专利名称：一种具有绞线式弹性插针的电连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有绞线式弹性插针的电连接器，尤其是涉及一种可靠性高、插拔力小、插拔方便、使用寿命长的电连接器。
背景技术：
对于具有绞线式弹性插针的电连接器，需要在绞线式弹性插针的两端之间进行冲胖，形成“鼓肚形”的胖点，通过胖点的弹性变形与刚性的插孔相配合，从而构成电连接器的接触对。
美国专利US 3，31，9217公开了一种绞线式弹性插针(见图1)，其在核心金属丝 88的基础上增加第二层金属丝87，外层金属丝86与第二层金属丝87螺旋方向相反，外层金属丝86、第二层金属丝87以及核心金属丝88的两端分别焊接在一起，以形成两个凸出的焊点。如图1所示，在与刚性的插孔插合时，该唯一的一根核心金属丝就只产生轴线的压力或拉力，从而对“鼓肚形”的收缩、膨胀的弹性变形都起到了不希望的约束作用，因此，插拔的啮合力很大，不能在芯数很多的连接器中应用。
美国专利US 4, 358, 180公开了一种绞线式弹性插针(见图2)，在传统的两层绞线式弹性插针上进行了改进，如图2所示，其包括内部的由三根无氧铜丝18(软铜)绞制而成的导电部分16，和外部的由一组直径相同的金属丝22、M螺旋包围的导电部分。外部7根金属丝的25 70%由铍铜合金成形，其余的外部金属丝由无氧铜成形以减少啮合力(相当于连接器插针与插孔插合需要的力)，保持最小的分离力。美国专利US 4，358，180仅由两层金属丝构成，使得降低插拔力的努力同样受到了限制。
本申请人的CN101546879A提出了一种轻插拔力麻花针，其由两层以上金属合金丝构成，更具体地，提出了所述轻插拔力麻花针采用三层金属合金丝构成时，第二层和第一层相互反向绞制，第三层又反向于第二层绞制，绞制完成后，经过冲胖而成，第一层采用三根金属合金丝，第二层采用十根金属合金丝，第三层采用十六根金属合金丝。
然而，申请人发现，要真正使得插拔力的显著变小，还需要进一步的必要技术特征，例如，还需要确定总直径、总横截面积、各层根数、丝径、节距、密贴要求、最大胖点的直径、针径、胖点跨度、金属丝的螺旋角等等。
本领域的技术人员容易理解，这些参数相互之间具有明显的约束，即任何一个参数都不能够独立地进行任意选择，无法通过有限次数的常规试验得到可实施的技术方案。
而市场上正仍然迫切需要和期待可靠性高、插拔力小、插拔方便、使用寿命长的连接器。发明内容
本发明的目的是提供一种具有绞线式弹性插针的电连接器，其绞线式弹性插针啮合力小，使得人工插合或分离多芯数连接器变得非常容易，可以用于多芯数的连接器中。
为此，本发明提供了一种具有绞线式弹性插针的电连接器，其特征在于，所述绞线式弹性插针包括至少两层金属丝，中心层的金属丝至少具有两根金属丝，较外层的金属丝包络较内层的金属丝，各层的金属丝分别包络成的横截面呈圆形，相邻层的金属丝之间紧密贴合；绞线式弹性插针的长度大于或等于最外层金属丝的螺旋节距；最大胖点的外径或直径D为插针的外径或直径d的1. 3 1. 9倍；胖点跨度L为插针的外径或直径d的2. 2 3. 8 倍。
优选地，至少一层金属丝的绞制方向与其他层的金属丝的绞制方向相反，最外层的金属丝的绞制方向与相邻层的金属丝的绞制方向相反；较外层的金属丝的螺旋角小于较内层的金属丝的螺旋角。
优选地，中心层金属丝的绞制螺旋角为80 84°，第二层金属丝的绞制螺旋角为 73 77°，第三层金属丝的绞制螺旋角为65 69°。
优选地，各层的金属丝的直径分别相等，或各层的金属丝的直径都相等。
优选地，各层的金属丝的直径的公差为该层金属丝公称丝径的士20%
优选地，各层金属丝公称直径满足0. 9dl彡d2彡1. Idl,0. 9dl彡d3彡1. Idl，其中dl为第一层各根金属丝的公称直径，d2为第二层各根金属丝的公称直径，d3为第三层各根金属丝的公称直径。
优选地，第一层金属丝设有2 4根，第二层金属丝设有8 12根，而第三层金属丝设有12 18根。
优选地，第一层金属丝设有3根，第二层金属丝设有10根，而第三层金属丝设有15 根。
优选地，D= 1. 6d，L = 3d。
优选地，各层金属丝为无氧铜丝或铍青铜丝。
在现有技术中，增加绞线式弹性插针金属丝的层数和根数，是为了将绞线式弹性插针增粗，以使插针可以通过更大的额定电流。
相反，根据本发明，在所述绞线式弹性插针直径不变的情况下，将传统的两层绞线式弹性插针改进为三层或更多层，同时增加外层金属丝的根数，并减小所有金属丝的直径， 以获得啮合力更小的绞线式弹性插针以及增加传导电流的横截面积。
根据本发明，所述插针的啮合力可以大幅度下降，可用于芯数较多的连接器中，以减小连接器的插拔力；
