专利名称：两件式销/孔接头及其制造方法
技术领域：
本发明总的说来涉及一种阳性的或阴性的接线端子的结构，特别是涉及一种两件式销/孔接头及其制造方法。
电子设备不仅广泛应用在多数从汽车到通信设备的陆地设施中，而且用在如飞机、导弹和卫星等的空中设备中。社会已逐年地适应了越来越新奇的消费品，如电视，移动电话，传真机，台式及膝上计算机等等，这些产品在过去二三十年中已急速发展，而今在我们的社会中已很普遍。这些设备有数百乃至成千上万个电连接，用于为电路板间、总线布置、导线系统及输入输出口等提供电接线器通路或高速通路，而这些通路是电子电路系统传输电信号所需要的。电接线器及接头的技术很古老，在上个世纪中已开发出了几百种不同的接线器。特别是，有几种接线器的设计是用来满足现代设备的需要的，这样的连接器在下列专利申请或专利中已公开，它们是Chavakula(1996)的美国专利5,492,489，名称为“四路音频线适配器”；Johanson(1962)的美国专利3,149,899，名称为“电接头件”；Lawson(1974)的美国专利3,832,492，名称为“能够使电话分路设备终端线卷绕的适配器(Adapter Enabling TelephoneSwitching Equipment Terminals to Be wire Wrapped)；Moulin(1978)的美国专利4,090,771，名称为“用于绕卷绕终端的带旋转锁紧的接头组合件”；O’Malley(1995)的美国专利5,387,138，名称为“印刷电路接头装置及其制造方法”；Prochaska等(1992)的美国专利5,106,328，名称为“接线销及插管组件”；以及McEtchin等(1995)的美国专利5,439,391，名称为“引线适配器”。
而今，随着电气元件的尺寸空前地减小，与之相适应接线器也随之变小，在接线器技术领域中已作了许多努力来开发大量的小规格的接线器，以可靠地在密集的电子环境下进行连接。特别是，在电子业中，销和孔型接线器大受欢迎，为得到改进的销/孔型接线器，已作了许多努力。这种销/孔型接头很灵活，对线路、电路板等的连线有不同的结构。例如，传统的销/孔型接头一般有该行业中称作“尾端(tails)”的连接结构，该尾端有各种形状以用在各种场合，如方形尾端用于卷线(wirewrapping)上，圆形尾端用于连接至电路板上，而异型尾端用于直接的电路板连接。一般，接头制成单件式。因此，对于每一个特定尺寸的销或孔，需要三个不同的接头来容纳以上这些常见的尾端结构，即方的，圆的和异型的。结果，制造商或接头供货商需存备大量的接头，以满足要求不同尾端结构的客户。而且，为了制出这几种不同的结构，需要花时间去配置自动的螺纹加工机。
现有技术已公开了几种两件式的接头结构。但是，这种两件式的接头包括材料、制造成本等多种原因还不够令人满意。
例如，Arnold(1971)的名称为“多件式电接头”的美国专利3,569,918给出了一种接头，它有一筒形的绝缘套，套上有一通孔，绝缘件一端连接接收销，而另一端接收导电件。因此，此绝缘套提供了用以把两个金属连接件连在一起的载体。Harris(1961)的名为“电缆接线器”的美国专利3,210,720中描述了一种用在高负荷的电缆中的接线器，此电缆上有一个或多个导体，一个导体上配置有多股用衬带和地线包着的线。在此专利中，通过把两个金属接头用螺丝拧在一起，尾端也就连接到一个销/孔接头上。连至电缆上的接线器可以是一个阳性件，也可以是一个阴性件，无论是什么，此件都包括一个相似的圆柱段，该段在其一端有一盲孔，用以接收高负荷电缆的端部，而在其另一端设有螺纹，以螺旋方式，依照具体情况，接收阳性适配器或阴性适配器的对应螺纹体。尽管这种结构可以满足用量不大的接头，但在数量和成本都是重要因素的大量的消费电子产品方面，却不尽人意。
Morello等的(1995)美国专利5,399,110描述了销接头的另一例子，该专利名为“两件式阳性接线头”，该接线头包括一个销接头元件和一个用于最终接收一常规绝缘铜线的附属元件。该销接头在其后端有一夹紧部分，该夹紧部分在其外表面锻造出一个径向外伸的接线柱。所述的附属元件有一个接收上述接线柱的槽，此槽压在上述夹紧部分上。把上述接线柱压成一法兰，该法兰在围绕所述槽的地方连着附属元件，牢固地把附属元件保持在接头上。这种构造需要相当多的机械操作，因而在小尺寸、成本及数量重要的时候不令人满意。仍然需要一种简单、制造费用低但性能可靠的销/孔接头。
