连接器单元的制作方法

连接器单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于连接至少两个电缆(12)的连接器单元(10)，其包括至少公部件(14，14c)、母部件(16)和梭活塞(18，18c)，其中，梭活塞(18，18c)包括：至少一个磁性连接装置(20)，其用于在梭活塞(18，18c)与公部件(14，14c)的至少一个磁性连接辅助件(22)之间建立磁性连接，以及至少一个闩锁结构(24)，其用于在梭活塞(18，18c)和母部件(16)之间建立至少力配合连接；其中，公部件(14，14c)包括：磁性连接辅助件(22)，其用于与梭活塞(18，18c)的磁性连接装置(20)相互作用以在梭活塞(18，18c)与公部件(14，14c)之间建立磁性连接，以及相互作用区域(26’)，其用于以力配合方式与母部件(16)的至少一个靠背闩锁(28)相互作用；并且其中，母部件(16)包括靠背闩锁(28)，其用于在梭活塞(18，18c)和母部件(16)之间建立至少力配合连接，并且还用于至少与公部件(14，14c)的相互作用区域(26’)以力配合方式相互作用。
【专利说明】连接器单元

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于连接至少包括公部件、母部件和梭活塞的至少两个电缆的连接器 单元以及分别用于建立或释放上述连接器单元的公部件和母部件之间的连接的方法。

【背景技术】
[0002] 在不久的将来，将需要在较大的距离上尤其是例如在大陆之间通信的不断增长的 需求。因此，位于诸如海底的恶劣环境中且在该环境中无误差地操作的类似海底电缆和连 结海底电缆的连接器的基础设施将是必要的。现有技术连接器使用例如公销和母插座来实 现连接。为了在海底配接这些部件，公销必须穿过母插座的密封件，而不允许水从海中进入 连接器内部。已经知道部署例如弹簧加载的梭活塞，该梭活塞与公销（插座销）紧密配合 并且在配接期间被向后驱动通过密封件。当连接器被去配接时，弹簧保持公销（插座）和 梭活塞，从而防止水输送通过密封件。该解决方案要求弹簧具有相当高的弹簧率，以防止弹 簧的意外压缩。高的弹簧率意味着在配接期间力显著增加。弹簧加载的梭销也驱动连接器 的长度，使其长于对于使水保持在连接器外部的备选装置来说可能的长度。
[0003]本发明的第一目的是提供一种用于连接至少两个电缆的连接器单元，其可以以最 小的力操作并且可被构造成在长度上相比现有技术连接器更短。此外，连接器单元应为可 靠的且不易出现误差。
[0004]本发明的另一个目的是提供用于分别建立或释放在上述连接器单元的公部件和 母部件之间的连接的方法，该方法提供连接器单元的部件的快速、可靠而无误的配接和/ 或去配接。这些目的可由根据独立权利要求的主题的连接器单元和方法来实现。


【发明内容】

[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种用于连接至少两个电缆（尤其是海底电缆） 的连接器单元，其包括至少公部件、母部件和梭活塞。
[0006]本发明建议，梭活塞包括：至少一个磁性连接装置，其用于在梭活塞和公部件的至 少一个磁性连接辅助件之间建立磁性连接；以及至少一个闩锁结构，其用于在梭活塞和母 部件之间建立至少力配合连接。此外，公部件包括：磁性连接辅助件，其用于与梭活塞的磁 性连接装置相互作用，以在梭活塞和公部件之间建立磁性连接；以及相互作用区域，其用于 以力配合方式与母部件的至少一个靠背R锁（backinglatch)相互作用。此外，母部件包 括靠背闩锁，其用于在梭活塞和母部件之间建立至少力配合连接，并且还用于以力配合方 式至少与公部件的相互作用区域相互作用。
[0007] 由于本发明的原因，相比现有技术系统，连接器单元的公部件和母部件的配接和/ 或去配接可以降低的连接器单元失效（尤其是通过水意外进入连接器单元）的风险进行。 因此，可以提供可靠且无误的连接器单元，其提供令人信服的特性，尤其是对于海底应用来 说。此外，配接和去配接力被最小化并且仅发生在连接和/或断开过程中。此外，连接器单 元的长度相比已知的连接器减小。这是因为梭活塞不再由弹簧驱动，该弹簧必须保存在通 常驱动已知连接器的长度的配接（压缩）位置。此外，由于磁性连接，可以提供高的连接力。
[0008] 即使术语"电缆、公部件、母部件、梭活塞、磁性连接装置、磁性连接辅助件、闩锁结 构、相互作用区域、靠背闩锁、磁性结构、相互作用装置、部段、区域、磁性部段、部件、有效表 面、磁性区域、基座、阻尼装置、流动通道、密封件、销、凹槽、斜面、轮廓和顶端"（也参见下 文）在权利要求书和说明书中以单数或以具体数目的形式使用，本发明（申请）的范围也 不应局限于该单数或具体数目形式。具有不止一个或多个上述结构也在本发明的范围内。
[0009] 连接器单元旨在表示物理地连接至少两个电缆（优选海底电缆）的单元。因此， 其优选地为海底连接器单元。连接器单元可在任何恶劣的环境中使用，并且可以具体化为 电连接器和/或贯穿接头或优选地具体化为可湿配接的连接器。此外，该单元优选地在高 电压应用中使用。此外，本发明的连接器单元可在任何连接器或机构中使用，其中需要高磁 拉力但含铁物体的意外拾取将是危险的。
[0010] 此外，母部件或插座或插头或连接器主体旨在表示带有开口、凹部或内孔的部件， 以接纳连接器单元的另一个部件，诸如公部件或梭活塞或它们的部件。因此，公部件或插座 销旨在表示带有销、延伸部等以接合或插入母部件的开口中的单元的部件。母部件和公部 件旨在在公部件和母部件配接的情况下建立电连接。母部件和公部件均可封装在电缆的壳 体或外部中。此外，公部件和母部件可能需要在完全配接时例如借助于在外部金属制品上 的锁或夹具锁定在一起。
[0011] 另外，梭活塞或梭销旨在表示支持、有利于或介导单元的母部件和公部件之间的 连接的单元的部件。此外，梭活塞旨在提供公部件和母部件的可靠、密封并且在水环境下无 泄漏的配接。梭活塞包括两个部段：前部段和后部段。它们相对于彼此基本上轴向地布置， 其中它们在其相邻的部分中重叠。
[0012] 前部段在后部段的外表面上自由移动。前部段相对于后部段的移动由前端止挡件 限制。前部段由梭活塞弹簧从后部段向前推动，使得当没有其它力作用在梭活塞上时，梭活 塞停留在其完全伸出状态。梭活塞的前部段由单件钢机加工而成，使得海水不能流入活塞 的油空间内。这还具有以下优点：存在连续平滑的表面，以确保梭活塞所穿过的母部件的前 密封件在整个配接/去配接过程中将保持良好密封。
[0013] 梭活塞的另一个特征是在前部段的前部中的小凹部，其具有从公部件的前部的对 应突起。这些特征用于辅助两个结构的对准。此外，梭活塞包括中央销，其延伸穿过前部段 并且引导磁性连接装置。此外，梭活塞包括至少一个弹簧和优选地多个弹簧，其将磁性连接 装置或磁性结构（参见下文）分别连结到梭活塞或其后部段。（多个）弹簧可以是（多个） 轻型恒力弹簧或（多个）标准/轻型卷簧。实际上，已经表明，标准/轻型卷簧可能具有优 点。另外，也可以使用这些弹簧类型的组合。
[0014] 磁性连接装置或磁性连接辅助件旨在表示在配接/去配接期间在公部件和梭活 塞之间建立可移除连接和/或通过磁性按扣配合作用的装置。磁性连接装置和磁性连接辅 助件适于在公部件相对于母部件移动期间在公部件和梭活塞之间提供机械闩锁。
