CN211404847U - 一种刚性限位柔性连接接插件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种刚性限位柔性连接接插件，包括公头组件和母头组件，所述公头组件和母头组件对插连接，所述公头组件包括公头前壳、公头后盖、公头端子和公头紧固螺丝，所述母头组件包括母头前壳、母头后盖、母头端子、护套、缓材套和母头紧固螺丝，所述护套套接在母头端子上，所述缓材套套接在护套上。本实用新型的外部结构具有很强的刚性限位约束能力，内部接插结构因为具有缓材套，所以装配精度非常高，可以保证对插机构的可靠性；该接插件结构紧凑、简单实用、零部件少、模块化标准化强、成本低，可大批量生产；该接插件各零部件不存在应力集中的现象，有效杜绝了接插件的结构件出现断裂的情况。

Description

一种刚性限位柔性连接接插件

技术领域

本实用新型涉及接插件技术领域，具体涉及一种刚性限位柔性连接接插件。

背景技术

接插件主要用于堆叠式电池系统和由电池模块组成的快插式电池系统上，通常这一类电池堆叠或快插时，接插件的对插精度较低，装配误差较高，通常在1mm以上，这是由于目前市面上的接插件产品主要是刚性连接的，即接插件内部结构是相对刚性的，而对高刚度要求的对插结构来说，则要求对插结构的装配精度非常高，否则将造成对插结构应力较大，连接可靠性降低，尤其在动态应用场景，容易造成接插件断裂，电连接失效，对插机构连接接触电阻增大，温升过高，最终导致火灾等不可挽回的损失。

因此，为解决上述问题，提供一种刚性限位柔性连接接插件。

实用新型内容

针对现有技术不足，本实用新型提供的一种刚性限位柔性连接接插件，解决了以往高刚度要求接插件的连接可靠性低，接插件易断裂，电连接失效引起的电阻增大、温度升高、甚至发生火灾的问题。

为实现实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种刚性限位柔性连接接插件，包括公头组件和母头组件，所述公头组件和母头组件对插连接，所述公头组件包括公头外壳、公头端子和公头紧固螺丝，所述公头外壳包括公头前壳和公头后盖，所述公头前壳与公头后盖通过公头紧固螺丝固定连接，所述公头端子固定安装在公头外壳内，所述母头组件包括母头外壳、母头活动端子和母头紧固螺丝，所述母头外壳包括母头前壳和母头后盖，所述母头前壳与母头后盖通过母头紧固螺丝固定连接，所述母头活动端子固定安装在母头外壳内，所述母头活动端子包括母头端子、护套和缓材套，所述护套套接在母头端子上，所述缓材套套接在护套上，通过缓材套可以大大降低接插件因装配误差而造成的接插件应力集中的问题。

优选为，所述护套为设有护套凸台的圆管形结构，护套起到绝缘的作用，所述缓材套为设有缓材套凸台的圆管形结构。

优选为，所述母头端子前端为圆管形结构，所述母头端子中部设有母头端子凸台，母头端子凸台用于安装护套，并与护套、缓材套共同起到一定的限位作用，所述母头端子后端为圆柱形结构和设有通孔的削平的圆柱形结构的组合，母头端子后端用于安装导线等零件。

优选为，所述母头端子凸台、护套凸台和缓材套凸台的大小、位置均对应设置，所述护套凸台套接在母头端子凸台上，所述缓材套凸台套接在护套凸台上。

优选为，所述母头外壳中部设有母头外壳空腔，所述母头活动端子安装在所述母头外壳空腔内，所述公头外壳中部设有公头外壳空腔，所述公头端子安装在所述公头外壳空腔内。

优选为，所述公头端子前端为带倒角的圆柱形结构，所述公头端子中部设有公头端子凸台，所述公头端子后端为圆柱形结构和设有通孔的削平的圆柱形结构的组合，公头端子后端用于安装导线等零件。

优选为，所述公头前壳前端设有公头前壳凸台，所述公头前壳后端套接在公头端子凸台上。

优选为，所述公头组件与母头组件通过公头端子、母头端子、护套、公头前壳凸台对插连接。

优选为，所述公头组件与母头组件对插时，对插部位由内至外依次为公头端子、母头端子、护套、公头前壳凸台。

优选为，所述母头端子、护套、缓材套均为一体成型结构。

优选为，所述缓材套由橡胶或硅橡胶材料制成，橡胶的弹性模量大约7.8MPa左右，材质柔软，易变形，所述护套由PBT材料制成，PBT的硬度和刚度很高，抗变形能力强，弹性模量大约是1930MPa，大约是缓材套的247倍，缓材套的刚度很低，比护套材料低很多，使得护套和母头端子形成的组件能在母头外壳空腔内自由活动，所述公头前壳、公头后盖、母头前壳、母头后盖和护套均由刚性绝缘材料制成。

