专利名称：具有多个弧形元件的电触头的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种电连接器，尤其是，涉及一种电源连接器和电磁干扰(电磁干扰)抑制连接器。
背景技术：
通常，电连接器包括一个绝缘壳体，其包括多个触头腔，该触头腔容纳多个终端触头。电连接器典型地设计成与辅助连接器匹配，使相应连接器的终端触头接合来建立电连接。
一种特定型电连接器是一种插孔连接器，其设计成容纳电插针。这样的连接器设计，通常被应用作为电源连接器，并作为远程通信应用而用于高频数据或信号传输，或与需要电磁干扰屏蔽的电脑或其它电子器件一同使用。在多个这些应用中，该连接器被安装于印刷电路板。
在至少一个已公知的插孔连接器，弹簧臂为从连接器的主体内部悬臂伸出，并延伸入插针或触头腔。弹簧臂上的触头部分横向延伸入插针腔来与插针接合。就电源连接器而言，从弹簧臂施加到触头的压力便于和保持该连接。就抑制电磁干扰而言，互相接近的多个触头有利于高频屏蔽。
然而，迄今，接触臂存在的问题是，其过一段时期后失去弹性，并易于因插针草率地插入终端腔而被损坏或变形。
如授予balsells的美国专利4,826,144所公开，一种可替代的连接器触头为倾斜的螺旋弹簧的形式。该balsells的专利描述了一种吊袜带型(gartertype)轴向弹性螺旋弹簧，其包括多个顺时针方向连接的螺旋线圈。各线圈具有头部和尾部，该尾部沿着吊袜带型轴向弹性螺旋弹簧的内径，而头部沿着吊袜带型轴向弹性螺旋弹簧的外径。该balsells的专利论述了一种制造吊袜带型轴向弹性螺旋弹簧的方法，包括卷绕钢丝以制造相对于螺旋弹簧中心线倾斜的线圈的步骤，各线圈具有头部和尾部。该方法包括卷绕钢丝，使得该头部设置成垂直于吊袜带型轴向弹性螺旋弹簧中心线的一条线，而该尾部与垂直线成一反方位角(back angle)布置。该反方位角可调整来实现预先选定的弹性。此后，该卷绕后的钢丝的两端连接而形成一吊袜带型轴向弹性螺旋弹簧。
然而，balsells的专利存在某些缺点。该线圈通过钢丝的卷绕工艺形成，其较复杂并需要大量生产设备和时间。因此，该螺旋弹簧制造昂贵。
因此仍然需要一种触头和一种更经济的触头制造方法。
发明内容
在本发明的一个实施例中，提供一种电触头，其包括一系列弧形元件，这些弧形元件彼此形成为连续的，并且沿一中心线延伸。可选的，该弧形元件与中心线成为一锐角倾斜，并且布置在也与中心线成为一锐角倾斜取向的平行平面内。每个弧形元件包括一对相对的支腿部，其第一端与一个桥接部连接，第二端隔开以在其间形成一开口。该相邻的弧形元件在连接部彼此相连。该弧形元件和中心线能够绕一中心点布置成圆形的几何形状。
在本发明的另一个实施例中，电连接器包括具有匹配面的主体和保持在靠近匹配面的主体中的触头。该触头包括折叠成一系列弧形元件的导体，该一系列弧形元件彼此间形成为连续的并沿一中心线延伸。
在本发明的另一个实施例中，电触头包括一系列弧形元件，其沿一中心线彼此相邻布置。各弧形元件包括支腿和与支腿整体形成的桥接部。该支腿部置于中心线的相对两侧。该弧形元件通过与相邻的弧形元件的支腿部整体形成的连接部彼此间形成为连续的。该弧形元件相对于中心线以一定角度取向。
在本发明的另一个方面中，一种形成触头的方法，包括使导电原料形成为多个倾斜元件，所述多个倾斜元件布置成平面的蛇形几何形状；以及绕一中心线弯曲该倾斜元件，来形成沿中心线延伸的多个相同的倾斜元件。
在本发明的另一个方面中，一种用于生产电触头的方法，包括提供一连续长度的导电材料，使其成为来回穿过第一中心线卷绕的平面波浪式样，并绕第二中心线局部弯曲该长度的导电材料，来形成多个弧形元件。
