电连接器的制作方法

专利名称：电连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电连接器，尤其涉及一种在危险环境中使用的电连接器 组件。
背景技术：
地下煤矿的采煤工作面是众所周知的危险环境。在采掘过程中不断产生 大量的煤粉尘，当这些煤粉尘悬浮在空气和砂砾中时极易发生爆炸。尽管可 利用水来减轻粉尘并润滑切割过程，但是这会产生磨蚀的、腐蚀性的导电灰 浆。另一个复合问题是由煤层释放出的甲垸。这种混合物形成了十分污浊并 且极易爆炸的环境。
电力被用于照明、通信以及电子控制设备。由于供电电压通常保持得很 低，更低功率的设备的存在对电连接器系统寄予了巨大的需求。
电连接必须是可靠且安全的。这类电连接还需要简化日常维护并确保故 障检测操作简单且安全的运用。易爆气体和灰尘的存在，意味着例如万用表 和绝缘测试器之类的最常规的电气检测设备不能够在这种环境中使用。
当在污浊的操作环境中使用现有的电连接器时遇到了大量问题。大多数
电连接器基于插入弹簧加载的套筒或插座中的插针(pin)。在典型的采矿的 危险性操作环境中，无法从端子套筒内部有效地去除污物。通常，需要在操 作区域外部的清洁环境中进行完全的拆卸和清理。这在大多数应用中是不实 用的或不节省成本的解决方案。此外，在这种工作环境中可采用的利用抹布 或高压空气进行表面清洁只会迫使污物更深入地进入端子套筒中。导电体的 端子表面之间的砂砾阻止或减弱了导电体之间的有效接触，导致连接器和电 缆的不可靠运行以及过热。这样就显著降低了连接器的使用寿命，并且这也 是间歇运行和连接器故障的主要原因。
导电端子(electrical contact)表面压力通常是由端子套筒本身或由与电 连接器直接接触的金属弹簧来施加。该组件的特性在正常条件下会加热导体
4元件，并且当存在任何有危害的接触条件时，由于电阻的增加会产生更多的 热量。这会影响由弹簧施加的接触压力，进而影响有效的接触电阻。这些问 题倾向于相互加强，并导致过早失效。
接触压力还直接影响连接器的插入力和拆除力。使用过大的插入力会使 得连接器难以使用，并且还掩盖了对于在正确匹配的装配与错误装配进行区 分所必需的基本机械反馈。
为了防止连接的中断，作用于电缆的扭力被传递至大多数连接器的连接 器本体。将连接器插针保护在套筒中不会消除该问题，而仅是将能量储存在
电缆线路(cabling)中。
由于常规的电测试工具不允许在危险环境中使用，因此在危险区域中检 测及识别带电电路中出故障的或正常工作的电缆几乎是不可能的。这意味着 必须将电缆从所述区域移出并且在安全的环境中进行测试。在大多数应用 中，这是不实用的或不节省成本的解决方案，并且还会掩盖在实际运行中遇 到的许多潜在的问题。
在拆下电缆以进行测试时，需要停止对一个区域的全部或部分的供电。 中断对例如照明系统的设备的供电可能十分危险，并且由于需要中断生产而 总是会导致成本非常高。
本发明是针对上述问题而提出的。

发明内容
根据本发明的一个方案，提供一种电连接器组件，包括 一对插头连接 器(male connector)，适合于端对端地对接在一起以实现电连接；以及中空 的筒，适合于容置所述插头连接器并具有锁紧装置以迫使所述插头连接器形 成对接接触。
优选地，所述锁紧装置包括凸轮，所述凸轮可枢转地固定到所述筒，由 此所述凸轮的转动将所述插头连接器牵拉在一起而形成对接接触。
优选地，所述凸轮连接至偏心杆(over-centre lever)，所述偏心杆可在 接合位置或脱开位置之间移动。优选地，在所述筒的相对侧上可枢转地固定
一凸轮。
优选地，所述连接器的对接表面基本平坦。在优选实施例中，所述阳性连接器具有处于对接接触的、同心的凸起部。
在优选实施例中，所述电连接器组件包括超低功率的光源，所述光源可 操作为使得能够通过目测来对有源/带电电路进行识别。在优选实施例中，该 系统设计成通过该连接器可看到照明。优选地，使用不同颜色的光源来识别 不同的电路电压。