前述的缺点由一种由两个组合式接头元件制成的接头而得以避免。第一接头(附属)元件的一端有一尾端，用以连接导线，电路板等，其另一端有一柱状区段，优选带有一个或多个台肩、倒钩或径向外突的突起。第二元件(或销/孔)有两个端部，一端带圆柱形或多边形盲孔，另一端为一常规的销或孔结构。上述的柱状区段插入盲孔中，该孔的尺寸最好定得在孔和柱状区段之间形成压配合，以使柱状区段牢固地夹持在孔中。第二元件可以而且最好压出波纹，以使孔的内表面变形而夹住柱状区段。第一接头元件的尾端可以采用多种结构，即采用方的、圆的、异型的等等，来满足具体工业应用的需要，而第二接头元件可以制成标准化的常规孔或销接头，批量生产，适应于配合种种附属的或尾端的结构。
在优选实施例中，柱状区段上的台肩或突起可制成圆柱状、菱形或扁平形等。每一种结构都有径向外伸的形状合适的台肩或突起。这些台肩或突起最好在其后侧有一方边或方角，以使当施加一力试图把附属件的柱状区段拉出第二元件的盲孔时，方边或方角刺入盲孔壁中。
下面参照附图描述本发明，以更好地理解本发明的两件式接头的优选实施例的结构及机理，附图中相同的元件用相同的标号表示。附图中
图1为按照本发明原理的一个接头的侧视图，图中所示为装配前的两个接头元件。
图2为图1所示两个接头元件在装配状态下接头的侧视图。
图3为图2所示的装配好的接头的侧向剖视图。
图4为图2所示的接头做出波纹后的侧视图。
图5为图4所示装配好的接头的剖视图。
图6为一个常规插孔的剖视图，它可以安装在如图1-3所示的第二接头元件的前端。
图7为图6所示的插孔端部中插入插销后的剖视图，该插入插孔的插销可制作在图1-3所示的与此插孔相配的第二接头元件的前端。
图8为另一个接头的优选实施例的侧视图，图中示出装配前的两个接头元件。
图9为图8所示的第一接头元件的透视图，更清楚地表示了柱状区段。
图10为图8所示的第二接头元件的局部透视图，示出了孔腔。
图11为图8所示装配好的接头制出波纹后的侧视图。
图12为图8所示组装好的接头的侧向剖视图。以及图13A-E为其它结构的第一接头元件的透视图。
现参照附图具体参照图1进行说明，图中示出一个接头10，它为两元件结构，包括第一或附属元件12和第二或销/孔元件14。由黄铜等导电材料制成的第一元件12沿其后部有一个圆形或圆柱形的实心尾端16，行话也叫PC尾(PCtai1)。在尾端16的后部有一个圆形端头17，它使PC尾易于插入印刷线路板的接头插孔。在附属部件12的中部还有一个与之一体的凸缘20，它通常为圆柱形。此凸缘有一个前端面22，它从凸缘的外端部到尾端的直径向后倾斜。该凸缘的前侧还有一个径向延伸的邻接表面24，该表面垂直于尾端16的轴线。
在第一或附属元件12的前端有一个柱状区段，在图中统一用标号30表示，它从邻接表面24向前延伸。虽然上述柱状区段可有多种结构，在本实施例中，该柱状区段制成一个与尾端16同轴的圆柱状件32。该圆柱状件上最好有多个径向伸出的轴脊形式的台肩或突起34。这些轴脊周向环绕圆柱状件32，基本垂直于尾端16和圆柱状件32的轴线。脊34可有一个通常为矩形的截面，其后部带一方角36，前端有一个过渡外表面37和一个倾斜内边缘38，内边缘38在前部从等于过渡外表面37的直径的一处倾斜，其前端直径等于圆柱状短粗区段的直径。
接头10的第二(或销/孔)元件14为圆柱形，由黄铜等导电材料制成。元件14的后端有一个盲孔，该孔为沿附属元件12的轴线制出的圆柱形开孔或钻孔40，孔40的形状和尺寸定得适于接收接头元件12的柱状区段30。孔40从一个圆柱状壁42开始，壁42有一个圆柱形内壁面44和一个环状肩面46，肩面46基本垂直于附属元件12的轴线设置。在本优选实施例中，孔40的尺寸预选为小于上述台肩尺寸，具体指小于脊过渡外表面37的尺寸，以使连接这两个接头元件时形成压配合。