根据本发明，所述插针的与刚性插孔插合时，由于插针的外层具有更多的接触点， 可提高插针与插孔电气连接的有效接触面积，提高电连接器的电气可靠性；
根据本发明，与传统的两层绞线式弹性插针相比，所述插针的插拔寿命可以从行业标准规定的500次提高到5万次甚至10万次以上。
根据本发明，与传统的内层仅一根的三层绞线式弹性插针相比，本发明的绞线式弹性插针的啮合力或分离力下降40%以上，所述插针的插拔寿命同样可以从行业标准规定的500次提高到5万次以上。
图1是根据一现有技术的绞线式弹性插针的结构示意图2是根据另一现有技术的绞线式弹性插针的结构示意图3是根据本发明的绞线式弹性插针的结构及参数示意图4是在图3中沿A-A线的横截面剖视放大图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明
如图3-4所示，根据本发明的绞线式弹性插针结构具有第一层金属丝1、第二层金属丝2、第三层金属丝3。第二层金属丝2包络第一层金属丝1，第三层金属丝3包络第二层金属丝2，各层金属丝分别包络成圆形，相邻层间紧密贴合，相邻的两层金属丝绞制方向相反；第一层金属丝按螺旋角82° 士2°螺旋绞制而成，第二层金属丝按螺旋角75° 士2°螺旋绞制而成，第三层金属丝按螺旋角67° 士2°螺旋绞制而成；各层的金属丝直径分别相等，即第一层的所有金属丝1直径相等，第二层的所有金属丝2直径相等，第三层的所有金属丝3直径相等。
根据本发明，绞线式弹性插针的形成方式如下由金属丝1、2、3螺旋绞成一根足够长的合成丝，再切断成需要的长度，然后，将所述的金属丝1、2、3的端部通过激光点焊进行固定，最后在两端之间的特定部位进行冲胖，形成胖点，用于与刚性插孔内的壁弹性相接触，从而实现电气连接。
要在工业上获得应用，难点之一是绞线式弹性插针参数的选取。
根据本发明，绞线式弹性插针所涉及的参数如图3所示，M为绞线式弹性插针的长度；D插针为胖点的胖度，即为最大胖点B的直径；d为插针的直径，简称针径；L为胖点的跨度，即为胖点两端间的距离；α为所绞制金属丝的螺旋角，P为标注金属丝的螺旋角所取的——个占I ；^ O
根据本发明的绞线式弹性插针，在一个实施例中，各层金属丝的绞制方向相同，即同为左旋或右旋；在一个实施例中，相邻的两层金属丝绞制方向相反；在其他的实施例中， 相邻的两层金属丝绞制方向可以相同，但至少一层金属丝绞制方向与其他层相反；在其中一个实施例中，第三层金属丝3的缠绕方向与第二层金属丝2、第一层金属丝的缠绕方向相反。
在一个实施例中，各层的金属丝的直径分别相等，即第一层的所有金属丝1的直径相等，第二层的所有金属丝2的直径相等，第三层的所有金属丝3的直径相等。
在一个实施例中，各层的金属丝的直径允许有一定的公差，公差为该层金属丝公称丝径的士 20%。
在一个实施例中，设定第一层各根金属丝的公称直径为dl，第二层各根金属丝的公称直径为d2，第三层各根金属丝的公称直径为d3，各层金属丝公称直径优选满足 0. 9dl 彡 d2 彡 1. Idl,0. 9dl 彡 d3 彡 1. ldl。
在其他的实施例中，各层的金属丝均相等，即第一层的所有金属丝1的直径、第二层的所有金属丝2的直径、第三层的所有金属丝3的直径都相等。
第一层金属丝1由m根按螺旋角α工螺旋绞制而成，第二层金属丝2由η根按螺旋角α 2螺旋绞制而成，第三层金属丝3由ρ根金属丝按螺旋角α 3螺旋绞制而成。在一个实施例中，以上参数的选取值可以如此设置，第一层金属丝1的根数m从2 4中选取，第二层金属丝2的根数η可以从8 12中选取，第三层金属丝3的根数ρ可以从12 18中选取；第一层金属丝螺旋角Ci1可为82° 士2°，第二层金属丝螺旋角α 2可为75° 士2°， 第三层金属丝螺旋角α 3可为67° 士2°。
在一个实施例中，采用如下技术特征的组合m = 3，η= 10，ρ = 15，Ci1 = 82°， CI2 = 75°，α3 = 67°。在另外一个实施例中，采用如下技术特征的组合m = 3，η = 10， ρ = 16，α 丄=82°，α 2 = 75°，α 3 = 67°。
在一个实施例中，胖度D选取为针径d的1.3 1.9倍，跨度L选取为针径d的 2. 2 3. 8 倍，优选地，D = 1. 6d, L = 3d。
绞线式弹性插针的长度M与第三层金属丝3的螺旋节距相关。如果M小于螺旋节距的二分之一，在插针的制造过程中，容易出现散丝的现象，也就是在对合成丝进行切断工序后，外层金属丝不能固定。最好的选择是，M大于或等于第三层金属丝3的螺旋节距。
绞线式弹性插针的金属丝材料，可以选用无氧铜(软铜)丝、铍青铜丝、或锡青铜丝，优选无氧铜丝或者铍青铜丝。
