专利名称：高强度接插机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电连接器，特别是涉及用于重型运载工具单元之间电路连接的高强度电连接器。
目前常用于电力机车动车各单元之间电路连接的电连接器见
图1。实际上该电连接器还用于重型牵引车、野外勘探和施工特种汽车以及船舰等重型运载工具。这类连接器工作条件恶劣，操作粗暴，电缆沉重，气候复杂多变，加上剧烈的机械振动、碰撞和跌落冲击等综合影响，因而要求它不仅外壳有高的机械强度，而且内部接触体(包括插孔和插针)的弹性支撑结构也必须有相应的高强度。现有技术的电连接器，见图1和图2，其弹性支撑结构是橡胶体11和21，用邵氏A40～A50的绝缘橡胶制成。图3是所述电连接器接触体装入弹性支撑结构和从其中取出的过程描述。这类电连接器接插机构的缺点是1)接触体的工作支撑力小于或等于其装入力和取出力，显然不够；2)插针23的体积远小于插孔13，插针23装入、取出时，橡胶体21受迫变形远小于插孔13造成的变形。就图1、图2所示的结构关系，插针23因橡胶体受迫变形而受到的装入、取出阻力只及插孔13所受阻力的1／4。当插孔13装取力为200牛顿时，插针23得到的支撑力最多只有50牛顿；3)橡胶支撑结构容易受力变形，位置精度差，承受50牛顿轴向压力，位移接近1毫米，造成接触电阻值不稳定。
现有技术橡胶支撑结构的不合理设计，使这种电连接器的接插机构机械可靠性下降，电性能不稳定，并且连接电缆很困难。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种高强度接插机构。以这样的接插机构装备电连接器而用于重型运载工具单元之间的电路连接，将具有很高的机械可靠性和电接触稳定性，并且可以简化连接电缆的工艺，提高工作效率，减轻工人劳动强度。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到制作一种高强度接插机构，包含在一对插座和插头内，其中插孔和插针分别容纳在各自的弹性支撑结构内。有两种设计，其一是所谓后部松开方案，其弹性支撑结构由圆形金属弹簧分别安放在插座和插头的硬质绝缘体内，用绝缘压板支撑固定而成。插孔从插座尾部推入，穿越弹簧内腔进入绝缘体中，被弹簧内壁的弹性爪抵紧；插针从插头的尾部推入，穿越弹簧内腔而令针端凸出于绝缘体的前端面，由弹簧内壁的弹性爪抵紧其中部凸缘。另一设计是所谓前部松开方案，其弹性支撑结构由圆筒形金属弹簧分别套装在插孔和插针的中段位置，然后安放在插座和插头的硬质绝缘体内，借助弹簧表面的弹性爪抵紧各该绝缘体内中段位置的凸台予以固定而成。
附图的图面说明如下图1是现有技术用橡胶弹性定位支撑结构制成接插机构的电连接器；图2是图1电连接器的接插机构；图3－1是图2接插机构的插孔借助专用工具装入其弹性支撑结构的情形；图3－2是图2接插机构的插孔借助专用工具从弹性支撑结构中取出来的情形；图4是本实用新型采用圆形金属弹簧的后部松开方案电连接器结构图；图5是图4电连接器的接插机构；图6－1是图5接插机构的插孔在C方向力作用下装入弹性支撑结构的情形；图6－2是图5接插机构的插孔借助专用工具从弹性支撑结构中取出来的情形；图7是本实用新型采用圆形金属弹簧的前部松开方案电连接器结构图；图8是图7电连接器的接插机构；图9－1是图8接插机构的插孔在E方向力作用下装入弹性支撑结构的情形；图9－2是图8接插机构的插孔借助专用工具从弹性支撑结构中取出来的情形。