优选为，所述缓材套在母头外壳空腔内呈轴对称分布。

优选为，所述公头前壳和公头端子凸台的大小、位置对应设置。

优选为，接插件设有四个定位孔，可以用紧固件将接插件固定在电池模组外壳预想的位置上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种刚性限位柔性连接接插件，本实用新型能够广泛应用于高刚度要求的对插机构，该接插件的外部结构具有很强的刚性限位约束能力，内部接插结构因为具有缓材套，所以装配精度非常高，可以保证对插机构的可靠性；该接插件结构紧凑、简单实用、零部件少、模块化标准化强、成本低，可大批量生产；该接插件各零部件不存在应力集中的现象，有效杜绝了接插件的结构件出现断裂的情况。

附图说明

图1是本实用新型公头组件与母头组件的对插装配结构示意图；

图2是本实用新型母头组件的爆炸图；

图3是本实用新型母头组件装配结构示意图；

图4是本实用新型公头组件的爆炸图；

图5是本实用新型公头组件装配的结构示意图；

图6是本实用新型在尺寸误差情况下公头组件与母头组件的对插装配结构示意图；

图7是本实用新型图6中D处的局部放大图；

图8是本实用新型图6中E处的局部放大图；

图9是本实用新型存在缓材套情况下母头端子位移曲线图；

图10是本实用新型存在缓材套情况下公头端子位移曲线图；

图11是本实用新型去除缓材套情况下母头端子上部位移曲线图；

图12是本实用新型去除缓材套情况下母头端子下部位移曲线图；

图13是本实用新型去除缓材套情况下公头端子位移曲线图；

以上附图中：1、母头前壳；2、护套；3、母头端子；4、缓材套；5、母头后盖；6、母头紧固螺丝；7、公头前壳；8、公头端子；9、公头后盖；10、公头紧固螺丝；11、护套凸台；12、缓材套凸台；13、母头端子凸台；14、公头端子凸台；15、公头前壳凸台。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

实施例

如图1-图5所示，一种刚性限位柔性连接接插件，包括公头组件和母头组件，所述公头组件和母头组件对插连接，所述公头组件包括公头外壳、公头端子8和公头紧固螺丝10，所述公头外壳包括公头前壳7和公头后盖9，所述公头前壳7与公头后盖9通过公头紧固螺丝10固定连接，所述公头端子8固定安装在公头外壳内，所述母头组件包括母头外壳、母头活动端子和母头紧固螺丝6，所述母头外壳包括母头前壳1和母头后盖5，所述母头前壳1与母头后盖5通过母头紧固螺丝6固定连接，所述母头活动端子固定安装在母头外壳内，所述母头活动端子包括母头端子3、护套2和缓材套4，所述护套2套接在母头端子3上，所述缓材套4套接在护套2上，通过缓材套4可以大大降低接插件因装配误差而造成的接插件应力集中的问题。

进一步的，所述护套2为设有护套凸台11的圆管形结构，护套2起到绝缘的作用，所述缓材套4为设有缓材套凸台12的圆管形结构。

进一步的，所述母头端子3前端为圆管形结构，所述母头端子中部设有母头端子凸台13，母头端子凸台13用于安装护套2，并与护套2、缓材套4共同起到一定的限位作用，所述母头端子3后端为圆柱形结构和设有通孔的削平的圆柱形结构的组合，母头端子后端用于安装导线等零件。

进一步的，所述母头端子凸台13、护套凸台11和缓材套凸台12的大小、位置均对应设置，所述护套凸台11套接在母头端子凸台13上，所述缓材套凸台12套接在护套凸台11上。

进一步的，所述母头外壳中部设有母头外壳空腔，所述母头活动端子安装在所述母头外壳空腔内，所述公头外壳中部设有公头外壳空腔，所述公头端子8安装在所述公头外壳空腔内。

进一步的，所述公头端子8前端为带倒角的圆柱形结构，所述公头端子8中部设有公头端子凸台14，所述公头端子8后端为圆柱形结构和设有通孔的削平的圆柱形结构的组合，公头端子8后端用于安装导线等零件，所述公头前壳7和公头端子凸台14的大小、位置对应设置。