与传统的内层为3根铍青铜金属丝，且外层为7根铍青铜金属丝绞线式弹性插针相比，在针径d、胖度D、跨度L、金属丝材料、金属丝的表面粗糙度、表面处理、热处理、试验套筒均相同的情况下，本发明的绞线式弹性插针的啮合力或分离力下降40%以上，插拔寿命可以提高到5万次甚至10万次以上，并且仍保持传统的绞线式弹性插针的电气可靠性， 可以使用在芯数较多的连接器中，以减小连接器的插拔力。
比较例与测试例
将针径d为φθ.66的所述的绞线式弹性插针与传统的内层为3根铍青铜金属丝且外层为7根铍青铜金属丝绞线式弹性插针分别应用于100芯的连接器中，并进行了试验验证，在试验套筒等所有条件相同的情况下，连接器啮合力、连接器分离力、接触件分离力 (即为所述插针分离力)、插拔寿命次数的检测结果如表1所示
表1采用本发明所述插针的连接器与采用传统插针的连接器
试验验证数据对比表
权利要求
1.一种具有绞线式弹性插针的电连接器，其特征在于所述绞线式弹性插针包括至少两层金属丝，中心层的金属丝至少具有两根金属丝，较外层的金属丝包络较内层的金属丝，各层的金属丝分别包络成的横截面呈圆形，相邻层的金属丝之间紧密贴合；绞线式弹性插针的长度大于或等于最外层金属丝的螺旋节距；绞线式弹性插针的最大胖点的外径D为插针的外径d的1. 3 1. 9倍；胖点跨度L为插针的外径d的2. 2 3. 8倍。
2.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于所述绞线式弹性插针，至少一层金属丝的绞制方向与其他层的金属丝的绞制方向相反，最外层的金属丝的绞制方向与相邻层的金属丝的绞制方向相反；较外层的金属丝的螺旋角小于较内层的金属丝的螺旋角。
3.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于所述绞线式弹性插针，中心层金属丝的绞制螺旋角为80° 84°，第二层金属丝的绞制螺旋角为73° 77°，第三层金属丝的绞制螺旋角为65° 69°。
4.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于所述绞线式弹性插针，各层的金属丝的直径分别相等，或各层的金属丝的直径都相等。
5.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于所述绞线式弹性插针各层的金属丝的直径的公差为该层金属丝公称丝径的士20%。
6.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于所述绞线式弹性插针各层金属丝公称直径满足0. 9dl ^ d2 ^ 1. Idl，0. 9dl ^ d3 ^ 1. Idl，其中dl为第一层各根金属丝的公称直径，d2为第二层各根金属丝的公称直径，d3为第三层各根金属丝的公称直径。
7.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于所述绞线式弹性插针，第一层金属丝设有2 4根，第二层金属丝设有8 12根，而第三层金属丝设有12 18根。
8.如权利要求7所述的电连接器，其特征在于所述绞线式弹性插针，第一层金属丝设有3根，第二层金属丝设有10根，而第三层金属丝设有15根。
9.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于所述绞线式弹性插针，D=1.6d, L =3d。
10.如权利要求1所述的电连接器，其特征在于所述绞线式弹性插针，各层金属丝为无氧铜丝或铍青铜丝。
全文摘要
一种具有绞线式弹性插针的电连接器，所述绞线式弹性插针，中心层的金属丝至少具有两根金属丝，各层的金属丝分别包络成的横截面呈圆形，相邻层的金属丝之间紧密贴合；至少一层金属丝的绞制方向与其他层的金属丝的绞制方向相反，最外层的金属丝的绞制方向与相邻层的金属丝的绞制方向相反；较外层的金属丝的螺旋角小于较内层的金属丝的螺旋角；绞线式弹性插针的长度大于或等于最外层金属丝的螺旋节距；最大胖点的外径D为插针的外径d的1.3～1.9倍；胖点跨度L为插针的外径d的2.2～3.8倍。根据本发明，绞线式弹性插针啮合力小，使得人工插合或分离多芯数连接器变得非常容易，可以用于多芯数的连接器中。
文档编号H01R13/33GK102570118SQ20121003485
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月15日 优先权日2012年2月15日
发明者廖朝顺, 李凌志, 邹作涛, 韦文革 申请人:贵州航天电器股份有限公司