专利名称：具有叠层弹簧的电接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及电连接器，尤其涉及具有叠层弹簧的电接头。
背景技术：
美国专利6， 171， 155和6， 139， 376公开了多件的电插孔接头。提 供单个接头弹簧，以机械地和电力地连接来自插孔接头中相配的电连接器 的阳触点或片式接头。这些类型的接头用于各种类型的电连接器壳体中。
单个接头弹簧受到其几何形状(物理封装)和机械性能的限制，该机 械性能根据可得到的最大接触法向力，弹性偏转范围，以及弹簧刚度(在 期望的力下的偏转)。另外，这些单个弹簧结构可能变得过载，并且当暴露 于高温时呈现明显的应力松弛。
因此，在本领域中存在需求，来提供克服这些缺点的接头弹簧组件。
发明内容
根据本发明的一个方面，公开了一种电接头。电接头包括框架，第一 弹簧，以及第二弹簧。框架具有适合于接收阳触点的插孔部分。第一弹簧 被可移动地捕获在插孔部分中。第二弹簧被可移动地捕获在插孔部分中。 第二弹簧具有第一侧面和第二侧面。第一侧面可滑动地接触第一弹簧。第 二侧面包括当阳触点被插到插孔部分内时用于接触阳触点的接触表面。第 一和第二弹簧可以是关于彼此单独分开的元件，第一和第二弹簧可以从框 架分开，并且第一和第二弹簧可以是关于框架可分开地移动的。第一和第 二弹簧可以在彼此顶部上堆叠，或者另外是彼此物理接触的。
根据本发明的另一方面，公开了一种电接头。电接头包括框架以及多 个(包括两个或更多)分开的弹簧。框架具有适合于接收阳触点的插孔部 分。插孔部分包括固定的接触表面。多个分开的弹簧被连接至框架。多个 弹簧被布置得彼此邻近。弹簧被配置成响应于阳触点在插孔部分中的接收
5而从固定的接触表面偏离开。
根据本发明的又一方面，公开了一种电接头。电接头包括框架和片簧 装置。框架具有适合于接收阳触点的插孔部分。插孔部分包括固定的接触 表面。片簧装置包括至少两个布置在插孔部分内的分开的片簧元件。片簧 装置被定向成与固定的接触表面相对。片簧装置被配置成当阳触点被接收 在片簧装置和固定的接触表面之间时，提供在阳触点上的接触力。
结合附图，在以下的描述中说明本发明的前述方面与其他特征，其中 图1为电连接系统的分解透视图2为图1中所示的连接器中使用的一个接头的透视图3为图2中所示的接头的横截面视图4为图2中所示的接头的局部剖开透视图5为图2-4中所示的接头中使用的弹簧的透视图6为图2-4中所示的接头中使用的弹簧的透视图7为图2-4中所示的接头的横截面视图8为单个弹簧接头结构的有限元分析结果；
图9为两个弹簧接头结构的有限元分析结果；
图IO为三个弹簧接头结构的有限元分析结果；
图11为图1中所示的连接器中使用的一个接头的可替换实施例的透视
图12为图11中所示的接头的局部剖开透视图。
具体实施例方式
参照图1，示出了电连接系统IO的分解透视图，该电连接系统IO用于 将电连接器的两组12， 14彼此电连接。电连接系统IO包括合并了本发明 特征的第一电连接器16和第二电连接器18。虽然本发明将参照图中所示的 典型实施例进行描述，但应该知道的是，本发明能够以很多替换实施例的 形式体现。另外，可以使用元件或材料的任何适合的尺寸，形状或类型。
第一电连接器16被连接至导电体13的第一组12。相配的第二电连接器18被连接至导电体的第二组14。第一电连接器16包括壳体20与位于壳 体20内的电接头22。壳体20在其正面具有接收区域24，用于接收第二电 连接器18的阳触点26。壳体20还包括用于接收第二电连接器18的壳体 30的前端的接收区域28。接收区域28包括用于接收第二电连接器18的偏 振肋34的槽32。壳体20还包括闩锁36，其延伸到接收区域28内。闩锁 36适合于与第二电连接器18的壳体30的闩锁凸出38卡扣锁闩。虽然图1 示出了包括槽32与闩锁36的壳体20，以及包括肋34与闩锁凸出38的壳 体30，应理解，这些特征不必需，并且可以预见具有用于将电连接器固定 在一起的任何合适结构的替换实施例。例如， 一个可替换的结构完全不呈 现肋或闩锁，但仅仅具有壳体30的前端，该壳体30的前端具有合适的尺 寸，以使得能与接收区域28干涉配合或压配合。