本发明一个实施例将参照附图通过例子来描述，其中图1表示根据本发明一个实施例形成的倾斜轧制触头的俯视图；图2表示根据本发明一个实施例形成的触头的透视图；图3是图2所示触头的侧视图；图4表示根据图2所示的触头响应的力/位移曲线；图5表示包括根据本发明实施例的包含排列成线性结构的图2所示触头的连接器透视图；图6表示根据本发明实施例卷绕成环形结构的图2所示触头俯视图；图7表示根据本发明可选实施例的包含图2所示排列成环形结构的触头的连接器的透视横截面图；图8表示安装在壳体中的如图7所示的触头的透视图；图9表示图7所示的触头的一部分在自由状态的侧视图；图10表示图7所示的触头的一部分在受压状态的侧视图；图11表示一连接器的透视图，其包括根据本发明实施例的排列成矩形构型的多个图2所示的触头。
具体实施例方式
图1表示根据本发明的触头100，该触头由一片导电原材料形成(坯件)，例如通过冲压或类似方式。触头100是一连续长度的导电材料，该导电材料跨过一中心线104来回卷绕，使所述触头100呈波浪形或蛇形。此处采用的术语蛇形是指一连续长度的材料布置为跨过一中心线104来回卷绕而没有与自身重叠或交叉。
触头100布置在单个平面并沿中心线104的两侧均匀分布。该触头100可以是横截面为正方形或矩形的股线或缆，这取决用于从坯件制造或制取的冲压或成形工艺的类型。可选地，所述触头100可具有多个其它横截面形状，包括圆形，椭圆形和非圆形。
在图1所述的例子中，触头100是沿全部的长度由一致的横截面形状构成。可选的，横截面形状和尺寸(例如，宽度，厚度，直径)可以沿触头100的长度在不同的部分间变化。
触头100包括一系列人字纹或钝角倾斜的元件106成不重叠嵌套样式。每个倾斜元件106包括与中心线104相交的顶点107。可选的，该倾斜元件106可成锐角或直角形。每个倾斜元件106包括一弧形部分108，该弧形部分108在相对的端部与一对支腿109和110成为一整体。某一支腿109和110通过连接部112和115连接，而其它的支腿109和110通过间隙103和105分开。弧形部分108在顶点107处弯曲并与中心线104相交。可以大体成直线或可略呈现一定曲率的支腿109和110以一锐角α从中心线104向外延伸。相邻倾斜元件106通过在触头100侧部111和113交替设置的连接部112和115相互形成整体。连接部112与侧部111上的相邻支腿109相交，而连接部115与侧部113上的相邻支腿110相交。
更准确地说，各个倾斜元件106A包括支腿109A和110A。各个倾斜元件106B包括支腿109B和110B，并且各个倾斜元件106C包括支腿109C和110C。该倾斜元件106A的支腿109A通过连接部112A与相邻倾斜元件106B的支腿109B连接，而倾斜元件106B的支腿110B通过连接部115B与相邻倾斜元件106C的支腿110C连接。这样，相邻的倾斜元件106A，B，C等在连接部112A，115B，112C，115D等处相互整体形成，其中所述连接部沿相对两侧部111和113交替布置。
进一步地，支腿109B和109C通过间隔103B隔开，而支腿110A和110B通过间隔105A隔开。连接部112A，112C等由间隔103B，103D等隔开。
在一个示范性实施例中，连接部112和115为U形。另外，其它形状如圆形，V形，正方形等也可考虑。该触头100，在一个示范性实施例中，由一坯件(未示出)冲压形成。在一个可选实施例中，该触头100可由金属丝或类似材料机械加工，铸造，模压，造型而成。一旦触头100被制造，其可如随后解释所述被弯曲，造型，成形及类似工艺生产。
