专利名称：现场可装设式电气连接器和应变消除组件自拧紧方法
技术领域：
本发明一般涉及电气连接器，具体涉及用于向航空器提供电力并在现场可更换的电气连接器。
背景技术：
为使航空器的电气系统通电而不运行机载发电机，使用电缆向航空器提供400Hz电力。通常，所供电力是三相电力，约200伏特(交流)。
在与航空器匹配的电缆端部的插头上的匹配接口通过遵守美国军事规范(United States Military Specification)MIL-C-7974而实现标准化。
开关有时安装在连接器插头内，并用于驱动一装置使附加长度的电缆从卷轴延伸或缩回或者在合适时间通过电缆使电力循环到航空器。例如，在进行电气连接时提供电力是不合适的，因为这会损坏电气触头。
同样，使用连接器的物理分离作为从航空器中抽取电力的手段是不合适的。在电气领域众所周知，这将使电弧发生，从而损坏电气触头。
在这些类型和各种类型的连接器中可以任意包含多个开关(通常最多四个开关)和多个灯(用于指示开关功能、电力状态或其他)。
为了使电力循环，使用“通电”和“断电”开关来使位于地面上的电源处的继电器通电和断电。然后，只有在连接器与航空器合适匹配之后，才能按下“通电”开关来使航空器通电，反之，在任何试图从航空器上取下连接器之前，可按下“断电”开关来断电。
在这些类型的连接器中，通电开关和断电开关是可选的。在这些类型的连接器中一般也使用凹触头，以便在首先实现向航空器实际供电的多个触头间的充分匹配之前，防止向航空器供电。
然而，这种对向航空器供电进行调整的纯机械方法的缺陷是，如果某人突然把连接器猛地拉离航空器，则存在由于事后很可能发生电弧而使触头发生损坏的可能。
其他常用类型的开关通常标有“进”和“出”。当按下“进”开关时，卷轴将在使电缆缩回的方向卷绕，并当按下“出”开关时，卷轴将退绕并卷出附加电缆以伸到航空器。经常使用电缆绞盘来替代卷轴，具有相同效应。
经常，设置在电缆端部的插头被模制(即采用橡胶类型制成)，并且该插头由制造商永久装设到电缆上。因此，该插头不能在现场更换。期望的是，该模制插头具有耐久性并可在现场更换。
很有可能的是，在连接器内部或附近比在电缆自身内的其他位置将更会发生缺陷。显然，如果在连接器内部发生缺陷，则有利的是能够更换连接器而不是整个电缆。该连接器在本领域被称为“可现场装设式”或“可现场更换式”连接器。
根据本领域的当前状态，公知的是利用一种可更换式接触部，有时被称为“端”，这在第4,758,175号美国专利中作了揭示，该专利在本文中引用以供参考。这可使终端用户能够在必要时，对由于可能发生的磨损或其他类型的损坏而对连接器的该部分进行更换。
上述类型的端通常被装设到另一部件，即端插头上，该端插头由填充环氧树脂的拼合式两部分塑料本体外壳围绕，该环氧树脂可通过开关孔滑入外壳内。存在与本方法有关的问题。
第一个问题是该两部分塑料本体外壳不提供充分密封以防止环氧树脂泄漏出。尽管在性能方面未提出问题，然而从美学观点来看，这是所不期望的。
而且，制造本体外壳所用塑料自身倾向于在时间推移中发生松动和磨损。因此，可能会发生松弛。通常也增设应变消除组件，用于限制弯曲半径。
可以制定维护计划来定期拧紧任何夹具或螺钉并消除可能发生(由于普通松动或磨损)的松弛。
然而，没有办法来确实知道任何制定的维护计划是否是正确的。如果维护做得频次过多，则存在劳力过剩。如果维护做得频次不足，则结果是应变消除无效并过早发生磨损和故障。如果从航空器上取下电缆时应变消除不足，则工作人员可能是在拉动各个导体，而不是护套和连接器。这会使磨损和导体故障过早发生。
而且，由于尺寸约束，塑料本体外壳较薄，并且两半可以彼此相对剪切移动。两半也可能会倾向于分离，并且如上所述，环氧树脂在完全凝固之前可能会倾向于泄漏出。
环氧树脂封装是必要的，以满足所需规范并提供必要的耐久性。这些连接器例如可以由附近操作的机械(例如，斜坡式拖拉机)来进行降落、拖拉或升起。因此，连接器必须耐挤压，而且必须耐受其可能遇到的其他类型的重载。
