具有可编程释放机构的摩擦锁定插座的制作方法_3

文档序号:9650776阅读:来源:国知局
在横向交叉联接弹簧603的作用下施加在接点600上的夹握力。
[0060]请参考图1G,其中示出了另一个可能的实例。在此实例中,机构的工作方式与(1D至1F)中所述的工作方式类似。随着向位于插脚706上的拉力710与拉力的反作用力711之间的组件施加张力,槽道(704,705)的接触点(703,707)和插入的接触插脚706 (注意,插脚可有不同形状,例如可为针脚形状)处的支承力按指数规律增大,导致插脚被槽道瞬间锁住。随着拉力F增大,交叉联接弹簧701中的张力也继续增大。在此实例中,交叉联接弹簧是新月形的,与图1D-1F和1H-1J中所述的直线形弹簧不同。所述新月形状允许交叉联接弹簧在此具有两种作用。首先,它们在与槽道(704,705)的连接点处具有弹簧作用,其次,它们沿交叉联接弹簧(701)的长轴具有弹簧作用。增加沿长轴的弹簧作用允许交叉联接弹簧具有可预测的伸长或伸展能力。随着拉力F继续增大,交叉联接弹簧701中的张力也继续增大,直至增大到交叉联接弹簧开始沿其长轴伸展的程度。此时,施加的拉力710与在槽道(704,705)的接触点(703,707)和插入接触插脚706处产生的夹握力之间的关系停止增长。现在,增大拉力710会导致克服接触点703、704处的摩擦,并且接片706会相对于槽道(704,705)和夹握机构700移动。若保持拉力710,则接触插脚706会被从槽道(704,705)完全拔出。这个条件允许组件700在张力关系中具有一个可预测的点,在该点时,插头和插座可分开,并且不会损害主要部件、插脚或夹握机构(如前所述,该夹握机构可以是兼作电接点的夹握机构,或者是具有集成的电接点的独立夹握机构)。
[0061]请再参考图1D,其中示出了插头的插脚530在插入到具有电接点510的插座中之前的形态。插脚530可为标准插头(例如IEC 320插头、NEMA 5-15等)的接地插脚或其它插脚,并且可有多种尺寸和形状。而且,包含电接点510的插座可为标准插口(例如NEMA标准电源线端帽、IEC 320电源线端帽等)的接地插座或其它插座,所述插座在工作时接收标准插头。所述插座包括夹持机构520,并且可在一个插座中利用不只一个夹持机构。夹持机构520设计为利用简单的滑动和锁位技术。
[0062]根据本发明,其它夹持机构也是可能的。例如,可以利用金属丝网来提供夹持机构,所述金属丝网的形式和尺寸使其能接收接点、插脚或其它插头结构(统称为“接点”。金属丝网的尺寸使其能够与插入的接点的至少一个表面摩擦接合。当随后施加趋向于从插座拔出接点的力时,金属丝网拉伸,并且其截面相应地收缩,从而夹紧在接点上。可以使用Kellem式释放机构来放松金属丝网的网孔,从而释放接点。例如,在夹握圆柱状接点时,这种夹握机构可能很有用。
[0063]图2C示出了锁定电插座820的一种可能的实施方式的横截面。插座820是IEC320型电源线端帽插座,它包括一个或多个夹握机构828。插座820包括内接触底板模块824,所述内接触底板模块824包括夹握机构以及电接点826和828。接线836和838附接至夹握机构和电接点插口上,并通过电源线834伸出插座820。底板模块824可附接至电源线应变消除机构832,当电源线834受力时,所述电源线应变消除机构832防止电源线与电源线端帽分离从而导致组件损坏。图2C示出了一种可能的释放机构操纵方法。具体而言,插座820形成为可伸缩方式,具有在底板模块824和应变消除机构832上滑动的外壳822。外壳822上的突出部850与机构828上的释放构造851接合,从而滑动外壳822可把机构828接合至其释放形态。图1D-1J中所述的夹持机构可与结合的文献中所述的许多其它释放机构结合。
[0064]图2A-2B示出了锁定电插座20的一种实施方式的横截面。插座20是包括锁定机构的IEC 320型电源线端帽插座。插座20包括容纳接点插口 26和28的内接触底板模块