[0015] 此外，闩锁结构或靠背闩锁旨在表示分别在配接/去配接期间或在公部件的闩锁 辅助件与梭活塞的磁性连接装置的连接/断开期间在母部件和梭活塞之间建立可移除或 可释放连接和/或通过磁性按扣配合作用的装置。因此，梭活塞和公部件的移动能力可以 是构造上容易的并且可由靠背闩锁控制的。措辞"至少力配合连接"旨在表示可以提供在 母部件和梭活塞之间的附加形配合连接。实际上，力配合连接和形配合连接的组合将是优 选的。
[0016] 此外，靠背闩锁提供用于在公部件相对于母部件的移动期间与公部件和/或梭活 塞的相互作用区域以力配合方式相互作用。靠背闩锁可与两个相互作用区域同时相互作 用，或者首先与一个、然后与另一个相互作用。优选地，靠背闩锁首先与梭活塞的相互作用 区域、然后与公部件的相互作用区域相互作用。靠背闩锁和/或闩锁结构可以是对于本领 域的技术人员可行的任何结构，诸如销、凹槽、挂钩、摩擦或止动材料等。优选地，在相互作 用区域和靠背闩锁之间的相互作用仅仅为力配合连接，但其允许靠背闩锁销在相互作用区 域上的滑动运动。
[0017] 相互作用区域旨在表示具体地具体化为在公部件相对于母部件的移动期间至少 在公部件和母部件的靠背闩锁之间提供（紧密而可靠的）连接或力配合连接的区域。具体 实施例可以是对于本领域的技术人员可行的任何实施例，诸如具体机加工或涂布的表面、 凹槽或销等。此外，梭活塞可以具体化有类似或相同的相互作用区域。靠背闩锁可与两个 相互作用区域同时相互作用，或者首先与一个、然后与另一个相互作用。优选地，靠背闩锁 首先与梭活塞的相互作用区域、然后与公部件的相互作用区域相互作用。
[0018] 因此，本发明提议梭活塞在配接过程的早期阶段期间被"闩锁"在公部件/插座销 的前部上。这意味着公部件/插座销的移动将梭活塞推回到母部件/连接器主体内并且将 其再次拉出来。梭活塞接着被靠背闩锁"捕集"，这防止梭活塞进一步移动并且迫使在公部 件/插座销和梭活塞之间的闩锁脱开。
[0019] 此外，本发明提出，磁性连接装置包括至少一个磁性结构。由于这个原因，可以容 易地有利于连接。在此上下文中，磁性应理解为结构反作用于磁场的能力或结构产生磁场 的能力。该结构可以是对于本领域的技术人员可行的任何结构，诸如孔或优选地销的表面、 内表面。
[0020] 此外，磁性连接辅助件包括对应于磁性结构的至少一个相互作用装置。因此，可在 构造上容易地并且以最少量的部件建立连接。相互作用装置也是磁性结构，并且可以是对 于本领域的技术人员可行的任何结构，诸如孔或优选地销的表面、内表面。
[0021] 还提出的是，磁性结构包括罐装（potted)磁体。罐装在高磁导率材料中的单个磁 体将在磁性连接装置和磁性连接辅助件之间提供最高的结合力。不利的是，罐装磁体可具 有最大的相互作用范围（或作用距离（throw))以拾取磁性碎屑和污物。因此，通过使用包 括磁性组件的磁性结构作为磁性结构的备选的示例性实施例，可以获得更好的结果。磁性 组件将具有减小的结合力，但磁场的作用距离可大大减小。优选地，磁体组件包括具有不同 地定向的磁极的至少两个部段。通过使用交替的磁极在距组件的较大距离处抵消磁场，减 小的结合力和磁场的最小化的作用距离的积极效应可被加强。因此，磁体组件为多极磁体。 是否使用单个罐装磁体或磁体组件将取决于使用闩锁的性质。本领域的技术人员将根据其 在本领域的知识来选择这些规格。
[0022] 磁性组件的部段可被布置在径向方向上或轴向方向上。但优选地，使用布置在径 向方向和轴向方向两者上的两个以上的部段。优选地，部段具体化为例如三个同心环，其具 有在径向方向或轴向方向上交替的磁取向或磁极。此外，通过在径向和轴向两者上的布置， 以盘状方式布置的至少两组径向同心的环可在轴向上前后布置。
[0023] 通过提供包括高磁导率材料的磁性连接辅助件的相互作用装置，连接器单元的未 屏蔽部件（公部件）被阻止诱捕磁性碎屑。
[0024] 优选磁体将为稀土磁体。对于高达200°C的温度来说，优选材料将为钕-硼-铁 (NdFeB)磁体。如果需要更高的温度，也可以使用钐-钴（SmCo)磁体。优选的高磁导率材 料将为镍-铁合金（商业示例包括Supra50 (镍：铁50%)、殷钢（36%镍、64%铁）或Mu-金 属（77%镍、16%铁））。也可以使用纯铁。重要的是应注意到，不论将何种材料用于公部件 或插座销顶端的相互作用装置，该材料都必须在机加工后被热处理和退火以使其为完全软 磁的；即，该材料为不可磁化的，并且当外部磁场被移除时，其净磁化强度将始终返回到零。 这是为了确保相互作用装置或顶端在操作期间均不会变得被磁化，这将随后允许其吸引磁 性碎屑。
[0025] 因此，磁性连接或闩锁通过磁体或磁体组件与高磁导率材料的质量体之间的相互 作用来操作。
[0026] 有利地，磁性结构或磁体或磁体组件分别布置成在梭活塞内部轴向可移动。从而 可根据其所需功能来调整磁性结构的位置。磁性结构放置在前部段内部并且通过前部段的 中央销的引导前后自由移动。（轻型恒力）弹簧连结磁性结构和梭活塞的后部段。这样，当 没有其它力作用在梭活塞上时，磁性结构处于其后部位置。这有助于减小在梭销的表面处 的磁场，以防止磁性材料的意外拾取。
[0027] 在一个优选的实施例中，梭活塞包括由高磁导率材料制成的至少一个区域，该区 域提供用于接合磁性结构的至少一个磁性部段的磁场，以减小磁性部段的磁场。从而可以 有利地进一步减小磁场的作用距离和因此吸引有影响的碎屑等的风险。术语"接合"应理 解为"屏蔽、与...相互作用、阻挡和/或中和"。由高磁导率材料产生的屏蔽减小磁性部段 的边缘场，因为从磁性结构的前部出现的磁场将优先地被吸入屏蔽材料而不是远离磁性结 构环状散开（loopingout)。
[0028] 当磁性部段处于后部未配接位置时，高磁导率材料的作用尤其有用。因此，高磁导 率可被看作对未配接组件中的磁性部段的磁屏蔽。在配接期间，高磁导率材料接着被移除 以确保在公部件（磁性连接辅助件）和梭活塞之间最大可能的结合力。
[0029] 本发明还提出，由高磁导率材料制成的区域为能插入穿过磁性结构（磁体和/或 磁体组件）的孔的销的至少一个部件。通过该实施例和布置，屏蔽为最高效的。此外，该区 域可以容易地投入使用。销的部件可以是销的具体选择的表面，诸如由高磁导率材料制成 的特殊层（涂层），或者芯或整个销可由高磁导率材料机加工而成。销安装在梭活塞前部段 内，使得随着前部段相对于磁性部段被向后推动，（芯）销被从磁性部段移除。
[0030] 备选地和/或附加地，该区域为至少部分地围绕磁性结构（磁体和/或磁体组件） 的圆周能布置的壳体。由于这个原因，发出磁场的磁性结构的大面积可在必要时被有效地 屏蔽。优选地，壳体布置成围绕磁性部段同心的，并且可围绕磁性结构的整个圆周布置。壳 体可沿磁性结构的整个轴向长度或仅沿其一部分延伸。外壳体被安装在梭活塞的后部段 上，使得随着磁性结构相对于后部段向前移动，壳体被从磁性部段移除。
[0031] 在本发明的一个有利的实施例中，磁体组件包括至少一个有效表面，和/或其中， 有效表面包括提供等量的磁力的至少两个磁性区域，其中磁力具有相反的磁取向。换句话 讲，磁体组件的有效表面为一半北极和一半南极的，或者有效表面具有相等面积的北极和 南极，或者在有效表面上的北极和南极的总表面积必须相等。
[0032] 通过确保暴露的北极和南极的总面积相等，从磁体组件的有效表面出现的所有磁 通被连结到在磁体组件的相同表面上的相反的磁极。这种提高的磁链将通过确保磁链路径 仅穿过高磁导率材料而增加对靠近有效表面的高磁导率材料（例如，公部件的相互作用装 置）的反作用力。它也会促进磁场衰减，因为由每个磁性区域或磁体各自生成的磁场是相 反的，并且由其相邻部分的磁场抵消。这增加了磁体组件的短距离吸引力，同时大大减小磁 场的范围。
