于，至少设置两个相邻的所述凹槽，使至少两个导电密封圈形成并联结构。

6.根据权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述插头（1）在插拔方向上设置有卡爪（3.1），所述插座（2）在插拔方向上设置有卡槽（16.1）以及第一凸台（16.2）；插入过程中，所述卡爪（3.1）通过第一凸台（16.2）时被抬起并在插合位置时落入卡槽（16.1）实现插头（1）和插座（2）的一级锁定；分离所述插头（1）和插座（2）时，通过按压卡爪（3.1）的解锁悬臂（3.2）使其从卡槽（16.1）中脱出并沿第一凸台（16.2）滑出实现解锁；所述插头（1）还套设有可绕其中心轴线转动的锁定环（13），所述锁定环（13）卡接在所述插头（1）的绝缘外壳体（3）上；所述锁定环（13）设有锁定悬臂（13.2），通过旋转所述锁定环（13），使所述锁定悬臂（13.2）与所述插头的卡爪（3.1）位置重叠，从而限制所述卡爪（3.1）从所述卡槽（16.1）脱出，实现二次锁定功能。

7.根据权利要求6所述的电连接器，其特征在于，所述锁定环（13）内壁设有第二凸台（13.1），并通过设置在所述插头（1）的绝缘外壳体（3）上的导向卡槽（3.10）卡接在所述绝缘外壳体（3）上；所述导向卡槽（3.10）形成有锁定位置腔室（3.3）、解锁位置腔室（3.4）、轴向运动滑轨（3.5）、周向运动滑轨（3.6）；所述锁定环（13）的第二凸台（13.1）通过轴向运动滑轨（3.5）后压入所述解锁位置腔室（3.4），此时锁定环的锁定悬臂（13.2）与所述插头的卡爪（3.1）位置无重叠，可通过卡爪（3.1）和卡槽（16.1）的配合实现一次锁定和解锁，二次锁定功能处于解锁状态；通过旋转锁定环（13），所述第二凸台（13.1）脱离所述解锁位置腔室（3.4）并通过所述周向运动滑轨（3.6）后进入所述锁定位置腔室（3.3），此时锁定环的锁定悬臂（13.2）与插头的卡爪（3.1）位置形成上下重叠状态,实现二次锁定。

8.根据权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述插头（1）的插孔（5）通过插头胶芯（6）套设于第一屏蔽内壳体（4）内，在所述插头胶芯（6）上装有信号端子（12），所述插座（2）的插针（14）通过插座胶芯（18）套设于第二屏蔽内壳体（15）内，在所述插座胶芯（18）上设有信号插孔（17），通过信号端子（12）和信号插孔（17）的插合以提供连接器插头（1）和插座（2）的插合位置状态；所述插头胶芯（6）和所述插座胶芯（18），所述插孔（5）和所述插针（14），所述信号端子（12）和所述信号插孔（17），两两配对、逐级导向对插。

9.根据权利要求8所述的电连接器，其特征在于，所述插座插针（14）的插合接触端面位于所述插座胶芯（18）端面后部，所述插头插孔（5）的插合接触端面位于所述插头胶芯（6）的后部，所述信号端子（12）的插合接触端面位于所述插头插孔（5）的后部，所述信号插孔（17）的插合接触端面位于所述插座插针（14）的后部，当所述插头（1）和所述插座（2）有效插合一段距离L0之后，所述插头胶芯（6）的端面距离所述插座胶芯（18）的端面为L1；所述插孔（5）和所述插针（14）的插合行程为L2；所述信号端子（12）和所述信号插孔（17）的插合行程为L3，其中，L1<L2<L3以实现逐级导向。

10.根据权利要求9所述的电连接器，其特征在于， L2-L1>0.2L1，L3-L2>0.2L2。

11.一种应用权利要求1-10任一项所述的电连接器的新能源汽车。

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