根据本发明的另一方案的一种电连接器，包括带有电导线的中空的本 体，所述电导线从一端穿入以便经由印刷电路板联接到支撑导电端子的支 架，所述支架抵靠着弹性支撑件定位，所述弹性支撑件促使所述端子从所述 本体向外伸出。


现在将通过仅参照附图的示例对本发明的实施例进行描述，在附图中
图1为形成部分电连接器组件的插头连接器的侧视图2为该插头连接器的剖视图3为该插头连接器的端视图4为处于打开位置的筒形连接器的立体图5为处于闭合位置的筒形连接器的立体图6为筒形连接器中的两个插头连接器的侧视图7为处于打开构型的筒形连接器中的两个插头连接器的剖视图；以及 图8为处于锁定位置的筒形连接器中的两个插头连接器的剖视图。
具体实施例方式
图6至图8示出的电连接器组件10包括插座式筒形连接器(female barrel connector) 11，筒形连接器11容置有两个插头式电连接器12、 13。图1至 图3详细示出了插头式电连接器12、 13。
在图1至图3中示出的插头连接器12或13包括连接器本体15，连接器 本体15的截面基本为具有中空通道16的圆形，并包括两个径向观察端口 17、 18。带有绝缘连接件25、 26的电缆8插入该插头连接器的一个端部20并且 联接到从连接器本体15的另一端部23伸出的导电端子表面21、 22。在此示 例中，导电端子表面21、 22呈同心的铜环形式，在低压DC连接器中，外环
621用作负极端子(negative contact)而内环22提供正极端子(positive contact)。 导电端子表面21、 22被容置在透明塑料支架30中，支架30为位于连接器 本体15的通道16的端部23中的滑动配合件(sliding fit)。支架30具有向 后延伸的环31，环31与弹性支撑件35接合。环31由半透明的密封剂32填 充。支架30和支撑件35使得导电端子表面21、 22能够相对于本体15进行 约2至3 mm的弹性的轴向运动。连接器本体15内部的剩余空间由透明塑料 密封剂36填充。
与第一微型印刷电路板51相关联的LED 50在支架30后面联接到负极 端子表面21和正极端子表面22，以提供电流的可见指示，从连接器外部透 过在连接器本体15中的透明端子支架30、透明密封剂36和径向观察端口 17、 18可观察到所述可见指示。第二印刷电路板52和LED 53同样定位在 支撑环35后面，并且连接件25a和26a将第二印刷电路板52联接到第一印 刷电路板51。
如图1至图3所示，连接器本体的扩大部38在其外部具有凸耳(lug) 39，凸耳39带有小孔37以便能够在连接器上固定系索(lanyard)和防护罩 (未图示)。
图1至图3示出的插头连接器12设置为与相同的插头连接器13对接， 由此端子表面形成对接的、同心的接触。为了使插头连接器12、 13保持对 接接触并且确保可靠的连接，使用图4和图5示出的插座式筒形连接器11， 以便不仅容置插头连接器12、 13，而且牵拉这些插头连接器以使其在筒形连 接器11中形成牢固的对接接触。因为筒形连接器11包括伸长的圆形本体80， 所述本体80限定中空的通道81，如图4和图5所示。在本体的各端部82、 83沿直径方向相对地设置一对凸轮锁(cam lock) 60、 61，凸轮锁60、 61 可枢转地固定到本体80外部的凸耳62、 63。每个凸轮锁60、 61均包括具有 伸出的臂65的凸轮64。凸轮64可枢转地固定到凸耳62，并且筒形连接器 的本体在其壁面上具有孔68，凸轮64可延伸穿过孔68，如图4所示。 一对 凸轮锁被沿直径相对地定位于该筒形连接器的相对端部，如图4所示。图4 还示出了处于打开构型的凸轮锁，由此使臂65枢转以从筒形连接器11径向 地向外延伸。