[0033] 在此上下文中，有效表面旨在表示发出磁场的磁体组件的所有暴露表面的总和。 它可以是组件的前部、后部和侧面。优选地，它只是磁体组件的前面。此外，有效表面可以 甚至根据磁体组件的位置变化。在磁体组件处于其后部位置的情况下，侧表面的磁场由例 如芯销和壳体的高磁导率材料接合。因此，仅前部对有效表面有贡献。此外，置于磁性组件 的表面上的磁性区域或磁极越多，作用距离的减少量就越大，并且以减小可实现的结合力 为代价。
[0034] 为了提供轴向屏蔽，尤其是在背对公部件的方向上，磁性组件至少放置在由高磁 导率材料制成的基座上。高磁导率基座将阻止任何磁场在磁性结构之后伸出，并且也会增 加可由磁性结构实现的吸引力。
[0035] 根据本发明的另一个有利的实施例，磁性结构包括至少一个液压阻尼装置，尤其 是用于润滑剂的至少一个流动通道，以限制磁性结构的运动速度。这降低了机械冲击压裂 磁性结构的风险，从而可以最小化磁性结构的失效。为了调整所需的阻尼量，可相应地选择 流动通道的尺寸。本领域的技术人员将根据其在本领域的知识来选择这些规格。
[0036] 在本发明的另一个实施中，梭活塞包括至少一个污物密封件，其安装在梭活塞的 开口或内孔中，以防止诸如沉淀物和粗粒的污物进入梭活塞中。污物密封件用来防止磁性 材料进入开口，在那里，磁性材料会与磁场相互作用。从而，磁性连接的正常功能将被确保 并且可以有助于确保闩锁继续操作，尤其是在污水中。污物密封件是由轻型弹簧向前驱动 的橡胶环。开口旨在表示用来容纳公部件的部件的凹部、内孔、间隙、盲孔等。部段可穿过 开口或搁置在开口中。在此上下文中，公部件的部段旨在表示用于接合或被插入梭活塞的 开口中的销、延伸部、突起或其一部分。
[0037] 在本发明的另一个实施中，靠背闩锁包括至少一个弹簧加载的销（闩锁销），其相 对于母部件的轴线布置成基本上径向的。因此，可以获得可靠而节省空间的构造。此外， 靠背闩锁的上闩/开闩（latching/delatching)力可通过选择合适的弹簧力而容易地选 择。在销的布置的范围内，相对于母部件的轴线"基本上径向的"也应区别于约30°的严格 径向布置。优选地，销被定向成径向（90° )或垂直于母部件的轴线。一般来讲，梭活塞的 轴线和公部件及母部件的轴线布置成平行于公部件的移动方向。优选地，销在开口的壳面 (mantelsurface)处延伸进入开口中。
[0038] 本发明还提出，靠背闩锁包括多个弹簧加载的销。由于这个原因，可以实现均匀的 上闩/开闩。此外，越多的销提供越大的冗余度，同时增加复杂性。销能布置成适合本领域 的技术人员的任何图案，诸如随机地或分别沿着母部件的内周（母部件的开口的壳面）或 销的组件保持器的内周优选地均匀地分布。通过这种布置，作用在梭活塞上的力在圆周上 是恒定的，导致在梭活塞处错过压力峰值，从而保护梭活塞的构造和材料。
[0039] 优选地，梭活塞的闩锁结构具体化为在梭活塞的周向方向上延伸的至少一个凹 槽。由于这个原因，闩锁结构可被容易地构造。还优选的是，母部件的弹簧加载的销旨在与 梭活塞的凹槽闩锁，其中，（多个）销将凹槽和因此梭活塞保持在轴向固定位置。此外，通 过有意使凹槽以力配合且基本上形配合的方式容纳（多个）弹簧加载的销，连接是稳固且 轴向固定的。从而，可以在公部件的配接或去配接期间提供将梭活塞牢固地锁定就位的结 实而静止的连接。术语"容纳"应理解为接纳和/或保持。在此上下文中，措辞"以基本上 形配合的方式"应理解为凹槽和销的轮廓在形状上彼此对应至少30%，优选地至少50%。
[0040] 为了构造靠背闩锁组件，每个靠背闩锁销被插入提供引导销的通道的组件保持器 中的孔内，并且弹簧在销之后放置在凹部内。弹簧和销由闩锁销弹簧基座固定就位，闩锁销 弹簧基座被拧入保持器中的螺纹中。基座也用来确保正确的压缩被施加到弹簧。在孔的底 部处的梯级凸缘防止（多个）靠背闩锁销向内孔中移动得太远。诸如油流动通道的至少一 个润滑装置可提供用于将诸如油的润滑剂进给到在弹簧加载的销和引导销的通道之间的 至少一个接触表面。这可以防止（多个）靠背闩锁销的液压锁定。
[0041] 在本发明的一个优选的实施例中，靠背闩锁包括至少一个斜面，其旨在支持梭活 塞和母部件之间的连接的脱开或锁定。在脱开的情况中，斜面具有和缓的脱开角度。因此， 靠背闩锁的脱开力可通过选择合适的斜面而容易地选择。由于和缓的角度，在去配接期间 部件之间的摩擦可减小，从而使去配接所需的力最小化。在此上下文中，和缓应理解为相 对于母部件的轴线具有在175°和100°之间、优选地在165°和120°之间、最优选地在 155°和130°之间、尤其是150°的值的角度。在靠背闩锁的设计期间，角度的值可在该区 域内调整，从而实现所需的去配接力。斜面提供倾斜面，从而使公部件向母部件的内孔中的 推动移动容易并且的确引发销的致动（靠背弹簧的压缩）。
[0042] 一般来说，脱开每个靠背闩锁销所需的力可通过考虑脱开斜面角度和靠背弹簧的 硬度及压缩来控制。通过增加斜面角度和使用在更大的压缩下更硬的弹簧，可以获得更大 的脱开力。
[0043] 用于锁定的斜面具有垂直或超过垂直的锁定角度。这里，垂直或超过垂直的角度 应理解为相对于母部件的轴线具有在90°和135°之间、优选地在95°和120°之间、最优 选地在95°和120°之间、尤其是100°的值的角度。该斜面也可看作防挤出斜面，因为通 过使用垂直或超过垂直的角度，在不剪断（多个）靠背闩锁销的情况下，就不能从连接器主 体（母部件）挤出梭活塞。
[0044] 此外，梭活塞的凹槽具有基本上设计成对应于靠背闩锁的弹簧加载的销的轮廓的 轮廓。因此，梭活塞的凹槽具有与靠背闩锁销相同的轮廓，以确保平滑的接合和脱开。根据 另一个构造细节，梭活塞包括唇缘，在连接过程期间，该唇缘在公部件的移动方向上观察位 于邻近凹槽处。该唇缘在径向方向上朝梭活塞的轴线略微凹进，使得唇缘在梭活塞和公部 件的插入和撤出期间不妨碍连接器主体内的其它特征中的任一个，例如，内部应力控制模 制件、母插座的触头铜制品中的Multilam、密封件等。
[0045] 在本发明的一个有利的实施例中，靠背闩锁的弹簧加载的销包括至少一个成圆形 的顶端或尖。从而可以提供平滑的连接表面。优选地，梭活塞或公部件或两者都包括至少 一个平表面，其中，弹簧加载的销的成圆形的顶端旨在以力配合方式接合该平表面。因此， (多个）靠背闩锁销不会卡在插座销（公部件）和梭活塞之间的接口上。优选地，平表面可 以是公部件的和梭活塞的相互作用区域。
[0046] 根据本发明的另一个方面，提出了一种用于借助于连接器单元的梭活塞在连接器 单元的公部件和母部件之间建立连接的方法。
[0047] 本发明建议，该方法包括至少以下步骤：抵靠梭活塞的可移动部件（前部段）推 动或移动公部件的至少磁性连接辅助件（销），直到由梭活塞的磁性机构（经由磁性连接 装置）建立在梭活塞和公部件之间的至少磁性连接，从而在梭活塞和公部件之间提供固定 连接，其中，梭活塞在公部件的磁性连接辅助件和梭活塞的磁性连接装置的连接期间通过 母部件的靠背闩锁至少以力配合方式、并且优选地附加地以形配合方式局部固定在母部件 处；使带有相连的梭活塞的公部件（在移动方向上）相对于母部件移动，从而使在母部件和 梭活塞之间（经由靠背闩锁）的至少力配合连接和优选地附加的形配合连接开闩，直到母 部件（通过靠背闩锁）以力配合方式连接至少梭活塞（或公部件），从而在公部件和母部件 之间提供固定连接。