因此，正如在图2和3中所见，当第一接头元件12和第二元件14装配在一起时，柱状区段30伸入盲孔40中，凸缘20后部的径向延伸的邻接表面24紧靠第二元件14的环状肩面46。正如图3所示，圆柱状件32上的台肩或脊34与盲孔40的内壁表面44形成紧配合或压配合。柱状区段与孔壁间的压配合阻止了第一元件相对于第二元件的任何后向移动，因此把两个元件12和14牢固地连接在一起。
如果不把孔44的尺寸定得形成压配合，或如果有压配合时期望得到更牢固的配合，辊压第二元件14的圆柱状壁42，以挤压此壁减小其相对于脊的直径，如图4和5所示。在本实施例中，圆柱形壁42的两段在柱状区段和脊上凹进。可利用本行业中熟知的压制波纹的工具和工艺来完成壁的挤压。这种挤压波纹还阻止了柱状区段在盲孔内的轴向移动。第二接头元件14的前端为常规销或孔接头(在图1-3中未示出)。
图6和7所示为传统的孔和销接头结构，可做成第二或销/孔元件14的前部。分开形成叉37的一个传统插孔端子37制在第二接头元件14的前端39上。一个比如由钢制成的套筒41环绕插孔端子37。或者，如图7所示，可在第二接头元件的前端做出插销端子43。
在图8所示的另一个优选实施例中，第一接头元件沿其后部有一个矩形实心销16′，行话也称为卷线尾(wire wrap tai1)。尾端16′的后端有一个三角形顶头17′，它便于将卷线工具插到尾端上，使电线卷绕于尾端上。接头元件12′的柱状区段30′是一个基本扁平的件50，以提供一个多边形形状，并且沿尾端16′的轴线向前延伸。扁平件50有多个台肩或突起34′，其形状如矩形倒钩48′，它具有一个终止于上部角54处的平直后边缘52，还有一个平顶部56，一个倾斜前侧面58，如图9所示。在本实施例中，示出的四个倒钩为两个正反相对放置的倒钩对48。第一接头元件12的中部还有一个与之一体的凸缘20′，它是一个扁平矩形部分60，与扁平件50处于同一平面。此凸缘前端还有一个直立的邻接表面62，此表面垂直于尾端16′的轴线。
参见图10，示出的第二接头元件42′的盲孔40′的形状为多边形或矩形，以与第一接头元件的柱状区段30′的结构匹配。应该注意到，接收扁平柱状区段30′的第二接头元件内的孔腔可以是圆柱形的。但是，与柱状区段的结构配合得更紧密的孔腔通常具更好的抓住特性。还应注意到，虽然(如图9)第一接头元件12′的柱状区段20′表示的是矩形的，它也可以做成三角形或其它多边形形状。
如图11和12所示，两件式接头10′(图8)是这样装配的。第一接头元件12′的扁平件50插入第二接头元件14的孔腔40中，使突缘20′前端的直立邻接表面62紧靠着第二接头元件14的环状肩面46。孔40′可有一个内壁44′，其尺寸小于倒钩48的横向尺寸，这样倒钩与第二接头元件14的内壁44形成紧配合。或者，如图12所示，可以辊压第二接头元件14′的壁42′，以使壁压紧于倒钩48上，固定柱状区段和孔腔。当卷线(wire wrapping)用的尾端为正方形的时，压制的波纹提供阻力，防止第一接头元件相对于第二接头元件的轴向和旋转运动。
这样，上述改进的两件式销/孔接头元件能够反复地可靠装配而节省制造成本。大量销/孔接头元件能够不断快速地与任何具体结构的尾端装配在一起而适应顾客的需要。因此，能够更快、更可靠地满足大量客户对产品的要求。其优势在于，一个销或孔元件14能够与各种结构的尾端和柱状区段一起使用，例如用标号12,12′,12″和12″″表示的那些结构的尾端，如图13A-E所示，可以具有一个圆柱形PC尾，一个用于绕线连接或绕线的方形的或矩形的尾端，异型适配器70或其他结构。第一接头元件12″″如图所示有两个异型适配器70a和一个扁平柱状区段30″。柱状区段30″包括径向延伸的倒钩72，此倒钩72带有U形端部74，形成外弯曲部76。这种弯曲部便于将第一接头元件12″″插入一个第二接头元件的圆柱形孔腔内。第二接头元件(即传统的销或孔结构)能够大批量存放以满足顾客的各种需求。因此，对本行业的人士而言，在不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，可以有各种结构的两件式接头及各种制造此接头的方法。
权利要求