而且，当插入(或抽出)这些连接器时，通常需要很大的力，该力通常以“数十”磅为单位来测量。用于把连接器插入航空器内的力甚至可接近或超过一百磅的力。现场人员预料到这一点，并且应注意的是，这些连接器将承受在其插入和取出中发生的相当大的力。
上述问题以及使航空器通电的要求倾向于极端，因而将进行均衡，以便从本揭示内容中最大程度地受益。然而，本发明可根据期望，适合于在涉及航空器的应用场合以外的各种应用场合使用。一般，凡是在需要耐久性的现场可更换式连接器的地方，本文所揭示的效益和用途都适用。
因此，当今存在对一种有助于减少上述问题的现场可装设式电气连接器和应变消除组件自拧紧方法的需求。
显然，该设备将提供一种有用和期望的装置和方法。
电气连接器一般是公知的。尽管公知类型的装置的结构配置初看起来可能会具有与本发明的类似性，然而它们在材料方面是不同的。以下将对这些差异进行更详细说明，这些差异对于本发明的有效使用是必不可少的，并具有现有装置所不具有的优点。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可在现场更换的现场可装设式电气连接器。
而且，本发明的一个重要目的是提供一种具有耐久性的现场可装设式电气连接器。
本发明的另一目的是提供一种包含用于阻止在本体外壳的两半间的剪切移动的装置的现场可装设式电气连接器。
本发明的又一目的是提供一种包含用于阻止在本体外壳的两半间发生分离的装置的现场可装设式电气连接器。
本发明的还一目的是提供一种设有用于在正常使用中对应变消除量进行自动调整的方法的现场可装设式电气连接器。
本发明的再一目的是提供一种利用把连接器插入航空器内所需的力来对在时间推移和使用中可能发生的任何松弛进行自动消除(即补偿)的现场可装设式电气连接器和应变消除组件自拧紧方法。
本发明的另一重要目的是提供一种适合于满足美国军用规范(United States Military Specification)“MIL-C-7974”的现场可装设式电气连接器和应变消除组件自拧紧方法。
简要地说，根据本发明原理构成的现场可装设式电气连接器和应变消除组件自拧紧方法具有由两半组成的拼合式塑料本体外壳，该本体外壳在其两半的各方上包括一对保持槽，这些保持槽适合于充填环氧树脂并把这两半保持成相互邻接。当两半接合时，在两半中的一方上的多个销装入两半中剩余一方上的多个孔内，从而减少剪力。本体外壳适合于包含塑料端插头、弹性端、多个压接触头、多个开关和灯、以及必要配线。当两半合适定向成相互邻接时，设置成与设置弹性端的位置对置的两半中的各方的远端包括棘轮电缆保持系统。该棘轮电缆保持系统实现对通过电缆上方的应变消除组件的自动调整。在装设到本体外壳的两半上的多个指(finger)的上方按压应变消除组件。这样，应变消除组件用于保持远端相互邻接。并且，应变消除组件与多个指上的锥形棘轮系统进行合作，这样，当推动连接器进入航空器内时，应变消除组件被抓紧并用于推动连接器与航空器匹配。在时间推移中，在多个指和设置在多个指下面的电缆之间可能发生的任何松弛由被推动成接近本体两半的应变消除组件自动消除，从而将多个指紧靠电缆拧紧。
图1是现场可装设式电气连接器和应变消除组件自拧紧方法的分解透视图。
图2是沿着图1中的线2-2所取的放大断面图，只不过在该图中一起示出了本体外壳的两半。
图3是具有典型尺寸的图1所示的一个指的一部分的放大断面图。
图4是图1的应变消除组件的部分断面图。
图5是具有典型尺寸的图4的压缩环的部分断面图。
图6是图5的“详图A”的放大断面图。
具体实施例方式
必要时参照所有附图，现在具体参照图1，图1示出了现场可装设式电气连接器和应变消除组件自柠紧方法，一般用参考编号10来表示。
本体外壳12的第一半与本体外壳14的第二半匹配。本体外壳的第一半和第二半12、14一般由合适的塑料形成。
本体外壳的第一半和第二半12、14优选地在结构方面相同(以使不同组成部件的数量最少)，并如图所示，围绕中心纵向轴旋转180度。
端插头16一般也由合适的塑料形成。如箭头21所示，端插头部分地装入端20的第一端18内。该端20优选地由诸如橡胶那样的弹性材料形成。