图2示例了电接头22的透视图。电接头22通常被配置成接收第二电 连接器18的阳触点26中的一个。阳触点26通过电接头22的前端40与电 接头22匹配。另外，电接头22的后端42适合于接收导电体12的组的导 电体13中的一个。电接头22通常包括接头本体或框架44,以及多个弹簧 46。弹簧46被安装至框架44。然而，电接头22包括另外的元件。
电接头框架44优选地为一件元件，其由金属片或其他导电材料制成。 接头框架44具有前插孔部分48与后导体连接部分50。前插孔部分48为适 合于在其中接纳第二电连接器18的阳触点26的壳。优选地，插孔部分48 具有通常地矩形管状形状。插孔部分48中的开口接缝从接头22的前部40 延伸至插孔部分48的后部52。在替换实施例中，插孔部分48可以具有任 意的其他合适的管状形状(例如具有通常地多边形横截面或通常地圆形横 截面的管)，以在其中接纳阳触点26，并且可以或者是无接缝的或者具有闭 合的接缝。
插孔部分48具有底面54，顶面56以及将顶面56连接至底面54的两 个横向侧壁58。底面54进一步包括固定的接触表面55 (图7中最佳示出 的)。顶面56和底面54在插孔部分48的侧壁58之间延伸。在优选实施例 中，开口接缝位于插孔部分48的顶面56，实质上将顶面56分成两部分。 可替换地，开口接缝可以位于插孔部分48的任意其他侧面。顶面56的前 端包括向内的悬臂突出部60。突出部60帮助在插孔部分48的前部限定阳触点入口 62。
现参照图2与3，横向侧壁58各包括向内的悬臂突出部64，其紧邻插 孔部分48的前端，从突出部60向后略微地间隔开。这样在顶面56的下面， 紧邻在突出部60与突出部64之间的插孔部分48的前部处形成凹进部或接 收区域。横向侧壁58还各包括孔66。孔66位于突出部64之后。
电接头22的后导体连接部分50具有适合于在其中接收导体13的一般 通道结构。导体连接部分具有巻曲突起的内配对68与外配对70。巻曲突起 的内配对68被设置得比外配对70更靠近。巻曲突起的内配对68设置有如 图2中所示的在突起之间的凹陷脊65。通过将导体放置在连接部分50中并 且使巻曲突起的内配对68与外配对70巻曲，接头22被连接至导体。内配 对68被围绕导电芯(未示出)巻曲，并且外配对70被围绕导体的绝缘体 (未示出)巻曲。
参照图3-6，多个布置在插孔部分48内的弹簧被安置成一般片簧组件。 片簧46，或片簧元件实质上彼此相同，并且相对于彼此堆叠。然而，在可 替换的实施例中，片簧46可以彼此不同。当响应于阳触点26到插孔部分 48内的插入，片簧偏转和/或弯曲时，片簧46中的每个彼此滑动接触。公 开的片簧组件提供了相对于传统单个弹簧结构的显著优势，包括提高的耐 久性与降低的压力。
弹簧46中的每个优选地由金属片或其他导电材料压制而成。当从顶部 观察时(参见图3)，弹簧46中的每个具有包括两个锤头或T形状的相反端 72， 74以及中心部分76的形状，其在宽度上从相对宽的中间或中心部分 76朝向两个端部72， 74逐渐变细。中心部分76被弯曲或呈曲线，以形成 弯曲或曲线的片簧形状(即， 一般的"V"形状)。弯曲或曲线的部分在弹 簧46的第一侧面上形成凹形，并且在弹簧46的第二侧面上形成凸形。端 部72， 74实质上相同。然而，在可替换的实施例中，端部可以彼此不同。 端部72， 74每个均通常地包括两个横向向外的突出部82以及扁平端缘84。 凹进部86形成于前端72处的突出部82的后面。中间部分76在其中间包 括两个横向突起部分88。
弹簧46被安装至插孔部分48内的电接头22的框架44。弹簧46被彼 此堆叠，其中弹簧46中的一个的第一 (凹)侧面邻近其他弹簧46的第二(凸)侧面。当弹簧46被弯曲/偏斜时，弹簧46可滑动地彼此接触，以便 弹簧46中的一个的第一侧面可滑动地接触其他弹簧46的第二侧面的大部 分。弹簧46在插孔部分48内被定位和定向，以形成与插孔部分48的底面 54的内部相对的片簧组件。弹簧46被安装在插孔部分48中，中心部分76 向下(凸侧面对底面54)，并且前和后端72， 74向上(凹侧面对顶面56)。 突起部分88可移动地位于插孔部分48的侧壁58的孔66中。突起部分88 与框架44之间的相互作用限制了插孔部分48中的弹簧46的向下运动。当 其被插入到插孔部分48内时，由于阳触点26偏转弹簧46，突起部分88 可以在孔66中上下移动。