[0048] 由于本发明的原因，相比现有技术系统，连接器单元的公部件和母部件的配接可 以降低的水意外进入连接器单元的风险进行。此外，由于最小化的配接力，连接/闩锁过程 可以容易地进行。
[0049] 公部件的部段的推动或移动可以尤其抵抗弹簧的压力而进行，其中，弹簧对污物 密封件加载以防止污物进入梭活塞的开口中。
[0050] 根据本发明的另一个方面，提出了一种用于借助于连接器单元的梭活塞在连接器 单元的公部件和母部件之间释放连接的方法。
[0051] 本发明建议，该方法包括至少以下步骤：使带有相连的梭活塞的公部件相对于母 部件（逆着移动方向）移动，直到由母部件的靠背闩锁在梭活塞和母部件之间建立至少力 配合连接和优选地附加地形配合连接，从而在梭活塞和母部件之间提供固定连接，其中，公 部件在公部件相对于母部件的移动期间由梭活塞的磁性机构（磁性连接装置）以至少磁性 方式与梭活塞局部固定；将公部件（逆着移动方向）相对于梭活塞（和母部件）移动（拉 动），直到由梭活塞的磁性机构（经由磁性连接装置）在梭活塞和公部件之间建立的至少磁 性连接断开，从而使公部件与母部件断开。
[0052] 由于本发明的原因，相比现有技术系统，连接器单元的公部件和母部件的去配接 可以降低的水意外进入连接器单元的风险进行。此外，由于最小化的去配接力，断开/开闩 过程可以容易地进行。
[0053] 在断开公部件和梭活塞的磁性机构之后，公部件被从梭活塞移除，并且如果提供 了污物密封件，那么公部件由预加载的弹簧逆着移动方向推动，其中，密封件防止污物进入 梭活塞的开口中。
[0054] 此外，本发明涉及具有上述特性以用于在本发明的连接器单元和方法中使用的梭 活塞。因此，在公部件和母部件之间的连接可以被最有效地支持，导致顺利而可靠的配接和 /或去配接过程。
[0055] 本发明的上述特性、特征和优点以及实现它们的方式结合参照【专利附图】

【附图说明】的示例性 实施例的以下描述显而易见且易于理解。

【专利附图】

【附图说明】
[0056] 以上限定的方面和本发明的另外的方面从下文将描述的实施例的示例显而易见， 并且参照该实施例的示例加以说明。下面将参照实施例的示例更详细地描述本发明，但本 发明不受其限制。
[0057] 图1示意性地示出在配接之前的本发明的海底连接器单元，其具有公部件、母部 件和fe活塞； 图2示意性地示出处于配接位置的图1的海底连接器单元； 图3示出图1的母部件的靠背闩锁的组件保持器的前视图； 图4示出沿线IV-IV穿过图3的组件保持器的截面； 图5以第一三维视图示出图3的组件保持器； 图6以第二三维视图示出图3的组件保持器； 图7示出穿过图4的组件保持器的截面的详细视图； 图8示出穿过图3的靠背闩锁的销的截面； 图9以三维视图示出图8的销； 图10示出具有磁性连接装置和闩锁结构的图1的梭活塞； 图11示出图10的梭活塞的前视图； 图12示出图10的梭活塞的侧视图； 图13以三维视图示出图10的梭活塞； 图14示出穿过图1的公部件的磁性连接辅助件的截面； 图15示出图10的磁性连接装置的磁体组件的俯视图； 图16示出穿过图15的磁体组件的沿线XVI-XVI的截面； 图17示出穿过图15的磁体组件的沿线XVII-XVII的截面； 图18以三维视图示出图15的磁体组件； 图19示出描绘三种不同的磁体构型（裸磁体、罐装磁体和三磁体组件）的预测轴向磁 场的坐标图； 图20示意性地示出在公部件和梭活塞配接之前的公部件和连接到母部件的梭活塞； 图21示意性地示出在配接之后带有相连的梭活塞的公部件； 图22示意性地示出在第一去配接情景中在配接和从母部件脱开之后带有相连的梭活 塞的公部件； 图23示意性地示出在第二去配接情景中在配接和从母部件脱开之后带有相连的梭活 塞的公部件； 图24示意性地示出在公部件与梭活塞去配接之前在与母部件重新闩锁之后带有相连 的梭活塞的公部件； 图25示出穿过呈罐装磁体形式的第一备选磁性结构的截面； 图26示出穿过第一备选磁体组件的截面； 图27以三维视图示出图25的磁体组件； 图28示出具有磁性连接装置、闩锁结构和带有污物密封件的开口的备选梭活塞； 图29示出图28的梭活塞的前视图； 图30示出图28的梭活塞的侧视图； 图31示出穿过公部件的磁性连接辅助件的截面； 图32示意性地示出在公部件和梭活塞配接之前的公部件，其带有图31的磁性连接辅 助件和连接到母部件的图28的梭活塞； 图33示意性地示出在配接之后带有相连的梭活塞的公部件； 图34示意性地示出在配接和从母部件脱开之后带有相连的梭活塞的公部件； 图35示意性地示出在公部件与梭活塞去配接之前在与母部件重新闩锁之后带有相连 的梭活塞的公部件。

【具体实施方式】
[0058] 附图中的图示是示意性的。应当指出，在不同的图中，类似或相同的元件具有相同 的附图标记。
[0059] 图1示出了用于连接两个海底电缆12的本发明的高电压海底连接器单元10,其中 连接器单元10包括公部件14和母部件16 (电缆12的，仅示出连接区域）。公部件14和母 部件16两者各自封装在外壳88中，外壳88在公部件14和母部件16的配接或去配接期间 将轴向地对准。母部件16位于一个海底电缆12的插头前端90处并且包括轴向地延伸的 内孔92,内孔92具有密封件94以用于防止水或污物进入母部件16的内部。公部件14位 于另一海底电缆12的插座前端96处并且包括插座销组件98。
[0060] 为了配接公部件14和母部件16,内孔92和插座销组件98将被坚直地布置成朝彼 此对准，以使得通过在母部件16的方向（在下文中称为移动方向100)上移动插座销组件 98,插座销组件98可部分地进入母部件16的内孔92中。由于插座销组件98在母部件16 的内孔90中的正确定位，建立了电连接。该配接位置在图2中示意性地示出。
[0061] 连接器单元10还包括梭活塞18以支撑公部件14和母部件16之间的连接。此外， 梭活塞18设计成阻止水进入高电压海底连接器单元10的母部件16。梭活塞18被插入插 头前端90的内孔92的前端102中并且经由梭活塞插头104与母部件14的内部106连接 (参见图1和图10)。在未配接位置，梭活塞18的前部与电气母部件14的前部齐平。为了 将梭活塞18轴向地固定在内孔92内部，母部件16包括靠背闩锁28,以用于在梭活塞18和 母部件16之间建立力配合和形配合连接（细节参见下文）。
[0062] 图3至图7以各种视图示出了靠背闩锁28的组件保持器108。组件保持器108被 构造为环形结构，其在安装在母部件16中时在母部件16的内孔92的周向方向74上延伸 (图1)。靠背闩锁28包括多个弹簧加载的销68,销68布置成沿组件保持器108的圆周52 均匀地分布。
[0063] 图7示出了沿图3中的线IV-IV穿过组件保持器108的下部的截面，如在该图中 可见，每个弹簧加载的销68在其安装状态下相对于母部件16的轴线70 (参见图1)基本上 径向地布置在母部件16中。销68的径向内端110在径向方向112上延伸穿过组件保持器 108的间隙114。销68的径向外端116在引导销68的通道118中延伸，并且设有凹部120， 以容纳用于偏置销68的弹簧122。
[0064] 为了构造组件，每个靠背闩锁销68被插入组件保持器108中的通道118内，并且 弹簧122在内端110之后被置于凹部118中。弹簧122和销68由闩锁销弹簧基座124固 定就位，闩锁销弹簧基座124被拧入保持器108中的螺纹（未详细示出）中。基座124也 用来确保正确的压缩被施加到弹簧122。在通道118的径向内底部处的梯级凸缘126防止 销68向母部件16的内孔92内移动得太远。靠背闩锁28或组件保持器108分别包括呈油 流动通道128形式的润滑装置128,以用于将润滑剂进给至在弹簧加载的销68和引导弹簧 加载的销68的通道118之间的接触表面130,以防止销68的液压锁定。