进一步的，所述公头前壳7前端设有公头前壳凸台15，所述公头前壳7后端套接在公头端子凸台14上，所述公头组件与母头组件通过公头端子8、母头端子3、护套2、公头前壳凸台15对插连接，所述公头组件与母头组件对插时，对插部位由内至外依次为公头端子8、母头端子3、护套2、公头前壳凸台15，所述母头端子3、护套2、缓材套4均为一体成型结构，所述缓材套4在母头外壳空腔内呈轴对称分布。

进一步的，所述缓材套4由橡胶或硅橡胶材料制成，橡胶的弹性模量大约7.8MPa左右，材质柔软，易变形，所述护套2由PBT材料制成，PBT的硬度和刚度很高，抗变形能力强，弹性模量大约是1930MPa，大约是缓材套4的247倍，缓材套4的刚度很低，比护套2材料低很多，使得护套2和母头端子3形成的组件能在母头外壳空腔内自由活动，所述公头前壳7、公头后盖9、母头前壳1、母头后盖5和护套2均由刚性绝缘材料制成。

进一步的，接插件设有四个定位孔，可以用紧固件将接插件固定在电池模组外壳预想的位置上。

本实用新型的公头前壳凸台15、公头端子凸台14、母头端子凸台13、护套凸台11和缓材套凸台12均为环形凸台，也可为不同形状的等边形结构，不同形状的凸台均属于本实用新型保护范围。

本实用新型的公头端子8和母头端子3均为单芯端子，对于多芯的端子结构，只要应用了缓材套自由活动的机构原理，均属于本实用新型保护范围。

接插件装配过程：

母头组件装配时，护套直接成型包裹母头端子，将缓材套套进护套的护套凸台，母头端子、护套和缓材套组成母头活动端子，母头活动端子两端的母头前壳和母头后盖夹紧，用母头紧固螺丝固定即完成母头组件装配；公头组件装配时，只需将公头端子前后两端嵌入公头前壳和公头后盖，再夹紧公头前壳和公头后盖并用公头紧固螺丝固定即可，使用时，用紧固件将接插件固定在电池模组外壳预想的位置上，公头组件和母头组件对插即可。

工作原理：

以母头组件向右偏差为例，阐述本实用新型的工作原理，如图6-图8所示，当向右偏移的母头组件与公头组件对插时，母头活动端子先插入公头外壳前端的公头前壳凸台，在公头外壳前端的公头前壳凸台和公头端子的共同约束下，母头活动端子中心轴与公头端子重合，此时，母头活动端子中心轴与母头外壳的中心轴发生偏移，母头活动端子整体向左移动，缓材套左侧发生挤压，而缓材套右侧空隙变大，由于缓材套是柔性材料，因此，缓材套的挤压力非常小，使得护套和母头端子在与公头组件配合过程中的应力特别小，起到了防止出现接插件应力集中的问题。

通过接插件耐久性的性能测试，本实用新型的刚性限位柔性连接接插件的插拔次数可达1000次以上（远高于常规接插件的插拔次数500次-600次），本实用新型经过1000次的插拔其连接使用功能依旧可靠，可基于仿真结果及配合原理验证，插拔过程中端子无大应力集中现象，整体应力分布较合理，外壳及护套应力很小，无磨损，母头端子依靠柔性缓冲挤压变形调整轴线位置，公头端子、母头端子未斜置，无永久性变形，选用高使用寿命的缓材套可进一步提高此接插件的机械寿命。

公头组件与母头组件的对插装配仿真分析：

如图9、图10所示，存在缓材套情况下：母头组件与公头组件对插过程中，0.05s前母头组件未接触到公头组件，0.05s后母头组件的护套接触到公头前壳，0.05-0.5s缓材套发生挤压变形，使母头活动端子X向发生偏移，偏移主要集中在0.05-0.1s，0.1s后母头端子插入公头外壳，公头端子X向位移量很小，主要因母头端子轴线偏移撞击导致。缓材套挤压变形导致母头端子X向发生移动直至轴线与公头端子一致，X向位移小于0.5mm（初始偏移设定量为0.5mm）。