使用各种尺寸的多个压接触头22(仅示出一个)。压接触头22通常由铜形成。
在本领域众所周知，各压接触头22通常采用标准压接操作压接到各个合适导体的端部上。然后，由箭头24所示，这些压接触头22各自被插入端插头16的背部。
弹性端20由密封螺钉(未示出)固定到端插头16上，这些密封螺钉通过与端20的第一端18对置的侧的某些孔进入。然后，密封螺钉与各压接触头22的底部的螺纹啮合。
密封螺钉各自均在螺钉头下面包括弹性密封件，因此，密封螺钉除了把端20固定到端插头16上以外，还提供防水功能。
本体外壳的第一半12包括多个第一销26，该多个第一销26从本体外壳的第一半12的一端突出，并且各自进入本体外壳的第二半14上的多个第一孔28中的一方内。
本体外壳的第二半14在与设置第一孔28的侧对置的侧包括多个第二销30。第二销30与第一销26类似。第二销30各自进入包含在本体外壳的第一半12上的多个第二孔32中的一方内。
当第一半12和第二半14组装在一起时，第一销26和第二销30与第一孔28和第二孔32进行并入，以提供从两半12、14之间发生的抗剪力，以及沿着两半12、14中的各方的周长提供两半12、14中的各方彼此之间的紧密匹配和正确对准。
第一半12和第二半14采用“抓斗式”构成组装在电缆(未示出)的周围。该电缆包括电缆护套，该电缆护套围绕电缆(即导线)导体。
电缆和电缆护套通过应变消除组件34。以下对应变消除组件34进行更详细说明。如上所述，电缆导体各自装设到一个压接触头22上。
设置在电缆内的某些导体装设到以上在“技术背景”部分中所述的灯和开关(未示出)上。
这些灯和开关各自通过多个附属安装孔36装设到第一半12和第二半14上。附属安装孔36可以包括“穿眼(knockout)”，这些穿眼根据需要取下，以容纳任何灯和开关。
端插头16在其各侧(仅示出一侧)包括一对突起38，该对突起38与第一半12和第二半14上的一对对应的凹部40对准。
该对突起38中的每个均包括螺纹插头，该螺纹插头适合于收容安装螺钉(未示出)，该安装螺钉通过设置在各对应凹部40内的孔。安装螺钉把第一半12和第二半14固定到端插头16上，并还把第一半12和第二半14保持成相互邻接。
该对突起38中的双方、凹部40和安装螺钉一起合作，从而用于在插头16附近提供抗剪力。
现还参照图2，在第一半12和第二半14中的各方的各端设置保持槽42。在端插头16的各端设置较大槽44。
在连接器10组装之后，通过一个或多个附属安装孔36灌入环氧树脂封装化合物46，并在使用连接器10之前，可使该环氧树脂封装化合物46硬化(一般一夜功夫)。
环氧树脂封装化合物46绕过各保持槽42内的弧形端部48(即唇)，并形成一般“C”形断面的环氧树脂封装化合物46，当该环氧树脂封装化合物46硬化时，阻止该区域内的两半12、14分离。
在连接器10的组装中，应变消除组件34沿着电缆的纵向轴在第一方向滑动。在电缆上方，在第一方向推动应变消除组件34，并迫使其在多个指50的上方，应变消除组件34依靠在该多个指上的多个第一棘轮齿52和在圆形金属插头56上的多个对应第二棘轮齿54固定到该多个指50上，该圆形金属插头56被模制成应变消除组件34。
因此，应变消除组件34适合于在第一方向纵向移动，但被阻止在与第一方向对置的方向纵向移动。也参见所含的图3至图6。
金属插头56优选地由铝合金形成，并优选地包括菱形滚花面层58。
仿形的和锥形的壳体60由弹性材料(即橡胶)形成，并围绕金属插头56被模制。如图4的断面图所示，金属插头56牢固地嵌入壳体60内，并将阻止相对于壳体60的任何纵向移动。菱形滚花面层58还进一步用于把金属插头56固定到壳体60上。
壳体60提供逐步弯曲半径，该逐步弯曲半径保护电缆以特锐弯的角弯曲成接近连接器10。
壳体60还可实现舒适的夹紧，并用于推动连接器10进入与对应的一半连接器(未示出)匹配的位置，该对应一半连接器通常设置在航空器框架(未示出)上。
在连接器10的最初组装中，使用充足力迫使壳体60在指50的上方，以使各指均朝向电缆弯曲。