弹簧46的前端72位于突出部60， 64之间，并且突出部64被接收在 凹进部86中。最靠近顶面56的弹簧46前端72处的边缘84可以被定位成 直接靠着顶面56的内侧。因为弹簧46的前端72位于突出部60， 64之间， 所以实质上防止了前端72沿插孔部分48纵向地移动。另一方面，当最靠 近顶面56的弹簧46的后端74的边缘84沿顶面56的内侧滑动时，中心部 分76和后端74能够沿插孔部分48纵向地移动。在可替换的实施例中，可 以预见弹簧46的任何合适的安装结构。而且，应注意的是，在可替换的实 施例中，弹簧46中的一个或多个可以与框架44整合在一起。
还参照图7，弹簧46提供了用于匹配到阳触点26的接触压力。最靠近 插孔部分48的底面54的弹簧46的中心作为接触表面起作用，用于向阳触 点26提供接触压力。当第二电连接器18的阳触点26被插到插孔部分48 内时，因为前端72的后面存在突出部64 (在凹进部86中)，在弹簧46和 固定的接触表面55之间，实质上防止了弹簧46的前端72向后移动(尽管 可能有一些细微的运动)。因此，当中间部分76被阳触点26向上偏转时， 中心部分76和后端74被迫使向后。
具有叠层弹簧46的电接头22使用两个或多个叠层弹簧46，这些弹簧 比用在传统单个弹簧结构中的弹簧更薄。当与传统的单个弹簧相比时，对 于给定的偏转，更薄的弹簧46呈现降低的应力，但趋向于提供降低的弹簧 力。通过使用多个弹簧46可以达到需要的弹簧力。因此，叠层弹簧装置提 供用于降低应力的装置，其中，对于相同的力与偏转，弹簧46呈现更低的 应力。进一步，具有叠层弹簧46的电接头22相对于传统的单个弹簧接头具 有显著的优势，包括增加的总弹簧挠性与降低的应力。而且，当暴露于高 温时，在叠层弹簧46正常的偏转处，具有更低应力的叠层弹簧46将呈现 随时间的更小的应力松弛。
此外，尽管图示例了具有两个弹簧46的电接头22,但应该理解的是， 可以预见具有三个或多个弹簧46的电接头22。
图8-10示例了用有限元分析(FEA)建模以表示电接头22中的弹簧46 的结果。FEA使用了简单的悬臂，示出在仔细选择的梁厚度(长度与宽度 相等)的情况下，当降低等效应力时，增加一个或多个弹簧层，处于给定 偏转的力会保持不变。分析地，在电接头22内的弹簧46可以被建模为在 一个不受约束的端部90和一个固定的端部92的条件下的简单悬臂。
图8示出了向另外的不受约束的端部90施加2. 0 mm偏转下的单个弹 簧的FEA结果。结果示出了从不受约束的端部90至固定的端部92的增加 应力的区域。在这些条件下，FEA预测了经受727兆帕(MPa)的最大应力 位置94。正如可以在图9和10中看到的，在相同量偏转的情况下(例如 2.0mm)，但增加了弹簧46的数量(图9中的两个弹簧和图10中的三个弹 簧)，其中，每个单独的弹簧比图8中的单个弹簧更薄，最大应力位置94 分别经受601 MPa和549 MPa。最大应力的这种降低提供了增加的电接头 22的耐久力与使用寿命。
此外，应该理解的是，即使图8-IO列出了 l.Omm， 0. 79 mm以及0. 69 ram厚度的弹簧，可以预见在电接头22中使用的任何合适厚度的弹簧46。
应注意，尽管前面的讨论已经集中于具有捕获在框架44的悬臂突出部 (插孔端)内的T形状端部的叠层弹簧46，但其他叠层弹簧结构也是可以 预见的。例如，在图11与12中示例的， 一个这样的可替换实施例，电接 头22，，其中框架44，具有伸长的、或开槽的孔96，并且弹簧98具有渐 縮的端部100。在该可替换的实施例中，弹簧98的横向侧突起88各进一步 包括横向突出部102。横向突出部102被可移动地捕获在伸长的孔96内。 配置和定向伸长的孔96，以允许在竖直方向(垂直于顶面56'和底面54' 的方向)上的运动，并且防止在水平方向(平行于顶面56'和底面54'的 方向)上的运动。定向伸长的孔96，以便其垂直于插孔部分48'的顶面56'和底面54'。当阳触点26被插到插孔部分48'内时，因为伸长的孔96的 定位，所以弹簧98被实质上防止向后移动(尽管可能有一些微小的运动)。 因此，当弹簧98的端部100沿着顶面56'的内部，沿相反方向(朝着插孔 部分48'的前端与后端)可滑动地彼此移动时，中心部分在竖直方向上偏 转，远离底面54'。该偏转允许如上所述的用于匹配至阳触点26的接触力。 应理解，前面描述仅是本发明的示例。在不脱离本发明的情况下，本 领域技术人员可以设计出各种替换和修改。因此，本发明旨在包含所有这 些落入所附权利要求的范围内的替换、修改和变形。