[0065] 在图8中示出了穿过销68的截面。靠背闩锁28的销68包括具有角度a、运的 两个斜面76、78,角度a、0针对斜面76、78的功能而具体地选择。斜面76的角度a是 平缓的脱开角度，其具有相对于母部件16的轴线70(参见图1)约150°的倾斜角。斜面 78的角度0是垂直或超过垂直的防挤出角度，其具有相对于母部件16的轴线70约100° 的倾斜角。在组件保持器108在母部件16处的安装状态下，用于脱开的斜面76面朝公部 件14,并且用于锁定的斜面78面向相反方向。斜面76、78的功能是允许梭活塞18与母部 件16 (细节参见下文）的配接和去配接。因此，母部件16的靠背闩锁28在梭活塞18和母 部件16之间提供可释放的连接。此外，靠背闩锁28还需要用来防止梭活塞18被挤出母部 件16 (逆着移动方向100)并且提供阻力以使得公部件14能够在去配接过程的结尾处断开 (参见下文）。
[0066] 脱开每个销68所需的力可通过考虑脱开斜面角度a和靠背弹簧122的硬度及压 缩来控制。通过增加斜面角度a和使用在更大的压缩下更硬的弹簧122,可以获得更大的 脱开力。利用该设计，在不剪断靠背闩锁销68的情况下，就不能从母部件14挤出梭活塞。
[0067] 此外，靠背闩锁28的弹簧加载的销68或径向内端110分别包括成圆形（rounded) 的顶端86,从而使销68不会卡住在梭活塞18的两个部段134、136之间以及在公部件14和 梭活塞18 (参见下文）之间的接口 132、132'。图9以三维视图示出了销68。
[0068] 图10以剖视图示出了梭活塞18。为了与母部件16的靠背闩锁28相互作用，梭 活塞18包括闩锁结构24,以用于在梭活塞18和母部件16之间建立力配合和形配合连接。 该闩锁结构24具体化为在梭活塞18的周向方向74上延伸的凹槽72。在梭活塞18和母部 件16的配接位置，母部件16的弹簧加载的销68与梭活塞18的凹槽72上闩（参见图1)。 [0069] 因此，凹槽72具有轮廓80,其基本上设计成对应于靠背闩锁28的弹簧加载的销 68的轮廓82 (斜面76、78)(参见图8)。换句话讲，凹槽72具有与闩锁销68相同的轮廓以 确保平滑接合和脱开。在到母部件16的方向上且邻近凹槽72定位的梭活塞18的端部设 有唇缘138,唇缘138略微径向凹进约距离D，以使得唇缘138不妨碍母部件16内的任何其 它特征，诸如内部应力控制t旲制件或母插座触头中的Multilam。
[0070] 梭活塞18和公部件14两者具有相互作用区域26、26'，以用于以力配合方式与母 部件16的靠背闩锁28相互作用。相互作用区域26、26'具体化为在公部件14和梭活塞18 的径向外部圆柱形筒140处的平表面26、26'。在公部件14的磁性连接辅助件22 (参见下 文）与梭活塞18连接之后，两部件端的圆柱形筒140彼此径向齐平。因此，在梭活塞18的 平表面26和公部件14的平表面26'之间的过渡建立了平滑的接口 132'（参见下文和图 21)。
[0071] 在靠背闩锁销68从凹槽72脱开之后，弹簧加载的销68的成圆形的顶端86首先 以力配合方式接合梭活塞18的平表面26,并且随着公部件14在移动方向100上进一步移 动到母部件16内，成圆形的顶端86以力配合方式接合公部件14的平表面26'（参见图22 和图23)。在靠背闩锁销68的顶端86分别与梭活塞18和公部件14的相互作用区域或平 表面26、26'之间的力配合连接具体化为使得顶端86在平表面26、26'上的滑动运动被允 许或容易地实现。力配合连接此时尤其为闩锁作用。
[0072] 靠背闩锁的操作原理为： 在正常的未配接位置，通过将闩锁销68接合在梭活塞凹槽72中来防止梭活塞18容易 地移动。在不剪断所有闩锁销68的情况下，挤出超过母部件16将是不可能的。 -为了配接公部件14和母部件16,必须施加足够大的力，从而使销68将被推动越过脱 开斜面角度a。 -一旦完全配接，靠背闩锁24将不妨碍公部件14或梭活塞18移动，因为它们将被完全 凹进（参见下文）。 -在去配接过程期间，销68将被推入梭活塞凹槽72中，从而将梭活塞18锁定到初始位 置。
[0073] 如上所述，梭活塞18包括两个部段134、136,即前部段134和后部段136。它们相 对于彼此基本上轴向地布置，其中它们在其相邻的部分中重叠。前部段134在后部段136 的外表面142上自由移动。前部段134相对于后部段136的移动由前端止挡件144限制， 前端止挡件144安装在后部段136中并且延伸有在前部段134的中央销46的凹部148中 的突起146。前部段134由对前端止挡件144加载的梭活塞弹簧150从后部段136向前推 动，使得当没有其它力作用在梭活塞18上时，梭活塞18停留在其完全伸出状态。图11至 图13以各种视图示出了梭活塞18,其中，图11中的线X-X描绘了图10的剖视图的切割线。
[0074] 为了在配接和去配接过程期间接合公部件14和梭活塞18,梭活塞18包括磁性连 接装置20,以用于在梭活塞18和公部件14的磁性连接辅助件22之间建立磁性连接。磁 性连接装置20包括磁性结构30,其放置在梭活塞18的前部段134内部并且布置成分别在 梭活塞18或前部段内部轴向地可移动。因此，磁性结构30通过前部段134的中央销46引 导前后自由移动。存在多个轻型恒力弹簧152,其连结磁性结构30与梭活塞18的后部段 136。这样，当没有其它力作用在梭活塞18上时，磁性结构30处于其后部位置。这有助于 减小在梭活塞18的前表面处的磁场，以防止磁性材料的意外拾取。备选地，对于我们来说 轻型压缩弹簧（未示出）也是可能的。
[0075] 为了分别进一步屏蔽磁性结构30或其磁场，并且因此为了在磁性结构30处于后 部未配接位置时减小磁场的作用距离，梭活塞18包括由高磁导率材料制成的两个区域42、 42'，该材料提供用于接合磁性结构30的磁性部段38. 1、38. 2、38. 3、40. 1、40. 2、40. 3的磁 场，以减小磁性部段38. 1、38. 2、38. 3、40. 1、40. 2、40. 3的磁场（参见图16)。
[0076] 区域42为部件44,例如，销46的径向外层154,其在磁性结构30处于后部位置时 被插入磁性结构30的孔48中（参见图15和图16)。此外，区域42'为壳体50,其在磁性结 构30处于后部位置时围绕磁性结构30的圆周52布置（参见图15)。由于芯销46安装在 梭活塞前部段134内，使得随着前部段134相对于磁性结构30被向后推动，芯销46被从磁 性结构30移除。外壳体50安装在后部段136上，使得随着磁性部段30相对于后部段136 向前移动，壳体50被从磁性部段30移除（细节参见下文）。
[0077] 应当指出，高磁导率销46或芯和壳体50可被省略。这些部件仅在需要额外的磁 屏蔽时并入。
[0078] 此外，梭活塞18包括在销46的前部处的小凹部156。该凹部156具有从公部件 14的前部的对应突起158 (参见图14)。这些特征是为了有助于梭活塞18和公部件14的 对准。