24。接线36和38附接至接点插口上,并通过电源线34伸出插座20。底板模块24可附接至电源线应变消除机构32,当电源线34受力时,所述电源线应变消除机构832防止电源线与电源线端帽分离从而导致组件损坏。弹簧插脚保持件40布置为与底板模块24的表面邻接,并横跨插座20的插脚接收部44。弹簧插脚保持件40的一端绕内接触底板模块24的一端弯曲,内接触底板模块24把弹簧插脚保持件40锁紧在组件中(在包模材料32之下)。
[0065]可替代地,弹簧插脚保持件40可通过螺钉或其它紧固件锁紧到内接触底板模块24上,和/或内嵌在模块24中。内嵌在模块24中或通过包模材料锁紧在电源线端帽中的弹簧插脚保持件40的部分可构造(例如,通过在嵌入部分中冲孔和/或使边缘形成锯齿或以其它方式成形)为提高嵌入部分的锚固强度。弹簧插脚保持件40的另一端与可伸缩的锁定释放握柄22接触。与图1A-1C中所示的夹持机构12类似的是,弹簧插脚保持件40包括孔口,所述孔口的尺寸允许插头的接地插脚穿过并进入插口 26中。弹簧插脚保持件40中的孔口的尺寸可稍大于标准插头中的一个插脚(例如,接地插脚),从而该孔口可作为用于锁定插座20的夹持机构。可以理解,具有不同截面形状的插脚(例如,圆形插脚)可使用在此所述的保持机构,仅需对孔口形状和弹簧插脚保持件的几何形状进行适当修改。对于各种类型的插脚的横截面的各种形状,这种修改可能是特定的。这种变化形式的工作方式与在此所述的保持机构的工作方式基本相同。弹簧插脚保持件40还可采取适当的形状和构造(将在下文中更详细说明),以防止与其它插脚接触,并提供所需的释放张力。而且,保持件40可被保持在模块24中的嵌装槽道内,以进一步防止保持件40的横移或左右移动。下面详细说明弹簧插脚保持件40的夹持功能的工作方式。
[0066]图2A示出了在电源线34上几乎没有应变时锁定插座20的情况。如图所示,弹簧插脚保持件40的处于插座20的插脚接收部44中的部分不处于基本上竖直的位置。与图1A-1C中所示的夹持机构12的工作方式类似的是,在插脚插入时,此构造中的弹簧插脚保持件40的孔口允许插头的插脚自由地穿过并进入插口 26中。这是因为,随着插头的插脚作用在弹簧插脚保持件40上,弹簧插脚保持件40的位置可不受限制地改变为基本上处于竖直的位置。
[0067]图2B示出了在沿握持释放手柄30的相反方向向插座20的电源线34施力时锁定插座20的情况。这是插座20的“释放位置”,为了更清晰地示出工作方式,在附图中未示出配合插脚。触发此位置的动作在图3A和3B中示出。
[0068]图3A示出了图2A-2B中所示的锁定电插座的工作方式。当插头50的插脚54首先经由锁定释放握柄22中的孔口进入插座20时,它遇到弹簧插脚保持件40,所述弹簧插脚保持件40此时不处于垂直的朝向。在进一步插入时,弹簧插脚保持件40被插脚54在其上施加的力偏转至垂直位置。然后,插脚54穿过弹簧插脚保持件40中的孔口,并进入接点插口 26,根据需要形成电连接。在插入力释放时,以及当配合的插头50和插座20没有轴向应变时,弹簧插脚保持件40仅部分地从垂直轴偏移。应说明的是,在此连接构造中,在插头50的最前端表面和底板模块24的与插头50相邻的插座端之间几乎没有间隔,即,插脚探入插座的程度基本上为常规程度。
[0069]图3B以夸张的方式示出了向插座20的电源线34施加轴向拉力的状况。稍稍回缩的运动在弹簧插脚保持件40上产生拉力,从而增大握柄的角度,随后张紧弹簧插脚保持件40和插脚54的偏角。然后,插座20和插头50完全锁定在此状态。当在释放握柄30和插头50之间施加轴向拉力时,弹簧插脚保持件40的位置返回到如图3A中所示的接近垂直的位置,从而从插脚54释放弹簧插脚保持件40。在释放时,插座20很容易从插头50分离。由于释放握柄30安装为可伸缩地相对于底板模块24滑动,并且可通过捏握释放握柄30来从顶部或侧部释放插脚,因此即使在拥挤或空间有限的环境中(例如在数据中心内),也能轻松地释放锁定机构。