权利要求
1. 一种电接头，包括框架，具有适合于接收阳触点的插孔部分；第一弹簧，被可移动地捕获在所述插孔部分中；以及第二弹簧，被可移动地捕获在所述插孔部分中，其中，所述第二弹簧具有第一侧面和第二侧面，所述第一侧面可滑动地接触所述第一弹簧，并且所述第二侧面包括当所述阳触点被插到所述插孔部分内时用于接触所述阳触点的接触表面。
2. 根据权利要求l所述的电接头，其中，所述第一弹簧和所述第二弹 簧为片簧。
3. 根据权利要求l所述的电接头，其中，所述框架进一步包括孔，并 且所述第一弹簧和所述第二弹簧各具有接收在所述框架的孔中的延伸的横 向区段。
4. 根据权利要求l所述的电接头，其中，所述第一弹簧包括第一侧面 和第二侧面，并且所述第二弹簧的所述第一侧面可滑动地接触所述第一弹 簧的所述第二侧面的大部分。
5. 根据权利要求l所述的电接头，其中，所述框架进一步包括在所述 插孔部分内的固定的接触表面。
6. 根据权利要求5所述的电接头，其中，当所述阳触点被插到所述插 孔部分内时，所述第一弹簧和所述第二弹簧适合于偏转。
7. —种电连接器，包括壳体和至少一个安装在所述壳体内部的如权利 要求l所述的电接头。
8. —种电接头，包括框架，具有适合于接收阳触点的插孔部分，其中，所述插孔部分包括 固定的接触表面；以及多个单独的分开的弹簧，可移动地连接至所述框架，其中，所述多个 弹簧彼此物理接触，并且所述弹簧被配置成响应于所述阳触点在所述插孔 部分中的接收而从所述固定的接触表面偏离开。
9. 根据权利要求8所述的电接头，其中，所述多个分开的弹簧为分开的片簧。
10. 根据权利要求8所述的电接头，其中，所述多个分开的弹簧各处于彼此滑动接触。
11. 根据权利要求10所述的电接头，其中，所述分开的弹簧彼此相同， 并且具有"V"形状。
12. 根据权利要求8所述的电接头，其中，所述多个分开的弹簧中的 每个包括具有横向侧面的中心部分，并且所述框架进一步包括侧面孔，用 于可移动地捕获所述多个分开的弹簧的横向侧面。
13. —种电连接器，其包括壳体和至少一个安装在所述壳体内部的如 权利要求8所述的电接头。
14. 一种电接头，包括框架，具有适合于接收阳触点的插孔部分，其中，所述插孔部分包括 固定的接触表面；以及片簧装置，包括至少两个布置在所述插孔部分内的分开的片簧元件， 其中，所述片簧装置被定向成与所述固定的接触表面相对，并且所述片簧 装置被配置成当所述阳触点被接收在所述片簧装置和所述固定的接触表面 之间时，提供在所述阳触点上的接触力。
15. 根据权利要求14所述的电接头，其中，所述分开的片簧元件各处 于彼此滑动接触。
16. 根据权利要求14所述的电接头，其中，所述片簧装置包括用于降 低应力的装置，其中，所述用于降低应力的装置包括所述分开的片簧元件， 该分开的片簧元件被彼此可滑动地布置。
17. 根据权利要求14所述的电接头，其中，所述分开的片簧元件实质 上彼此相同，并且所述分开的片簧元件被相对彼此堆叠。
18. 根据权利要求14所述的电接头，其中，所述片簧装置被进一步配 置成当所述阳触点被接收在所述片簧装置和所述固定的接触表面之间时偏 转。
19. 根据权利要求14所述的电接头，其中，所述框架进一步包括侧孔， 该侧孔在其中可移动地捕获所述片簧装置的一部分。
20. —种电连接器，包括壳体和至少一个安装在所述壳体内部的如权 利要求14所述的电接头。
全文摘要
本发明公开了一种电接头。电接头包括框架，第一弹簧，与第二弹簧。框架具有适合于接收阳触点的插孔部分。第一弹簧被可移动地捕获在插孔部分中。第二弹簧被可移动地捕获在插孔部分中。第二弹簧具有第一侧面与第二侧面。第一侧面可滑动地接触第一弹簧。第二侧面包括当阳触点插入到插孔部分中时，用于接触阳触点的接触表面。
文档编号H01R13/187GK101523666SQ200780037249
公开日2009年9月2日 申请日期2007年9月5日 优先权日2006年10月3日
发明者A·P·泰勒 申请人:Fci公司