[0079] 磁性结构30具体化为磁体组件36,其在图15至图18中以各种视图示出，其中图 16示出了图15的磁体组件36沿线XVI-XVI的截面，图17沿线XVII-XVII穿过，并且图18 示出了三维视图。磁体组件36被置于由高磁导率材料制成的基座60上，以将在移动方向 100上位于磁体组件36之后的区域从磁体组件36的磁场屏蔽（参见图1)。基座60包括 轴向延伸的凸缘160,其接合到梭活塞18的后部段136内。为了与后部段136连接，凸缘具 有两个孔162,轻型恒力弹簧152接合在这些孔中（参见图17)。此外，磁性结构30包括呈 诸如油的润滑剂的若干流动通道62形式的液压阻尼装置62,以限制磁性结构30的运动速 度。
[0080] 磁体组件36包括三个环163、163'、163''，其中每个环163、163'、163''具有两个 部段38. 1、40. 1 ;38. 2、40. 2 ;38. 3、40. 3。环163、163'、163''布置成相对于彼此且相对于 轴线70同心。部段40. 1、38. 2、40. 3构成第一组164,并且部段38. 1、40. 2、38. 3构成第二 组164'，其中组164、164'以盘状方式成形。第二组164'看起来在移动方向100上轴向地 布置在第一组164之后。同心环163、163'、163''具有交替的磁取向或磁极，其中，第一组 164的部段40. 1、38. 2、40. 3的取向图案与第二组164'的部段38. 1、40. 2、38. 3的取向图案 相反。
[0081] 因此，磁体组件36包括具有不同取向的磁极的若干部段38. 1、38. 2、38. 3、40. 1、 40. 2、40. 3 (例如，38的部段为北极，40的部段为南极）。三个磁环163、163'、163''布置成 使得每个磁性部段38. 1、40. 2、38. 3、40. 1、38. 2、40. 3与其相邻部段相反。这增加了磁体组 件36的短距离吸引力，同时大大减小磁场的范围。
[0082] 在图14中，示出了公部件的顶端166。在顶端166处，布置有磁性连接辅助件22。 它包括分别对应于磁性结构30或磁体组件36的相互作用装置32。相互作用装置32包括 具有高磁导率材料的块体168,以提供与梭活塞18的连接。如上所述，该连接由在顶端166 处的突起158支撑，突起158接合在前部段134的销46前部处的凹部156。此外，块体168 用耐腐蚀壳体170覆盖以保护其不受海水损害。
[0083] 一般而言，在公部件14和梭活塞18之间的闩锁通过在磁体组件36和高磁导率材 料的质量体168之间的相互作用来操作。
[0084] 磁性结构30的优选磁体将为稀土磁体。对于高达200°C的温度来说，优选材料将 为钕-硼-铁（NdFeB)磁体。如果需要更高的温度，也可以使用钐-钴（SmCo)磁体。优选 的高磁导率材料将为镍-铁合金（商业示例包括Supra50 (镍：铁50%)、殷钢（36%镍、64% 铁）或Mu-金属（77%镍、16%铁））。也可以使用纯铁。根据一个优选实施例，芯销46、壳体 50、基座和块体168将由相同的高磁导率材料制成。通常，也可以使用不同的材料，这将根 据具体部件的所需特性来选择。
[0085] 在图19中，示出了描绘针对具有相同长度和直径的三种不同的磁体构型的预测 轴向磁场的坐标图。y轴线与以特斯拉（T)计的磁通密度有关，而在x轴线上绘制了以米 (m)计的距磁体表面的距离。曲线图A代表裸磁体，曲线图B代表罐装磁体34 (参见图25)， 并且曲线图C代表磁体组件36。曲线图A、B、C描绘了在每个磁体（裸磁体、罐装磁体34、 磁体组件36)的轴线上的磁场。
[0086] 裸磁体（曲线图A)在中心处具有最高磁通密度，但由于长的磁通路径长度和弱的 磁链（未描绘）相对于其总体吸引力显著较弱。相比之下，罐装磁体34(曲线图B)和磁体 组件36 (曲线图C)的最高磁通密度不在轴线上，而是在横跨磁体表面向外更远的某个位置 处。如图可见，罐装磁体34 (曲线图B)和三磁体组件36 (曲线图C)具有类似的吸引力。有 利地，如在曲线图C中所示，相比罐装磁体34(曲线图B)和裸磁体（A)，磁场从三磁体组件 36的表面54 (参见图16)向远处更快地衰减。例如，实验表明，即使罐装磁体34和磁体组 件36的结合力相似，罐装磁体34也会在至多~80-100毫米（mm)的距离处从罐装磁体34 的表面拾取磁性材料，而磁体组件36只会从表面54拾取距离~17mm以内的材料。
[0087] 通常，磁体的最大力取决于从磁体的北极到南极的磁链。在罐装磁体34的情况 中，从磁体的前极出现到磁体的后部的磁通线的返回路径通过较高磁导率的罐完成。在磁 体组件36中，磁链提高，因为从磁体的前极出现的磁力线根本不必循环返回到磁体组件36 的后部；磁力线从一个磁性部段38. 1、38. 2、38. 3、40. 1、40. 2、40. 3连结到其相邻部段（例 如，从部段38. 1到部段40. 2和从部段40. 2到部段38. 3)，并且由于磁性部段38. 1、38. 2、 38. 3、40. 1、40. 2、40. 3的北极区域和南极区域几乎相等，所有磁通线可以连结在一端处。这 将提供短的路径长度，并且因此增加磁链（未示出）。因此，相比罐装磁体34,较少的磁通 线穿过被吸引对象（块体168)。这由磁体组件36(曲线图C)的磁场相比罐装磁体34(曲 线图B)更快的衰减来表示。
[0088] 因此，磁体组件36具有足够的磁力，以便在距磁体组件36的表面54的小距离范 围处吸引和结合高磁导率材料，但该范围足够窄，以免吸引碎屑。
[0089] 在图20至图24的基础上，将说明用于借助于梭活塞18在连接器单元10的公部件 14和母部件16之间建立连接的方法以及用于借助于梭活塞18在连接器单元10的公部件 14和母部件16之间释放连接的方法。母部件18仅由靠背闩锁28的图示组件保持器108 表示。此外，为了更好地呈现，公部件14示出为不带影线。
[0090] 图20示出了公部件14和梭活塞18的未配接情形。在该位置，通过将靠背闩锁销 68接合在梭活塞凹槽72中来防止梭活塞18容易地移动。前部段134通过梭活塞弹簧150 来防止容易地移动，并且如果它被意外地按下，那么弹簧150将使其返回到前方静止位置。 磁体组件36由恒力弹簧152保持在后部位置，从而减小在梭活塞18的表面处的磁场。在 不剪断所有靠背闩锁销68的情况下，挤出超过母部件16 (在公部件14的方向上）将是不 可能的。
[0091] 公部件14的顶端166与梭活塞18的前部段134的前部对准，以使得突起158接 合销46的凹部156。通过在移动方向100抵靠梭活塞18的前部段134推动带有磁性连接 辅助件22的，前部段134被抵靠将被压缩的梭活塞弹簧150推回。由于销46的移动，由高 磁导率材料制成的层154被从磁体组件36的孔48移除。这确保在公部件14和梭活塞18 之间的最大可能结合力。
[0092] 公部件14被移动直到在梭活塞18和公部件14之间建立磁性连接或者使磁体组 件36与高磁导率块体168接触。从而，在梭活塞18和公部件14之间提供了固定连接。为 了在磁性连接辅助件22和磁性连接装置20的连接期间确保正确的配接，梭活塞18由分别 在梭活塞18的闩锁结构24或凹槽72 (参见图21)中的母部件16的上闩的靠背闩锁销68 以力配合和形配合方式局部固定在母部件16处。
[0093] 通常，还可能的是，磁体组件36将由高磁导率材料的力向前拉动（逆着移动方向 100)。当磁力强于恒力弹簧152(未示出）的保持力时，将是这种情况。