图2表示根据一个实施例形成的触头100。该倾斜元件106绕第二中心线114弯曲。当触头100作为线性应用场合时，图2中该中心线114大体成线性。然而如随后所解释的，中心线114可遵循各种形状和轮廓。该触头100包括多个倾斜的U形或弧形元件122。该弧形元件122可以取向于平行平面126内，该平面126取向成使得中心线114延伸穿过。每个弧形元件122相对于中心线114倾斜，使平面126相对中心线114成一锐角β布置。这样弧形元件122朝向触头100的一端142以锐角的俯仰角β倾斜。该俯仰角β是相对于与顶点107相交的垂直平面的。可选择的，该弧形元件122可被左右转动或扭转一个锐角的偏转角γ。每一个弧形元件122包括桥接部130，该桥接部130形成有从其相对两侧延伸的支腿109和110。当弧形部108绕中心线114弯曲到理想形状时，桥接部130就形成了。在一个示范性实施例中，桥接部130可均匀地弯曲而具有大体凸起的外形。可选择的，桥接部130能够形成各种几何形状，如V形，侧边开口的正方形，半八边形或其它的多边形的几何形状。
连接部112和115在图2中示为分别地与在中心线114的侧部111和113上的相邻弧形元件122的支腿109和110连接。在一个实施例中，弧形元件122具有一开口的底部136。可选地，弧形元件122可形成有较长的支腿109和110，该较长的支腿109和110进一步绕中心线114彼此相对弯曲，直至相互接触或重叠(例如成为交错关系)。更准确地说，所述支腿109和110可弯曲，直至连接部112和115分别紧邻或分别至少局部处于间隔105和103中。
该弧形元件122包括第一端140和第二端142。该第一端140可以包括一接头144，其用于与适当成形的锁扣146结合来形成一个闭合的几何结构，例如当触头100被卷绕成一环形或方形的几何结构。可选地，端部140和142可以不形成有接头144和锁扣146，在该情况下，端部140和142可以通过任何合适的方法连接，例如低温焊接，熔接，压接等。
图3是触头100的侧视图，来更清楚地表示该弧形元件122的倾角或俯仰角β。该倾斜元件106(如图1所示)可首先弯曲而成为绕中心线114卷绕的弧形元件122。其次，该弧形元件122被倾斜至在支腿110与中心线114之间形成一理想锐角的倾角β。可选地，该弯曲和倾斜的操作可同时进行。在一个实施例中，角α和β可大体相等。图3进一步地表示连接部112和115及开口105相对于支腿110与桥接部130的布置方式。
图4表示触头100的力位移响应曲线150。该横轴表示从无应力的自由状态到受全应力的状态(相应于触头100的最大操作范围)的归一化位移。纵轴表示在各位移点处触头100表现出来的弹力响应(例如，随着倾角β(图3)减小)。该响应曲线150最大在位移处趋向变平。但曲线150在图4所示的位移范围中是弹性的。
图5表示包含线形触头100的连接器160。该连接器160包括主体162，它的一部分由虚线表示，以展现连接器160的内部细节。该主体162包括一匹配面163，该匹配面具有一沿线性触头轴线168延伸的触头通道166。该触头通道166具有一开口的上侧164，触头100经由该上侧164被接收。当具有匹配接触点或轨迹的板169被压到主体162上时，该触头100沿箭头A方向向下压入触头通道166。随着板169被置于连接器160上，该弧形元件122向前朝端部142倾斜。