如图11-图13所示，去除缓材套情况下：母头组件与公头组件对插过程中，0.05s前母头端子未接触到公头组件，0.05s后母头组件的护套接触到公头前壳，从母头端子上下部的位移曲线可以看出，因上部与母头外壳刚性连接，位移量很小，但下部位移接近0.4mm，母头端子斜向插入公头组件，公头端子X向位移量较大，因缺少缓材套等柔性元件，在插入过程中为达到互相配合的效果，公头端子X向折弯，应力集中较为明显，易损坏公头端子及塑料公头外壳，长期插拔容易产生较大的永久性变形，降低机械寿命。

通过对本实用新型存在缓材套与去除缓材套的情况对比可知：存在缓材套，缓材套刚度低，材质柔软，易变形，在公头组件、母头组件偏轴的情况下，通过挤压变形使得母头活动端子径向移动，最终与公头组件轴向一致，插入过程中公头端子及塑料公头外壳未出现大应力过于集中的现象，未超过断裂强度，不会造成塑料公头外壳开裂、公头端子镀层磨损及永久性变形，可提高机械寿命；去除缓材套，将母头端子与塑料母头外壳刚性连接，在公头组件、母头组件偏轴的情况下，因缺少可挤压的缓材套，公头端子及母头端子插入过程中均出现一定的斜向折弯，公头端子应力较大，同时公头端子根部出现大面积应力集中，长期使用易造成镀层磨损及表层开裂，甚至造成公头端子永久性变形，母头组件的护套及塑料公头外壳斜向插入过程中最大应力均达到材料断裂强度及大应力过于集中，长期插拔易造成绝缘层磨损开裂及永久性变形，降低机械寿命。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，本实用新型可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种刚性限位柔性连接接插件，其特征在于：包括公头组件和母头组件，所述公头组件和母头组件对插连接，所述公头组件包括公头外壳、公头端子和公头紧固螺丝，所述公头外壳包括公头前壳和公头后盖，所述公头前壳与公头后盖通过公头紧固螺丝固定连接，所述公头端子固定安装在公头外壳内，所述母头组件包括母头外壳、母头活动端子和母头紧固螺丝，所述母头外壳包括母头前壳和母头后盖，所述母头前壳与母头后盖通过母头紧固螺丝固定连接，所述母头活动端子固定安装在母头外壳内，所述母头活动端子包括母头端子、护套和缓材套，所述护套套接在母头端子上，所述缓材套套接在护套上。

2.如权利要求1所述的刚性限位柔性连接接插件，其特征在于：所述护套为设有护套凸台的圆管形结构，所述缓材套为设有缓材套凸台的圆管形结构。

3.如权利要求2所述的刚性限位柔性连接接插件，其特征在于：所述母头端子前端为圆管形结构，所述母头端子中部设有母头端子凸台，所述母头端子后端为圆柱形结构和设有通孔的削平的圆柱形结构的组合。

4.如权利要求3所述的刚性限位柔性连接接插件，其特征在于：所述母头端子凸台、护套凸台和缓材套凸台的大小、位置均对应设置，所述护套凸台套接在母头端子凸台上，所述缓材套凸台套接在护套凸台上。

5.如权利要求1所述的刚性限位柔性连接接插件，其特征在于：所述母头外壳中部设有母头外壳空腔，所述母头活动端子安装在所述母头外壳空腔内，所述公头外壳中部设有公头外壳空腔，所述公头端子安装在所述公头外壳空腔内。

6.如权利要求1所述的刚性限位柔性连接接插件，其特征在于：所述公头端子前端为带倒角的圆柱形结构，所述公头端子中部设有公头端子凸台，所述公头端子后端为圆柱形结构和设有通孔的削平的圆柱形结构的组合。

7.如权利要求6所述的刚性限位柔性连接接插件，其特征在于：所述公头前壳前端设有公头前壳凸台，所述公头前壳后端套接在公头端子凸台上。

8.如权利要求7所述的刚性限位柔性连接接插件，其特征在于：所述公头组件与母头组件通过公头端子、母头端子、护套、公头前壳凸台对插连接。

9.如权利要求1所述的刚性限位柔性连接接插件，其特征在于：所述母头端子、护套、缓材套均为一体成型结构。

10.如权利要求1所述的刚性限位柔性连接接插件，其特征在于：所述缓材套由橡胶材料制成，所述护套由PBT材料制成，所述公头前壳、公头后盖、母头前壳、母头后盖和护套均由刚性绝缘材料制成。

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