[0094] 在磁性连接装置20与磁性连接辅助件22连接之后，带有相连的梭活塞18的公部 件14在移动方向100上相对于母部件16移动。更大的力将允许靠背闩锁销68从凹槽72 脱开，并且公部件14和梭活塞18可牢固地结合在一起进入母部件16中。
[0095] 这由销68的脱开斜面76和凹槽72的轮廓80的一部分支持，其中脱开斜面76和 轮廓80相对于彼此对应地具体化。因此，在母部件16和梭活塞18之间的力配合和形配合 连接开闩。这是可能的，因为销68能够后退到组件保持器108的通道118内，从而压缩弹 簧122。因此，母部件16或每个销68的成圆形的顶端86以力配合方式连接梭活塞18的平 表面26。这也由在前部段134和后部段136之间的接口 132处延续前部段134的凹槽72 的倾角的斜面支持（参见图10、图12和图21)。
[0096] 在梭活塞18从靠背闩锁28开闩之后，存在梭活塞18的两种可能的配接情景或构 型。图22和图23中所示情景之间的区别来自恒力弹簧152和梭活塞弹簧150之间力的平 衡。
[0097] 在第一情景（图22)中，梭活塞弹簧150强于恒力弹簧152。这将是优选情景。一旦靠背闩锁28的限制力被移除，并且由于梭活塞弹簧150强于恒力弹簧152,梭活塞18将 解压缩。当梭活塞18解压缩时，由于磁性组件36和公部件14的顶端168结合在一起，磁 体组件36将移动到壳体50的屏蔽材料之外或者将不再由后部段136的壳体50屏蔽。由 于移除的高磁导率材料，确保了在公部件14和梭活塞18之间的最大可能结合力。这些动 作导致带有处于向前位置的磁体组件36的伸出的梭活塞18的情况。梭活塞18将保持在 该伸出构型，直到梭活塞18在去配合过程期间与靠背闩锁28重新接合（参见下文）。
[0098] 在第二情景（图23)中，梭活塞弹簧150弱于恒力弹簧152。由于恒力弹簧152强 于梭活塞弹簧150,梭活塞18将保持在压缩的短构型中。这将导致磁体组件36保持在壳体 50的屏蔽材料内，同时梭活塞18处于完全配接的压缩位置。梭活塞18将保持压缩直到去 配接过程。
[0099] 通过将公部件14进一步推入母部件16的内孔92中，成圆形的顶端86将越过在 梭活塞18和公部件14之间的接口 132'，其中，成圆形的顶端86接着以力配合方式连接公 部件14的平表面26'。一旦完全配接，将不存在对公部件14和梭活塞18的移动的阻碍，因 此它们将保持结合在一起。由于这种配接顺序，提供了在公部件14和母部件16之间的固 定连接。该情况在图22和图23中示出，这些图示出了在公部件14与梭活塞18根据上述 两种配接情景配接并且从母部件16脱开之后的连接器单元10。为了固定在公部件14和母 部件16之间的连接或将它们进一步锁定在其完全配接状态，连接器单元10可包括固定装 置，例如，设置在例如外部金属制品（未示出）上的锁和/或夹具。
[0100] 为了将公部件14从母部件16断开，带有相连的梭活塞18的公部件14逆着移动方 向100相对于母部件16被移动或拉动。梭活塞18的移动由在靠背闩锁28的销68和梭活 塞18的凹槽72之间的重新接合的闩锁阻止。这通过弹簧122的松开来介导，这种松开将 销68径向地推回到凹槽72内。此外，锁定由销68的锁定斜面78和凹槽72的轮廓80的 一部分支持，其中锁定斜面78和轮廓80相对于彼此对应地具体化。因此，在梭活塞18和 母部件16之间的力配合和形配合连接重新建立，从而在梭活塞18和母部件16之间提供固 定连接。
[0101] 如上所述，在公部件14相对于母部件16的移动期间，公部件14由梭活塞18的磁 性机构以磁性方式与梭活塞18局部固定。如上所述，梭活塞18的状态（伸出或压缩）对 于两种上述情景来说不同。因此，对于两种情景来说去配接顺序略有不同。
[0102] 在第二情景中，梭活塞18处于其压缩构型。在靠背闩锁28的重新接合之后，公部 件14逆着移动方向100相对于梭活塞18和因此母部件16被进一步移动或拉动。因此，磁 体组件36将被向前拉出壳体50的屏蔽材料。同时，梭活塞弹簧150将随梭活塞18 -起解 压缩。这在前端止挡件144接合后部段136时停止。这也将防止磁体组件36逆着移动方 向100进一步移动。该情形在图24中示出，图24描绘了在公部件14与梭活塞18去配接 之前在梭活塞18与母部件16重新接合之后的连接器单元10。由于梭活塞18在第一情景 中在其解压缩状态下移动，图24还描绘了在根据第一情景与靠背闩锁28接合之后的梭活 塞18的情形。
[0103] 为了脱开在公部件14和梭活塞18之间的连接，公部件14逆着移动方向100相对 于梭活塞18和因此母部件16被移动或拉动。如上所述，当前端止挡件144到达梭活塞后 部段136时，这将被允许。当施加大的力时，由梭活塞18的磁性机构在梭活塞18和公部件 14之间建立的磁性连接可被断开，并且公部件14可被移除。由于这种去配接顺序，公部件 14分别与梭活塞18或母部件16断开（未详细示出）。
[0104] -旦磁体组件36和公部件14的高磁导率材料已分离，梭活塞18将接着被锁定在 向前位置，并且恒力弹簧152将把磁体组件36拉回到屏蔽物（芯销46、壳体50)中。这将 使系统返回到起始位置（参见图20)。
[0105] 图25至图35示出了磁性结构30、梭活塞18和公部件14的备选的示例性实施例。 相同的部件、特征和功能由相同的附图标记表示。然而，为了区别图25至图35的示例性实 施例与图1至图24的示例性实施例，为在图25至图35的示例性实施例中不同地设计的部 件的附图标记添加了字母"a"至"c"。以下描述基本上限于相比图1至图24的示例性实施 例的这些区别，其中就相同的部件、特征和功能而言对图1至图24的示例性实施例的描述 进行了引用。
[0106] 图25示出了磁性结构30的第一备选实施例。图25的磁性结构30a与图15至图 18的磁性结构30的区别在于磁性结构30a包括罐装磁体34。
[0107] 图26和图27示出了磁性结构30的第二备选实施例。图26和图27的磁性结构 30b与图15至图18的磁性结构30的区别在于磁性结构30b包括先进的磁体组件36b。磁 体组件36b包括有效表面54,该有效表面包括提供相等量的磁力的两个磁性区域56、58,其 中磁力具有相反的磁取向。在该示例性实施例中，磁性区域56包括具有北极取向的部段 38. 1、38. 3,并且磁性区域58包括具有南极取向的部段40. 2。换句话讲，磁体组件36b的有 效表面54为半北极和半南极的。
[0108] 甚至当磁体组件36b从高磁导率材料销和壳体暴露并且环163、163'、163' '的径 向内表面172和径向外表面172'将被暴露时，有效表面54也不变。出现这种情况是因为 磁体在轴向方向上被磁化，使得在磁体内的磁力线均平行于磁体轴线。磁体组件36b的基 座60具体化为没有轴向延伸的凸缘。基座60包括孔162,用于连接梭活塞的恒力弹簧（未 示出）。
[0109] 如上所述，磁性区域56(环163U63''的磁性部段38. 1、38.3)代表北极，并且磁性 区域58 (环163'的磁性部段40. 2)为南极。如果磁环163' '具有穿过中央且具有10mm的 直径的孔48并且磁环163具有54mm的外径，那么在区域56、58的最简单分布中磁环163、 163'、163''的几何形状如下：

【权利要求】