图6表示根据本发明的可选实施例所形成的触头100。在触头100(如图1所示)绕中心线114(如图2所示)经弯曲和倾斜后，所述一系列弧形元件122绕一中心点170卷绕直到端部140和142相连。触头100，如图6所示，形成大体为环形的或圆形的几何形状，然而，其他的几何形状也可被采用，例如矩形，正方形，卵形的，椭圆形，等等。中心点170基本上相当于插针容纳轴线(延伸到图6的平面外)。该弧形元件122的支腿109和110取向为向外螺旋，而桥接部130限定了一个具有内径D1的插针容纳开口172。该弧形元件122的各支腿109和110与从中心点170向外延伸出的半径R1以锐角θ相交。
图7表示根据本发明实施例形成的连接器200的透视横截面图。连接器200包括如图6所示环形结构的触头100。该连接器200包括空腔212，用于沿插针容纳轴线214容纳插针触头(未示出)。该连接器200包括主体216，其具有由内壁222限定的斜面口218和通道220。该通道220如图7所示具有一V形的底部221。可理解的是，该通道底部221的轮廓对本发明并不重要，可采用任何轮廓。该触头100被置于通道220中，且弧形元件122的连接部112和115位于通道220中。支腿109和110之间的弧形元件122的开口底部136从插针容纳轴线214朝向外面。该弧形元件122的桥接部130与配合的插针触头(未示出)接合。该桥接部130具有多个接触点，增强了触头100和插针触头(未示出)之间的电连接。同样的，通过支腿109和110与主体216之间的多个接触点，增强了连接质量。
在一个实施例中，连接器200也可包括一个挡圈230用于保持所述触头100。可选地，挡圈230可与主体216整体形成。如图7所示，连接器200的主体216本身是导电的。该连接器200，在该实施例中，能够安装在一电路板上或可以安装在电源连接器的汇流排上或任何其它的导电元件上。
图8表示多个彼此相邻安装在绝缘壳上的连接器200。该壳体232包括多个具有斜面口218的腔212。
图9和10表示在所述连接器200中的倾斜触头100的工作方式。图9表示当处于无应力的自由状态(例如没有插针被插入时)的触头100，而在图10表示触头100当处于受压状态(例如插针被插入时)的触头100。该触头100的弧形元件122相对于从中心点170向外延伸出的半径R2以角度θ1倾斜。该桥接部130朝中心点170方向取向，同时支腿110从桥接部130朝通道220(如虚线外形所示)延伸。当未受压时，相邻的支腿110由间隔234隔开，且相邻弧形元件122桥接部130的顶端107之间存在间隔。
如图9所示倾斜成形的弧形元件122被预处理来以这样的方式反作用，即，当插针被插入时有效地增加弧形元件的倾斜或偏斜。首先，弧形元件122被预处理来沿箭头B方向绕在连接部115和触头腔220之间的接触点240转动。另外，插针的插入使插针容纳开口172(如图6所示)扩大，导致随着弧形元件122在连接部115转动或挠曲时相邻弧形元件122的支腿110朝向彼此也沿着箭头B方向移动。
参照图10，在受压状态，弧形元件122的桥接部130从不受压位置偏移，扩大了插针容纳开口172(如图6所示)，同时相邻支腿的间隔234减小。随着插针插入，触头100的弧形元件122相对于从中心点170向外延伸出的半径R3倾斜成一锐角θ2。该角θ2大于θ1，半径R3大于R2，反映出因插针插入插针容纳开口172的扩大(如图6所示)。该触头100的反作用是，使该插针由触头100容纳而触头100具有很小被损坏的可能性，例如主体216通道220压弯支腿110。触头100还利于减小连接器200峰值插入力。