1．两件式销/孔接头，包括一第一元件，它有一尾端和一向前伸出的柱状区段，该柱状区段至少有一个径向伸出的突起；以及一个第二元件，在其后端有一盲孔，而在其前端有一销或孔，上述的柱状区段滑动地插入该盲孔中，而该盲孔的尺寸使得在该孔和上述突出部之间形成压配合，使上述柱状区段牢固地夹在上述盲孔中。
2．如权利要求1所述的接头，其特征为，上述盲孔是一圆柱状开孔，而上述柱状区段做成圆柱形。
3．如权利要求2所述的接头，其特征为，上述柱状区段上的突起由一围绕上述柱状区段的脊构成。
4．如权利要求3所述的接头，其特征为，所述脊包括一矩形段。
5．如权利要求4所述的接头，其特征为，所述的矩形的脊段有一方角，此方角对着第一元件的尾端，还有一下倾的角，此角向方角前伸出。
6．如权利要求4所述的接头，其特征为，上述第二元件制出波纹而盖住所述突起全长上的圆柱形孔隙。
7．如权利要求1所述的接头，其特征为，上述第一元件的柱状区段的形状为多边形。
8．如权利要求7所述的接头，其特征为，上述柱状区段基本为扁平的。
9．如权利要求8所述的接头，其特征为，上述突起与上述基本扁平的柱状区段共面。
10．如权利要求9所述的接头，其特征为，上述突起基本为矩形的。
11．如权利要求8所述的接头，其特征为，上述第二元件制出波纹而盖住突起全长上的孔隙。
12．如权利要求9所述的接头，其特征为，上述孔腔是一内壁为圆形的盲孔，而上述突起为扁平且带U形终止边为与盲孔的内壁接合提供了一曲面。
13．一种制造销/孔接头的方法，包括下列步骤准备一有一后伸尾端和一至少带一个径向伸出的台肩的前伸柱状区段的第一元件；准备一个前部有标准的销/孔，而后部有一盲孔的第二元件，盲孔内壁的尺寸和形状制得用来接收第一元件的柱状区段；把上述柱状区段压入上述盲孔中，使上述台肩在上述盲孔中形成压配合；以及在第二元件的后部孔的附近制出波纹，把盲孔的内壁盖在台肩周围。
14．如权利要求13所述的方法，其特征为，所述第一元件的柱状区段做成圆柱形的接线柱，而第二元件中的盲孔做成圆柱形的开孔。
15．如权利要求13所述的方法，其特征为，第一元件的柱状区段做成多边形状。
16．如权利要求15所述的方法，其特征为，上述第两件中的盲孔的内壁制成与上述柱状区段的形状相匹配的多边形状。
17．如权利要求16所述的方法，其特征为，上述盲孔的内壁有一矩形开口。
18．如权利要求13所述的方法，其特征为，上述台肩形状基本为矩形。
19．一种两件式销/孔接头，包括一前部元件，该元件在其前端形成一标准化的销或孔，在其后端形成一有内壁的孔腔；一后部元件，该元件有一后尾部和一前柱状区段，前柱状区段位于上述孔腔中，并形成压配合；以及在前部元件上制出波纹，使孔腔的内壁变形，把上述后部元件的柱状区段保持在孔腔内。
20．如权利要求19所述的两件式销/孔接头，其特征为，上述柱状区段包括一基本呈多边形的台肩，它与上述孔腔的内壁接合。
21．如权利要求20所述的两件式销/孔接头，其特征为，上述台肩从上述柱状区段的表面基本上径向向外伸出。
22．如权利要求21所述的两件式销/孔接头，其特征为，上述台肩是矩形的，形成了一个角和方形边，此边刺进孔腔的壁，防止了后部元件相对于前部元件的移动和转动。
23．如权利要求19所述的两件式销/孔接头，其特征为，上述后部元件还包括一与之一体的凸缘，用以限制上述柱状区段插进上述孔腔的程度。
24．如权利要求23所述的两件式销/孔接头，其特征为，上述后部元件的凸缘有一锥形的前端部和邻接前部元件的扁平后端部。
25．如权利要求19所述的两件式销/孔接头，其特征为，上述柱状区段是一圆柱形的接线柱，而上述孔腔是一盲孔。
26．如权利要求25所述的两件式销/孔接头，其特征为，上述接线柱有制在其上径向伸出的突起。
全文摘要
一种由两个接线元件,即一销/孔元件和一尾端/连接元件组成的销/孔接头。该销/孔元件上有一盲孔,用于接收尾端/连接元件上的一柱状区段。所述柱状区段上的台肩把尾端/连接元件和销/孔元件固定在一起。销/孔元件可标准化制作并大量存储,以备和各种尾端/连接元件装配在一起,尾端/连接元件中的尾部的形式可为PC尾,卷线适配器或异型适配器。
文档编号H01R13/04GK1231529SQ99103510
公开日1999年10月13日 申请日期1999年4月1日 优先权日1998年4月1日
发明者莱斯利·莱兹罗·科勒克 申请人:三星电子国际公司