以下结合附图就两个最佳实施例作进一步详述鉴于现有技术电连接器的弹性支撑结构11和21，如图1和图2所示，强度不足，设计不合理，本实用新型电连接器的弹性支撑结构改用圆形金属弹簧配合硬质绝缘体，再装入接触体，从而制成高强度接插机构，见图5和图8。
所述高强度接插机构，见图4和图7，包含在插座3、5和插头4、6内，其中插孔33、53和插针43、63，分别容纳在各自的弹性支撑结构内。有两种设计，其一是所谓后部松开方案，见图5，弹性支撑结构由圆形金属弹簧34和44分别安放在插座3和插头4的硬质绝缘体32和42内，由绝缘压板31和41支撑固定而成；插孔33从插座3的尾部推入，穿越弹簧34内腔进入绝缘体32中，被弹簧34内壁的弹性爪抵紧；插针43从插头4的尾部推入，穿越弹簧44内腔而令针端凸出于绝缘体42的前端面，并由弹簧44内壁的弹性爪抵紧其中部凸缘。弹簧34和44，其内壁上均匀分布有悬臂弹性爪，至少3个，爪端向筒的中心轴线倾斜。弹簧34和44用0.2～0.3毫米厚的铍青铜带或高弹性合金钢带制造，弹性爪长2.5～3.0毫米，爪宽1.2～1.8毫米。插座3和插头4，在绝缘压板31和41之后可以再有借环棱形成多气室的电线密封体35和45，为接触体连接电缆的过渡段提供可靠的气密和水密性能，密封体用邵氏A40～50的橡胶制成；在绝缘板32的前端有圆锥型引导口，而绝缘板42前端的孔则恰好容许插针43的颈部穿过，间隙甚小，其凸缘则被弹簧44的弹性爪抵紧在绝缘板42内孔的底部，从而能引导插针43正确进入插孔33，连接性能优越，并可防止直径过大的物体进入插孔造成损坏。图6是这种后部松开方案的插孔装入弹性支撑结构和借助专用工具37从中取出来的情形。在考虑这个方案的径向尺寸设计时，设电线包皮外径为h，工具37的壁厚占用尺寸为0.8，弹簧34或44占用尺寸0.6～0.8，塑料绝缘体工艺占用1.0，各接触体之间中心距设为H，则有H－h＝2.4～2.6毫米显然，当电线包皮最大外径小于接触体外径0.8毫米以上时，后部松开方案的接触体密度只由接触体外径、弹簧占用尺寸、塑料绝缘体工艺因素等定决定，而与电线包皮外径无关。
另一设计是所谓前部松开方案，见图8，弹性支撑结构由圆筒形金属弹簧54和64分别套装在插孔53和插针63的中段位置，然后安放在插座5和插头6的硬质绝缘体52和62内，借助弹簧54和64表面的弹性爪抵紧各该绝缘体52和62内中段位置的凸台予以固定而成。弹簧54和64，其表面均匀分布有悬臂弹性爪，至少两个，爪端背离筒的中心轴线向外倾斜。弹簧54和64，用0.18～0.24毫米厚的铍青铜带或高弹性合金钢带制造，弹性爪长2.0～2.8毫米，爪宽1.0～1.6毫米。
所述前部松开方案，无论插孔53或是插针63，都只需一块硬质塑料绝缘体52或62，简化装配工艺，降低制造成本，并提高了电绝缘性能。在这个方案中，从接插机构取出接触体，很容易操作，且不损伤电线压接点，套装在接触体上的弹簧54或64损坏后也容易更换。图9是这种前部松开方案的插孔装入弹性支撑结构和借助专用工具57从中取出来的情形。注意，在这个方案中，工具57是从插座5的前部进入绝缘体52的。在考虑这个方案的径向尺寸设计时，设接触体外径为g，工具57的壁厚占用尺寸为0.8，塑料绝缘体工艺占用0.7，各接触体之间的中心距为G，那么G－g＝1.5毫米。
为了比较后部松开和前部松开两个方案可能实现的接触体密度高低，引用判别系数P，当g为接触体外径，h为电线包皮外径时，P＝g－h＝0.9～1.1
即当接触体外径g比所连接电线包皮外径大1毫米以上时，后部松开方案的接触体密度高于前部松开方案，否则相反。