如图6所示，每个臂65在相对的端部终止于踵部(hed) 66，踵部66设置成放置于筒形连接器11的本体外部的凹槽70中。凸轮锁60、 61还固 定到筒形连接器11，由此朝向图8中锁定位置的运动使得凸轮64运动至偏 心位置，同时臂的踵部66与筒形连接器本体中的凹槽70接合，从而确保凸 轮锁保持处于锁定位置。每个插头连接器的外部均包括具有弯壁42的环形 槽41，凸轮64可位于该环形槽41中。如图7所示，当插头连接器首先插入 筒形连接器11中并且凸轮锁60、 61处于打开位置时，每个凸轮64在凹槽 41中仅为松配合。然而，当凸轮锁被转向如图8所示的闭合位置时，凸轮 64与插头连接器12上的弯壁42接合，就将插头连接器12向前推动，以便 在筒11内将插头连接器12、 13牢固地锁定于接合位置。从图7和图8中可 以看出，连接器在两侧运动至筒内1.9 mm。通过闭合两对凸轮锁61、 62， 两个插头连接器被压成牢固的接合并且保持锁定于筒形连接器11中。两个 连接器12、 13上的连接板具有弹性，这确保这些端子表面形成可靠的面对 面的环形接合关系。
每个插头连接器12、 13的连接器本体15优选地由金属或硬质工程塑料 制成。导电端子支撑件由具有极低记忆的闭孔泡沫材料或类似的可压縮塑料 制成。材料可以为透明或不透明的。端子支架30由硬质的、透明(dear) 或半透明的塑料制成，其为电绝缘的以便在为端子表面21、 22提供尺寸稳 定的基座的同时允许光线透过。端子表面环21、 22通常是由具有镀金表面 的铜制成，或由单一的贵金属材料(例如铑)制成。小型印刷电路板51、 52 用于组装端子并承载LED 50、 53，只要在用于每个导体的连接器处可获得 电力，LED 50、 53即可产生用于每个端子的光源。在透明塑料端子支撑件 的后面使用第二印刷电路板52和LED 53以产生可通过连接器本体15中的 径向观察端口17、 18看到的光。连接器的本体中的半透明密封物质36使得 光能够通过观察端口 17、 18射出(escape)，而同时能够保持所组装部件的 完整性。尤其在所述设备用在特别危险的环境中时，这是另一个安全特征。
当这些凸轮锁60、 61被应用于筒时，每个插头连接器被推动越过这些 端子面会合的点3.8mm 。当筒被锁定时，弹性端子支撑件35被压縮而产生 接触压力。穿越端子表面的接触压力的自平衡作用确保这些端子表面彼此最 佳地对准。由于锁定臂的偏心位置的接触压力的反作用，所以系统稳定且防 震。由于所有的接触区域是非间断且平滑的，所以一旦对本体施加大于接触
8压力的转矩，两个连接器就可相对于彼此安全地转动。这种作用不会减少或 影响电连接的接触压力和完整性，并且不会使电缆或连接器受到所储存的扭 矩的作用。
筒形连接器11还包括位于环形槽85中的柔性密封件80。该密封件优选 地由具有低记忆的适用的柔性化合物制成。图7示出的密封件80a处于松弛 状态。当将连接器组件如图8所示那样被锁定时，密封件80a被压在两个插 头连接器12、 13之间，抵靠着两个插头连接器的相向表面90进行密封。在 这种锁定状态下，电连接器被完全密封而与其操作环境隔离，从而防止任何 液体、粉尘或其它不合需要的物质进入该组件中。
表面平坦的连接器可使得污物或液体没有沉积的空间，并且能够在污浊 的环境中简单地进行清洁。端子组件的弹性安装使得两个端子表面能够持续 地对准。此外，这种弹性安装远离电气内容物(electrical content)，能够使 待校准与保持的接触力与接触温度不相关。同心的端子表面提供了保持冷却 的低电阻端子表面。同心的端子表面使得这些端子之间的扭转运动不受限 制，并且不影响电接触的效率。同心的端子结构使磁屏(induction screen) 能够跨越连接器连续存在。
使用小型LED来提供自照明的连接器，提供了适应于危险区域的超低 功率光源以满足规章制度，并使得能够通过目测来识别有源/带电电路而无需 使用检测工具。通过将连接器设计成当连接器打开时通过连接器的面可看见 照明(illumination)以及在连接器联接时通过连接器本体的径向端口可看见 照明，允许跨越若干操作连接在完全安全的条件下来识别与追踪有源电路而 无需切断电力。使用不同颜色的光源来提供对不同电路电压的识别。