图11表示可被用来抑制电磁干扰(电磁干扰)连接器300。该连接器300包括接地屏蔽的主体302。该主体302围绕在触头腔304中的多个信号触头(未示出)。该主体302包括在靠近匹配面308的其外周上的通道306。触头、比如触头310、被容纳和保持在该通道306中。该触头310由卷绕弧形元件122(见图2)而形成，使支腿109和110径向向内延伸，且圆顶部130形成触头的外径。触头310被安装到接地屏蔽主体302的外部，使触头310的支腿(未在图11中表示)向内延伸入通道306。
如此描述的实施例提供一种用于为接纳插针触头设计的连接器的电触头，该电触头是一种低成本的电触头。该触头提供冗余接触点，以在电源连接器承载电流。该触头也适合用于高速数据连接器中抑制电磁干扰。
虽然本发明已经按多个具体的实施例进行描述，但本领域技术人员能够获知在所述权利要求的思想和范围内可通过对本发明进行修改而实施。
权利要求
1.一种电触头，其包括包括一系列弧形元件的导体，该弧形元件彼此间形成为连续的，并且沿中心线延伸。
2.如权利要求1所述的触头，其中所述弧形元件相对于所述中心线以锐角倾斜。
3.如权利要求1所述的触头，其中所述弧形元件布置在单独的平行平面内，所述平行平面相对于所述中心线成锐角取向。
4.如权利要求1所述的触头，其中每个所述弧形元件包括一对相对的支腿部，其第一端与桥接部相连接，而第二端间隔开以在其间形成开口。
5.如权利要求1所述的触头，其中每个所述弧形元件具有沿触头相对侧设置的支腿部，其中相邻的弧形元件的所述支腿部在连接部彼此相连。
6.如权利要求1所述的触头，其中每个所述弧形元件具有支腿部，所述相邻弧形元件的支腿部在所述弧形元件交替侧彼此连接。
7.如权利要求1所述的触头，其中所述弧形元件和所述中心线围绕中心点被布置成圆形的几何形状。
8.如权利要求1所述的触头，其中所述弧形元件和所述中心线被布置成线形的几何形状。
9.如权利要求1所述的触头，其中所述导体包括位于所述导体相对末端的锁扣和接头，所述锁扣和接头彼此接合。
10.如权利要求1所述的触头，其中每个所述弧形元件包括桥接部和支腿部，所述支腿部被隔开，以提供开口的底部。
11.如权利要求1所述的触头，其中所述弧形元件和所述中心线绕中心点布置成圆形的几何形状，所述中心线绕所述中心点限定出一个基准直径，所述弧形元件相对于从所述中心点向外延伸出的径向线以锐角取向，其中当受压时所述弧形元件倾斜，增大了所述锐角。
12.一种电连接器，其包括具有匹配面的主体；和保持在靠近所述匹配面的主体中的触头，所述触头包括折叠成一系列弧形元件的导体，所述一系列弧形元件形成彼此连续的并沿中心线延伸。
13.如权利要求12所述的电连接器，其中所述弧形元件相对于所述中心线以锐角取向。
14.如权利要求12所述的电连接器，其中所述主体是导电的并被置于绝缘壳体中。
15.如权利要求12所述的电连接器，其中每个所述弧形元件包括跨过所述中心线彼此相对定位的桥接部和开口的底部。
16.如权利要求12所述的电连接器，其中每个所述弧形元件包括位于中心线相对侧的支腿部。
17.如权利要求12所述的电连接器，其中每个所述弧形元件具有支腿部，相邻弧形元件的所述支腿部在所述弧形元件交替侧上通过连接部彼此连接。
18.如权利要求12所述的电连接器，其中所述弧形元件绕中心点布置成圆形的几何形状，每个所述弧形元件具有面向所述中心点的顶点和从所述中心点向外延伸的开口的底部。
19.如权利要求12所述的电连接器，其中所述导体包括相对的端部，所述触头被保持于所述主体中，并且所述端部彼此远离布置。
20.如权利要求12所述的电连接器，其中每个所述弧形元件包括桥接部和从所述桥接部向外开口的开口底部。
21.如权利要求12所述的电连接器，其中所述弧形元件布置在相对于所述中心线以锐角取向的平行平面内。