1. 连接器单元（10)，至少包括公部件（14，14c)、母部件（16)和梭活塞（18，18c)， 其中，所述梭活塞（18，18c)包括： -至少一个磁性连接装置（20)，用于在所述梭活塞（18，18c)和所述公部件（14，14c) 的至少一个磁性连接辅助件（22)之间建立磁性连接，以及 -至少一个闩锁结构（24)，用于在所述梭活塞（18，18c)和所述母部件（16)之间至少 建立力配合连接； 其中，所述公部件（14)包括： -所述磁性连接辅助件（22)，用于与所述梭活塞（18，18c)的所述磁性连接装置（20) 相互作用以在所述梭活塞（18，18c)和所述公部件（14，14c)之间建立所述磁性连接，以 及 _相互作用区域（26'），用于以力配合方式与所述母部件（16)的至少一个靠背闩锁 (28)相互作用； 并且其中，所述母部件（16)包括： -所述靠背闩锁（28)，用于在所述梭活塞（18，18c)和所述母部件（16)之间至少建立 所述力配合连接，并且还用于以力配合方式至少与所述公部件（14，14c)的所述相互作用 区域（26'）相互作用。
2. 根据权利要求1所述的连接器单元，其中，所述磁性连接装置（20)包括至少一个磁 性结构（30，30a，30b)，和/或其中，所述磁性连接辅助件（22)包括对应于所述磁性结构 (30，30a，30b)的至少一个相互作用装置（32)。
3. 根据权利要求2所述的连接器单元，其中，所述磁性结构（30a)包括罐装磁体（34)， 或者其中，所述磁性结构（30，30b)包括磁体组件（36，36b),和/或其中，所述磁体组件 (36，36b)包括具有不同取向的磁极的至少两个部段（38.1，38. 2，38. 3，40. 1，40. 2， 40. 3)，和/或其中，所述磁性连接辅助件（22)的所述相互作用装置（32)包括高磁导率材 料。
4. 根据权利要求3所述的连接器单元，其中，所述磁性结构（30，30a，30b)布置成在 所述梭活塞（18，18c)内部轴向地可运动。
5. 根据至少权利要求3所述的连接器单元，其中，所述梭活塞（18，18c)包括由高磁 导率材料制成的至少一个区域（42，42'），所述至少一个区域（42，42'）被提供用以接 合所述磁性结构（30，30a，30b)的至少一个磁性部段（38. 1，38. 2，38. 3，40. 1，40. 2， 40. 3)的磁场，以减小所述磁性部段（38. 1，38. 2，38. 3，40. 1，40. 2，40. 3)的磁场。
6. 根据权利要求5所述的连接器单元，其中，由高磁导率材料制成的所述区域（42) 为销（46)的至少一个部件（44)，所述至少一个部件（44)能插入穿过所述磁性结构（30， 30a，30b)的孔（48)，和/或所述区域（42'）为壳体（50)，所述壳体（50)能布置成至少部 分地围绕所述磁性结构（30，30a，30b)的圆周（52)。
7. 根据至少权利要求3所述的连接器单元，其中，所述磁体组件（36，36b)包括至少一 个有效表面（54)，和/或其中，所述磁体组件（36b)的所述有效表面（54)包括提供相等量 的磁力的至少两个磁性区域（56，58)，其中，所述磁力具有相反的磁取向。
8. 根据至少权利要求3所述的连接器单元，其中，所述磁体组件（36)至少放置在由高 磁导率材料制成的基座（60)上。
9. 根据至少权利要求2所述的连接器单元，其中，所述磁性结构（30，30a，30b)包括 至少一个液压阻尼装置（62)，特别地用于润滑剂的至少一个流动通道（62)，以限制所述磁 性结构（30，30a，30b)的运动速度。
10. 根据前述权利要求中的任一项所述的连接器单元，其中，所述梭活塞（18c)包括至 少一个污物密封件（64)，所述至少一个污物密封件（64)安装在所述梭活塞（18c)的开口 (66)中以防止污物进入所述梭活塞（18c)。
11. 根据前述权利要求中的任一项所述的连接器单元，其中，所述靠背闩锁（28)包括 关于所述母部件（16)的轴线（70)基本上径向地布置的至少一个弹簧加载的销（68)，和/ 或其中，所述梭活塞（18，18c)的所述闩锁结构（24)具体化为在所述梭活塞（18，18c)的 周向方向（74)上延伸的至少一个凹槽（72)，其中，所述母部件（16)的所述弹簧加载的销 (68)旨在与所述梭活塞（18，18c)的所述凹槽（72)闩锁。
12. 根据权利要求10或11所述的连接器单元，其中，所述靠背闩锁（28)包括至少一 个斜面（76，78)，并且其中，所述梭活塞（18，18c)的所述凹槽（72)具有至少一个轮廓 (80)，所述至少一个轮廓（80)设计成对应于靠背闩锁（18，18c)的所述弹簧加载的销（68) 的轮廓（82)。
13. 根据权利要求10至12中的任一项所述的连接器单元，其中，所述靠背闩锁（28) 的所述弹簧加载的销（68)包括至少一个成圆形的顶端（86)，和/或其中，所述梭活塞（18， 18c)和/或所述公部件（14，14c)包括至少一个平表面（26，26'），其中，所述弹簧加载的 销（68)的所述成圆形的顶端（86)旨在以力配合方式接合所述平表面（26，26'）。
14. 一种用于借助于所述连接器单元（10)的梭活塞（18，18c)在连接器单元（10)的 公部件（14，14c)和母部件（16)之间建立连接的方法，所述方法包括至少以下步骤： -抵靠所述梭活塞（18，18c)至少推动所述公部件（14，14c)的磁性连接辅助件 (22)，直到由所述梭活塞（18，18c)的磁性机构在所述梭活塞（18，18c)和所述公部件 (14，14c)之间至少建立磁性连接，由此在所述梭活塞（18，18c)和所述公部件（14，14c) 之间提供固定连接，其中，在所述公部件（14，14c)与所述梭活塞（18，18c)的所述连接期 间所述梭活塞（18，18c)由所述母部件（16)的靠背闩锁（28)以至少力配合方式局部固定 在所述母部件（16)处； -使带有相连的所述梭活塞（18，18c)的所述公部件（14，14c)相对于所述母部件 (16)运动，并由此至少将在所述母部件（16)和所述梭活塞（18，18c)之间的所述力配合连 接开闩，直到所述母部件（16)以力配合方式至少连接所述梭活塞（18，18c)， 由此在所述公部件（14，14c)和所述母部件（16)之间提供固定连接。
15. -种用于借助于所述连接器单元（10)的梭活塞（18，18c)在连接器单元（10)的 公部件（14，14c)和母部件（16)之间释放连接的方法，所述方法至少包括以下步骤： -使带有相连的所述梭活塞（18，18c)的所述公部件（14，14c)相对于所述母部件 (16)运动，直到由所述母部件（16)的靠背闩锁（28)在所述梭活塞（18，18c)和所述母部 件（16)之间至少建立力配合连接，从而在所述梭活塞（18，18c)和所述母部件（16)之间 提供固定连接， 其中，在所述公部件（14，14c)相对于所述母部件（16)的所述运动期间，所述公部件 (14，14c)由所述梭活塞（18，18c)的磁性机构至少以磁性方式与所述梭活塞（18，18c) 局部固定； -使所述公部件（14，14c)相对于所述梭活塞（18，18c)运动，直到至少断开由所述 梭活塞（18，18c)的所述磁性机构在所述梭活塞（18，18c)和所述公部件（14，14c)之间 建立的所述磁性连接，由此将所述公部件（14，14c)从所述梭活塞（18，18c)断开。
【文档编号】H01R13/639GK104518358SQ201410500648
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】R.卢因 申请人:西门子公司