本实用新型中铍青铜弹簧硬度为HV350～400，合金钢弹簧硬度为HRc48～55，弹簧均作表面钝化处理，但不得镀覆金属用于防腐，以免发生氢脆断裂。
本实用新型两种设计接触体的装入、取出力均为10牛顿，后部松开方案如加用电线密封体35和45，装入、取出力不大于20牛顿。接触体的轴向支撑力大于150牛顿，后部松开方案大于200年顿。接触体的轴向稳定精度较高，当承受150牛顿轴向压力时，接触体的轴向位移小于0.3毫米。
和现有技术相比，本实用新型的高强度接插机构的优点在于其接触体的工作支撑力远大于装入力和取出力；弹性支撑结构受力变形小，位置精度高；用它装备电连器将具有很高的机械可靠性和电接触稳定性，并且连接电缆容易。
权利要求1.一种高强度接插机构，包含在插座3和插头4内，其中插孔33和插针43，分别容纳在各自的弹性支撑结构内，其特征在于所述各自的弹性支撑结构是由圆筒形金属弹簧34和44分别安放在插座3和插头4的硬质绝缘体32和42内，由绝缘压板31和41支撑固定而成；插孔33从插座3的尾部推入，穿越弹簧34内腔进入绝缘体32中，被弹簧34内壁的弹性爪抵紧；插针43从插头4的尾部推入，穿越弹簧44内腔而令针端凸出于绝缘体42的前端面，并由弹簧44内壁的弹性爪抵紧其中部凸缘。
2.按照权利要求1所述的高强度接插机构，其特征在于所述圆筒形金属弹簧34和44，其内壁上均匀分布有悬臂弹性爪，爪端向筒的中心轴线倾斜。
3.按照权利要求1所述的高强度接插机构，其特征在于在绝缘压板31和41之后，可以再有借环棱形成多气室的电线密封体35和45。
4.按照权利要求1所述的高强度接插机构，其特征在于在绝缘板32的前端有圆锥型引导口，而绝缘板42前端的孔则恰好容许插针43的颈部穿过，间隙甚小，其凸缘则被弹簧44的弹性爪抵紧在绝缘板42内孔的底部，从而能引导插针43正确进入插孔33。
5.一种高强度接插机构，包含在插座5和插头6内，其中插孔53和插针63，分别容纳在各自的弹性支撑结构内，其特征在于所述各自的弹性支撑结构是由圆筒形金属弹簧54和64分别套装在插孔53和插针63的中段位置，然后安放在插座5和插头6的硬质绝缘体52和62内，借助弹簧54和64表面的弹性爪抵紧各该绝缘体52和62内中段位置的凸台予以固定而成。
6.按照权利要求5所述的高强度接插机构，其特征在于所述圆筒形金属弹簧54和64，其表面均匀分布有悬臂弹性爪，爪端背离筒的中心轴线向外倾斜。
7.按照权利要求2或权利要求6所述的高强度接插机构，其特征在于所述圆筒形金属弹簧34和44，或54和64，用几分之一毫米厚的铍青铜带或高弹性合金钢带制造。
8.按照权利要求7所述的高强度接插机构，其特征在于所述圆筒形金属弹簧34和44，或54和64，都至少有两个悬臂弹性爪。
9.按照权利要求8所述的高强度接插机构，其特征在于所述圆筒形金属弹簧34和44，或54和64，均作表面钝化处理。
专利摘要一种高强度接插机构，用于重型运载工具单元之间的电连接器。其接触体的弹性支撑结构有两种设计，一种是，圆筒形金属弹簧34和44分别安放在硬质绝缘体32和42内，由绝缘压板31和41支撑固定而成。弹簧34和44内壁上均匀分布有悬臂弹性爪，爪端向筒的中心轴线倾斜。另一种是，圆筒形金属弹簧54和64分别套装在插孔53和插针63的中段位置，然后安放在硬质绝缘体52和62内，借助弹簧54和64表面的弹性爪抵紧各该绝缘体52和62内中段位置的凸台予以固定而成。
文档编号H01R13/52GK2134724SQ9220953
公开日1993年5月26日 申请日期1992年5月8日 优先权日1992年5月8日
发明者杨秉钰 申请人:深圳市业成塑型化工有限公司