22.如权利要求12所述的电连接器，其中所述中心线是圆形的，以绕中心点限定出一个基准直径，所述弧形元件相对于从所述中心点向外延伸的径向线以锐角取向。
23.如权利要求12所述的电连接器，其中所述中心线是圆形的，以绕中心点限定出一基准直径，所述弧形元件相对于从所述中心点向外延伸的径向线以锐角取向，其中当受压时所述弧形元件倾斜，增大了所述锐角。
24.一种电触头，其包括一系列弧形元件，所述弧形元件沿中心线彼此相邻布置，每个所述弧形元件包括支腿部和与所述支腿部整体形成的桥接部，所述支腿部被置于中心线的相对侧，所述弧形元件通过连接部彼此连续，该连接部与相邻弧形元件的支腿部整体形成，所述弧形元件相对于所述中心线以锐角取向。
25.一种制造触头的方法，包括将导电原料形成多个倾斜元件，所述倾斜元件布置为平面蛇形的几何形状；以及绕中心线弯曲该倾斜元件来形成沿中心线延伸的多个相同的倾斜元件。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述形成步骤将所述倾斜元件布置为公共平面内扁平的人字形式样。
27.如权利要求25所述的方法，其中所述形成步骤冲压所述倾斜元件使其具有第一和第二支腿，该第一和第二支腿与所述倾斜元件中的相邻一个的第一和第二支腿中的一个整体连接。
28.如权利要求25所述的方法，其中所述弯曲步骤使每个所述弧形元件形成有开口的底部。
29.如权利要求25所述的方法，其中所述弯曲步骤使每个所述弧形元件形成有一对相对的支腿部，并形成有连接桥接部。
30.如权利要求25所述的方法，还包括将所述弧形元件卷绕成围绕所述中心点的圆形的几何形状，使每个所述弧形元件从所述中心点向外延伸。
31.如权利要求25所述的方法，还包括将所述弧形元件相对于中心线成锐角取向。
32.如权利要求25所述的方法，还包括绕一基准直径定位所述弧形元件，并将所述弧形元件相对于所述基准直径成锐角取向。
33.一种制造电触头的方法，包括提供连续长度的导电材料，该导电材料为跨过第一中心线来回卷绕的平面波浪式样；以及绕第二中心线局部弯曲该长度的导电材料来形成多个弧形元件。
34.如权利要求33所述的方法，还包括将所述弧形元件相对于第二中心线成锐角取向。
35.如权利要求33所述的方法，还包括将多个弧形元件布置为直线形的，环形的，和矩形中的一种几何形状。
36.如权利要求33所述的方法，其中所述提供步骤包括从一片平面的原料冲压出该长度的导电材料。
37.如权利要求33所述的方法，其中所述提供步骤包括辊压该长度的导电材料。
38.如权利要求33所述的方法，其中所述提供步骤产生人字形式样的倾斜元件，该倾斜元件具有支腿，该支腿绕第一中心线布置，并相对于所述第一中心线成锐角取向。
39.如权利要求33所述的方法，其中所述提供步骤形成多个彼此成整体并布置在平行平面中的U形元件。
全文摘要
一种电触头，包括导体，该导体包括一系列弧形元件，该弧形元件彼此形成为连续的，并且沿一中心线延伸。可选的，该弧形元件相对于所述中心线成锐角倾斜，并且布置在也相对于中心线成锐角取向的单独的平行平面内。该弧形元件包括一对相对的支腿部，其第一端与桥接部连接，而第二端间隔开以在其间形成开口。该相邻的弧形元件的支腿部在连接部处彼此相连。该弧形元件和中心线围绕中心点布置成圆形的几何形状。
文档编号H01R4/48GK1875526SQ200480032292
公开日2006年12月6日 申请日期2004年10月20日 优先权日2003年10月30日
发明者查尔斯·D·科珀, 迈克尔·F·劳布 申请人:蒂科电子公司