[0070]图13A-13C示出了一种可替代的弹簧插脚保持件。在如上文所述和图1A至3B所示的实施方式中,夹持点是沿插脚的窄轴的平坦或半平坦表面布置的。孔口为矩形形状,矩形的顶部和底部包括插脚上的接触位置。施加到这些接触点的力受限于插脚尺寸精度与孔尺寸的关系。在图13A所示的实施方式中,孔口具有矩形顶部以及向下逐渐变窄或成锥形的下半部。这种设计形式的孔口在三个位置1100、1101、1104接触插脚(参见图13A-夸张图),即,在插脚的顶部以及在底部的每一侧。
[0071]由于拉力扭矩不仅通过弹簧插脚的角位移放大,而且通过配合插脚1103的窄轴的每个角处的两相邻接触点1100、1101之间的楔入效应放大,因此夹握力可能显著增大。随着拉力施加在弹簧止动件1110的钩舌1106上,会发生图1A至1C所述的弹簧插脚保持件的初始动作。在点1100、1101、1104处首次形成接触后,在企图拔出配合插脚1103时,施加到配合插脚1103上的力会被凹槽1100、1001的底部斜面放大。在夹握的初期由弹簧插脚保持件1110绕支点1105的轴向位移形成的张力被显著放大,以在配合插脚1103的接触点和弹簧插脚保持件的底部接触点1100和1101施加压力。由于弹簧插脚保持件1110绕支点1105的张力放大作用,这个力被放大约10倍。通过这种方式,可实现约80倍的总力放大倍数。应理解,通过调节斜面1100和1101的角度以及形成支点1105的金属件1104的几何形状,可实现不同的力放大倍数。还应理解,通过改变放大力,可把弹簧插脚保持件调节为与不同的插脚材料和面层最佳接合。
[0072]由于这种放大作用以及弹簧插脚保持件、斜面1112(图13C)、1110、1101和配合插脚1103之间的接触面积较小,因此力可能至少高达30000镑/平方英寸(30Kpsi),所以能确保主动夹紧配合插脚1103。应理解,使用这种可替代的配合插脚锁位方法对插脚的制造差异的容忍度更高。
[0073]图13B示出了这种可替代的弹簧插脚保持件的释放方法。该方法与前述的弹簧插脚保持件的方法类似。随着外壳1116的表面向弹簧插脚保持件1111的端部施加释放力,弹簧插脚保持件1110的表面会变得更垂直于配合插脚1103。而支点1105处的接触点会脱开,并且配合插脚通常可自由缩回,正如前述实施方式的弹簧插脚保持件40。但是,此时下接点(图13A所示)1100、1101使得配合插脚1103被锁在它们之间,并且配合插脚1103的金属件在这些点可能发生了较小的挠曲。因此,配合插脚1103可能还末被释放。随着外壳1116对弹簧插脚保持件1110的表面施压,外壳115中的模制斜面开始把弹簧插脚保持件向下推,因而向下推动下接点1100和1101(在图13A中示出),使其脱离配合插脚1103。最终,整个组件从配合插脚1103脱开。
[0074]应理解,弹簧插脚保持件(在图13A中示出)的形状也有利于脱开特性。弹簧插脚保持件1107的肩部布置为:当在弹簧插脚保持件上施力以释放时,所述肩部会接触外壳1116的内表面。弹簧插脚保持件的表面朝垂直于配合插脚1103的朝向的继续转动会导致弹簧插脚保持件1111的整个面被迫向下移动。这个动作与模制到外壳1115中的斜面的动作结合会导致在弹簧插脚保持件上发挥主动的下压力,使下接点1100和1101(在图13A中示出)从配合插脚1103脱开。
[0075]图14A-15B示出了一种可替代的锁位机构。图14C示出了锁位机构的主要机械部件。在通过注模形成的插座的塑料连接器底板上布置有鞍座和应变消除部件1401。锁位肘杆1402插入到鞍座1401 —端的两个孔中。鞍座和应变消除部件1401的另一端是压接环,根据电源线的设计,所述压接环在刚刚超出外护套的起点的位置或其它适当位置夹在电源线端部周围。应理解,例如,如果为了便于制造而使用不同于底板或其它电源线附接机构的材料来制造应变消除机构和夹持机构(例如使用具有不同性质的金属材料),那么通过使用单独的电源线附接方法(例如把压接环与应变消除件分开然后通过机械方式把他们连接起来),能够很容易地实现此目的。应理解,在此所述的应变消除机构可与前述的另外两种保持机构结合使用。