单性或两个插头连接器的使用，省略了所有可能聚集粉尘的插座或套 筒。通过使用双筒(double barrel)将两个插头连接器面对面地锁定，该筒被 完全打开并松开，且能够利用吹风或气流来进行清洁，或利用抹布来进行擦 拭。该筒提供所有的锁紧力并且完全独立于电功能和电路。这种设置方式使 电接触压力与插入力功能分离，使得在提供很小的插入力的同时能够产生很 大的接触压力。
在所附的权利要求与本发明的前述说明中，除非是上下文的需要，否则 由于语言表达或必要的含义，词语"包括"或诸如"包括了"、"包括有"等变形是在包含的意义下使用的，即用于指定所述特征的存在，但不排除在 本发明的不同实施例中存在和增加的其它特征。
权利要求
1. 一种电连接器组件，包括一对插头连接器，适合于端对端地对接在一起以实现电连接；以及中空的筒，用以容置所述插头连接器，所述筒具有锁紧装置以迫使所述插头连接器形成对接接触。
2. 根据权利要求l所述的电连接器组件，其中所述锁紧装置包括凸轮，所述凸轮可枢转地固定到所述筒使得接合所述插头连接器，由此所述凸轮的 转动将所述插头连接器向一起牵拉而形成对接接触。
3. 根据权利要求2所述的电连接器组件，其中每个凸轮连接至偏心杆， 所述偏心杆能够在接合位置或脱开位置之间移动。
4. 根据权利要求2或3所述的电连接器组件，其中在所述筒的每个端 部的相对侧上可枢转地固定一对凸轮。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的电连接器组件，其中每个插头连 接器均包括带有电导线的中空的本体，所述电导线从一端穿入以联接到支 架，所述支架支撑从所述本体的另一端伸出的导电端子。
6. 根据权利要求5所述的电连接器组件，其中所述连接器包括弹性装 置，用以驱使所述导电端子沿轴向伸出所述本体之外。
7. 根据权利要求6所述的电连接器组件，其中所述弹性装置包括设置 在所述支架后面的弹性端子支撑件。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的电连接器组件，其中所述导电 端子为从所述支架的基本平坦的外部表面向前伸出的同心的环。
9. 根据权利要求5至8中任一项所述的电连接器组件，其中所述插头 连接器结合有印刷电路板，所述电导线的导体连接至所述印刷电路板，所述 印刷电路板包括超低功耗的光源。
10. 根据权利要求9所述的电连接器组件，其中在所述支架的后面连接 有第一印刷电路板。
11. 根据引用权利要求7时的权利要求9所述的电连接器组件，其中在 所述弹性端子支撑件的后面连接有第二印刷电路板。
12. 根据权利要求5至11中任一项所述的电连接器组件，其中所述中 空的本体具有至少一个便于观察内部的孔。
13. 根据权利要求5至12中任一项所述的电连接器组件，其中所述支 架是半透明的。
14. 根据权利要求5至13中任一项所述的电连接器组件，其中密封剂 将所述电导线保持在所述中空的本体内。
15. 根据权利要求14所述的电连接器组件，其中所述密封剂是半透明的。
16. 根据权利要求9所述的电连接器组件，其中不同颜色的光源用于识 别不同的电路电压。
17. —种电连接器，包括带有电导线的中空的本体，所述电导线从一 端穿入以连接到支架，所述支架支撑从所述本体的另一端伸出的导电端子， 所述支架抵靠弹性支撑件定位，所述弹性支撑件促使所述导电端子从所述本 体向外伸出。
18. 根据权利要求17所述的电连接器组件，其中所述导电端子为位于 所述支架面上的同心的环。
19. 根据权利要求17或18所述的电连接器组件，其中在印刷电路板上 安装有光源。
20. 根据前述权利要求17至19中任一项所述的电连接器组件，其中所 述本体、所述支架和所述支撑件中的任一个或多个是半透明的。
全文摘要
一种电连接器组件，包括一对插头连接器，适合于端对端地对接在一起以实现电连接；以及中空的筒，用以容置所述插头连接器，所述筒具有锁紧装置以迫使所述插头连接器形成对接接触。
文档编号H01R13/24GK101548438SQ200780035910
公开日2009年9月30日 申请日期2007年5月14日 优先权日2006年7月26日
发明者厄贝恩·杜普莱西斯 申请人:希拉亚太有限公司