各指50均在其内半径上包括多个夹紧齿62。当推动壳体60朝向连接器10时，迫使金属插头56在指50的上方。
当迫使金属插头56的第二棘轮齿54的递减锥体在指50的第一棘轮齿52的上方时，多个指50的总外直径递减。
依次推动夹紧齿62，以便不断咬入电缆护套，从而用于把连接器10固定到电缆上，从提供改善的应变消除功能。当向壳体60施加充足力时，将推动夹紧齿62与电缆护套进入最佳接触。
然后，当壳体60用于推动连接器10进入航空器内时，向壳体60施加的力通过连接器10和电缆护套被均匀分布。这防止直接向各线导体施加过大力，这会导致连接器10或连接器10内的电缆发生过早故障。
随着时间推移并在使用过程中，可使机械装设式应变消除组件松动。每当把连接器10插入航空器内时，就向壳体60施加相当大的力，这再次倾向于推动壳体60进一步朝向(并越过)指50。
如果发生充分松弛，使得需要对应变消除组件34进行维护(即拧紧)，则这将在必要时自动并准确地在适当的时间完成。
这种情况的发生大体不引人注意，即当需要调整时，当把连接器10插入航空器内时向壳体60施加的力将使金属插头56的内部的第二棘轮齿54越过指52的一个或可能两个以上的第一棘轮齿52。这又进一步依次推动夹紧齿62向下咬(夹)到电缆护套上。
因此，无需定期拧紧(即维护)应变消除组件34作为一项单独任务，因为每当仅在连接器10的正常使用(即插入)中需要时，就将自动完成。总是提供最佳水平的应变消除，而无需附加维护。
在连接器10的使用寿命期间，将发生或者需要应变消除组件34的仅少量移动(在第一方向)，以确保合适水平的应变消除。
通过从电缆上切掉老的连接器10，并从电缆上剥离导体(在本领域众所周知)，以及通过重复上述组装处理，可使用新连接器10来实现现场可装设式电气连接器10的更换。
最后，把新数量的环氧树脂封装化合物46灌入新连接器10内，以填充其内的空隙和凹部，并且在使用新连接器10之前，可使该环氧树脂封装化合物46硬化。
以上参照本发明的优选实施例对本发明作了很详细的说明和图示。本领域技术人员应该理解，可以在不背离由本发明所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，进行其他和进一步的改动和修改。
权利要求
1.一种现场可装设式电气连接器，该连接器包括(a)用于提供外壳的装置，所述外壳适合于在内部收容电缆，所述电缆在内部包括至少一个导电体；(b)用于提供应变消除组件的装置，其中，所述装置包括用于当推动所述应变消除组件朝向所述外壳时，把所述外壳固定到所述电缆上的装置。
2.根据权利要求1所述的现场可装设式电气连接器，其中，所述外壳包括第一半和第二半，其中，当组装所述外壳时，所述第一半适合于与所述第二半接合。
3.根据权利要求2所述的现场可装设式电气连接器，其中，所述外壳包括用于提供抗剪力的装置。
4.根据权利要求3所述的现场可装设式电气连接器，其中，所述用于提供抗剪力的装置包括多个销，其设置在所述第一半内；以及多个孔，其设置在所述第二半内，所述多个销中的每个均适合于进入所述多个孔中的每个内。
5.根据权利要求3所述的现场可装设式电气连接器，其中，所述用于提供抗剪力的装置包括多个销，其设置在所述第一半的一侧；以及多个孔，其设置在所述第一半的对置侧，并且包括多个孔，该多个孔位于所述第二半内，设置成与所述第一半的所述一侧的所述多个销对置，以及包括多个销，该多个销设置在所述第二半的对置侧，其中，所述第一半内的所述多个销中的每个均适合于进入所述第二半内的所述多个孔中的每个内，并且其中，所述第二半内的所述多个销中的每个均适合于进入所述第一半内的所述多个孔中的每个内。
6.根据权利要求2所述的现场可装设式电气连接器，包括端和端插头，其中，所述端由至少一个螺钉固定到所述端插头上，该至少一个螺钉通过设置在所述端内的至少一个孔并通过所述端插头，并装设到设置在所述至少一个孔内的至少一个触头内设置的对应螺纹上，并且其中，当拧紧所述至少一个螺钉时，所述端被固定到所述端插头上。