[0076]图14A示出了鞍座1401和电源线组件1400、1407的组件。电源线组件包括主电源线1400、电接口端子1406、以及上述电源线的连接至端子1406的内部导体1407。端子1406处于鞍座和应变消除部件1401的封闭端中,上述两个部件通过外接触底板(未示出)中的应变消除路径沿长轴排列。根据需要,端子1406可机械附接或焊接至鞍座和应变消除部件1401,以实现组装、延长长度或其它目的。在制造时,锁位肘杆1402布置在鞍座1401中,处于鞍座的两个孔之间。当释放致动杆1404处于正对锁位肘杆1402的另一侧时,预紧弹簧1403会按压肘杆。
[0077]图14B示出了此组件的侧视图。外接触部件底板1409容纳并包含每一个部件,并且在最后的外包模注模过程中防止注膜塑料进入底板的内部。图14B还有助于理解锁位组件的基本工作方式。当插入插头1405的插脚被插入到插座中时,它进入塑料底板1409,然后进入端子1406,最后在肘杆1402之下通过,直到它被完全插入到所示的位置。若向电源线施加试图把其从配合插头拔出的张力,则该张力会从电源线传递至插脚1405,从而(经由应变消除部件和鞍座1401)传递至肘杆1402,而肘杆1402被来自于插脚1405的底部的鞍座1401并通过电端子1406传递的压力朝插脚1405的顶部按压。肘杆被弹簧1403朝插头连接器1405的插入插脚的顶部预压。可以理解,可适当设计按压插脚的肘杆的形状,以控制向插脚施加的夹持力,例如,肘杆可具有凹槽,以控制插脚上的力,使其不发生扭曲。对于鞍座的基部和配合端子,也可根据需要实现这一特性。鞍座/应变消除机构1401之间的适当形状的嵌件和与该嵌件的形状相配的端子能够实现此功能。随着施加到电源线1407上的力导致沿组件的长轴的轻微移动,配合插脚也开始试图缩回,而肘杆开始转动,其转动方式使得肘杆把插头连接器1405的插入配合插脚的顶部向下压,把插脚更紧地挤入端子1406中,从而把端子挤入鞍座1401中。端子1406、插头连接器1405的配合插脚、以及鞍座1401之间的摩擦迅速增大到使移动停止的程度。配合插脚1405在电端子1406上的下压作用还能提高电连接的质量。现在,插头连接器1405的插脚被锁定到鞍座和应变消除部件1401上,从而锁定到电源线1407上。图15A是一个端视图,示出了在部件的锁定中所涉及的所有部件的关系。插入插头1405的插脚位于端子1406中,而端子1406夹在插脚1405和鞍座1401之间。
[0078]图14B示出了用于释放肘杆1402与插头连接器1405的插脚的连接的机构。释放杆1404的另一端可穿过整个插座,并从连接器或组件的后面伸出,用户可在该伸出位置操作。还可使用其它方式操纵释放杆1404,例如在图14D中所示的方式。当电源线端帽的包括机械联杆1408的可伸缩段1412被用户向回拉时,该可伸缩段1412会朝肘杆1402推动释放杆1404,从而把插头组件从插座组件分开(线1413指示插头的前面的完全插入深度)。在此,可伸缩段1412的运动范围由元件1410和1411控制。杆1404的另一端的压力传递至肘杆1402的后面,并稍稍压缩弹簧1403。此动作会使肘杆1402的底部向上朝远离插头连接器1405插入插脚的方向转动,并减小或消除肘杆1402与配合插脚1405之间的接触力,使配合插脚沿缩回方向移动。然后,插座可从插头分离。系统可设计为:当用户释放可伸缩段1412时,弹簧1403使可伸缩段1412返回至锁定形态。
[0079]图15A是一个端视图,示出了插头连接器1405的插入插脚的主要部件,以及该截面上的插座的锁定部件。如上所述,肘杆1402已转到按压插入的插头连接器1405的插脚的位置。插脚1405又按压端子1406,而端子又按压鞍座1401的底部。应理解,随着电源线的轴向张力的增大,肘杆1402施加的向下压力也会增大。通过选择适当的角度和适当的部件尺寸,力的放大倍数可为大约10比1。换言之,电源线上的10镑应变
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