7.根据权利要求6所述的现场可装设式电气连接器，其中，所述端插头包括多个突起，该多个突起各自均适合于进入分别位于所述外壳的所述第一半和所述第二半中的各方内的对应凹部内，并且其中，所述每个突起均在内部包括螺纹插头，并且其中，所述各对应凹部均在内部包括孔，所述孔适合于在内部收容螺钉，该螺钉适合于与所述螺纹插头进行合作，足以把所述外壳的所述第一半和所述第二半中的每个固定到所述端插头上。
8.根据权利要求2所述的现场可装设式电气连接器，其中，所述用于把所述外壳固定到所述电缆上的装置包括多个指，其装设到所述本体外壳的所述第一半和所述第二半中的每个上；以及应变消除组件，其适合于在所述多个指的上方滑动，并移动所述指朝向所述电缆。
9.根据权利要求8所述的现场可装设式电气连接器，其中，所述多个指包括多个第一棘轮齿，其设置在所述多个指的外圆周上；以及多个对应第二棘轮齿，其设置在所述应变消除组件内设置的金属插头的内圆周上，使得所述第一棘轮齿和所述第二棘轮齿分别设置在所述第一锥体和所述第二锥体上，并且其中，当推动所述应变消除组件朝向所述连接器时，所述第二棘轮齿沿着所述电缆的纵向轴在第一方向，在所述第一棘轮齿的上方递增前行，并且其中，所述第一棘轮齿和所述第二棘轮齿进行合作，以防止所述应变消除组件在与所述第一方向对置的第二方向被推动。
10.根据权利要求9所述的现场可装设式电气连接器，其中，当在所述第一方向推动所述应变消除组件时，递增推动所述多个指朝向所述电缆。
11.根据权利要求10所述的现场可装设式电气连接器，其中，所述多个指中的每个均包括多个夹紧齿，该多个夹紧齿设置在所述多个指的内圆周上，并当在所述第一方向推动所述应变消除组件时，适合于把所述指递增固定到所述电缆上。
12.根据权利要求11所述的现场可装设式电气连接器，其中，当把所述连接器插入对应匹配连接器内时，所述应变消除组件适合于在所述第一方向被推动，并且其中，当通过所述多个指和所述电缆产生足量松弛时，当把所述连接器插入所述对应匹配连接器内时施加给所述应变消除组件的所述力足以使所述应变消除组件在所述第一方向纵向移动，并且其中，在所述第一方向的所述移动适合于减少所述松弛。
13.根据权利要求2所述的现场可装设式电气连接器，其中，在所述第一半和所述第二半内设置至少一个槽，并且其中，在所述第一半和所述第二半中的所述各槽内设置弧形唇，并且其中，当所述第一半设置成与所述第二半接近时，在所述端插头内设置凹槽与所述各槽接近，并且其中，设置适合于在内部收容封装环氧树脂的空腔，使得当所述封装环氧树脂固化时，所述封装环氧树脂与所述弧形唇进行合作，以保持所述第一半与所述第二半接近。
14.一种适用于现场可装设式电气连接器的电缆的应变消除自动增加方法，该方法包括以下步骤(a)提供外壳，所述外壳适合于在内部收容电缆，所述电缆在内部包括至少一个导电体；(b)提供用于当推动所述应变消除组件朝向所述外壳时，把所述外壳固定到所述电缆上的增加应变消除组件；以及(c)推动所述应变消除组件朝向所述外壳。
15.根据权利要求14所述的应变消除自动增加方法，其中，推动所述应变消除组件朝向所述外壳的步骤包括推动所述连接器进入对应匹配连接器内的步骤，其中，当推动所述连接器进入所述对应匹配连接器内时，在用于推动所述应变消除组件朝向所述外壳的方向，向所述应变消除组件施加力。
全文摘要
一种用于把电缆内的多个导体与对应匹配部件连接的设备(10)，其包括多个压接触头；塑料端插头(16)；弹性端(20)；以及一对塑料本体外壳(12，14)，其采用蛤壳方式装设在一起，并且其内包含和装设有导体。设置应变消除(34)组件，用于在匹配位置推动设备(10)，并且每当发生松弛时，通过使用多个指(50)和锥形棘轮齿(52)来自动增加所设置的应变消除组件。揭示了各种用于通过该对本体外壳减少剪力的方法。
文档编号H01R13/59GK1502149SQ02807956
公开日2004年6月2日 申请日期2002年4月8日 优先权日2001年4月9日
发明者罗杰·柯蒂斯·威廉斯, 罗杰 柯蒂斯 威廉斯 申请人:Itt制造企业有限公司, 罗杰·柯蒂斯·威廉斯