具有端子居中系统的电连接器的制作方法

本申请涉及一种电连接器，尤其涉及在辅助约束系统(srs)连接器中的凹端子保持器。

背景技术：

电连接器系统用于连接电路，其中典型的就是，凸接触端子与凹接触端子配合。在许多应用中，接触端子的安全尤其是可靠的连接是非常重要的。尤其是在汽车中，需要多个电驱动的srs来确保安全部件(例如气囊和安全带的预紧器之间)在事故情况下的相互作用最佳。

美国专利申请us2004/0166715a1描述了一种典型的使用在气囊系统中的发火管(squib)连接器装置。该发火管包含一旦接收到电信号就被引爆从而使得高压气体快速释放以使气囊膨胀的易爆材料。该装置典型地包括分配给发火管的插座以及插头连接器。该插座包括两个凸端子，即，销，当插头连接器插入到插座中时，这两个凸端子与插头连接器的凹端子电接触。在us’715公开的装置中，还将短路夹子分配给该插座，该短路夹子被偏置为与这两个销电接触，从而减小了例如在拆卸过程中因静电所导致的误触发(misfiring)的风险。当插头连接器插入到插座中时，该插头连接器迫使短路夹子与这些销脱离电连接。该连接器还包括具有闭锁梁的壳体，其中该闭锁梁能在闭锁状态和非闭锁状态之间进行偏转，安装到该壳体上的cpa(连接器位置确定)部件能在打开位置和闭合位置之间移动，从而提供二次锁定以及正确配合状态下的视觉确认。

如us’715中的图3所示，在壳体中设置腔体。这些腔体通常形成为使得它们呈现均匀柱体的形状，用来容纳凹端子导线，凹端子导线具有建立与凸端子(销)的连接的任务。

这些凹端子通常用例如金属之类的导电材料的“无尽”平面线来制造。在端子制造过程中，将该线刺破，并且将该线弯曲成其最终形状，最后切割成较小的段，以获得期望的单个端子单元。这些端子通常以这样的方式进行弯曲，使得它们包括具有柱状形状的上部，其中该上部具有圆形的横截面。它们还设有弹簧，弹簧能抓住凸端子，因此形成电连接。这种端子的正视图在us’715中的图12中示出。端子的柱形部分被容纳在对应的腔体内。为了简化壳体制造并有助于进行装配，这些腔体通常呈现端子的横截面形状，这样这些端子能够紧紧地固定到腔体中去。

端子在腔体内部的固定通常是由端子的柱形上部(参见us’715中的图11)和腔体的内壁之间的摩擦引起的。上述的弹簧通常不会对端子的固定有帮助，这是因为它们需要能柔性向内或外外弯曲，这样使得它们能够抓住凸端子。因此，固定的质量取决于上部，尤其更取决于腔体的内壁和端子柱状体的外表面之间的摩擦力。

例如可以通过增加端子的柱形部分的长度而增加这个力，端子的柱形部分与腔体的内壁进行接触。当这个所谓的“导引长度”增加时，端子在腔体内部的固定增加。端子的正确固定进而确保了配合过程中凸销正确导引到凹端子中。如果不能给出这种正确固定，这个端子可能移动到腔体内部的特定程度，结果导致不正确形成的连接。端子的移动还可能通过拉拽连接到连接器的缆线而引起。“导引长度”越短并且弹簧臂越长，所得的杠杆效应越大，使得接触点的位置改变，凸销在该接触点处接触凹端子。

这种连接器的设计大大地取决于期望的安装位置。在汽车中，所述连接器广泛地使用在srs中，例如在气囊系统中。尤其是，将这些电气部件安装在特定外壳(例如，方向盘)中，这在空间方面大大地受到了限制，使得所有的部件不得不设计成尽可能小地占用空间。

因此，本发明的目的在于提供一种电连接器，该电连接器具有紧凑且空间节省的设计，同时维持了其功能性上的可靠性。

技术实现要素：

本发明涉及一种电连接器，所述电连接器适于与对应的反向连接器配合以建立电连接。所述连接器包括连接器壳体，所述连接器壳体包括至少一个端子腔体，用于接收至少一个凹接触端子。所述端子腔体限定出第一腔体部和第二腔体部，所述第一腔体部和所述第二腔体部在配合方向上共轴延伸，由此在所述第一腔体部和所述第二腔体部之间布置有台阶。所述电连接器还包括凹接触端子，所述凹接触端子包括适于安装到所述第一腔体部中的第一端子部并包括第二端子部，由此在所述第一端子部和所述第二端子部之间布置有台阶，使得在已安装的情形下，所述端子腔体的所述台阶和所述凹接触端子的所述台阶彼此接合。

此处所呈现的电连接器满足了如下需要：在确保功能性的同时，高度满足了限制空间需求，该限制空间需求例如针对在方向盘中的srs气囊系统。它们可以包括由诸如塑料之类的绝缘材料形成的壳体，从而保护所容纳的导电部分，诸如接触端子。该壳体例如可以包括顶部和底部，顶部和底部都可以通过模制而以一件式设计制造。壳体，尤其是底部，可以包括容纳端子的一个或多个腔体。通常，这些腔体包括柱状设计，该柱状设计沿着配合方向从其顶部到底部侧几乎完全延伸通过壳体。如上所述，该腔体长度取决于正确容纳各个端子的目的。因此，壳体在配合方向上的尺寸取决于腔体长度以及对应的端子长度。

文中所述的腔体和端子设计可以减小所必需的腔体长度。例如，由于本发明的设计，第一腔体部可设有在配合方向上减小的长度，然而同时可以实现端子在腔体内部的正确固定。尽管第二腔体部的长度通常依赖于反向连接器的凸对接部(即，凸接触销)并受其限制，但是再设计第一腔体部可以导致整个电连接器尺寸减小。当前设计的附加特征是：接触点(在该接触点，销开始与腔体内部的端子接触)可以布置成靠近端子的安装端。所呈现的腔体设计还可以克服关于腔体直径的典型空间限制，这是因为第一和第二腔体部两者的直径可以根据需要独立进行调节。

在优选的实施例中，第一腔体部和/或第二腔体部基本上是柱状的。在本文中的“柱状”可以表示具有任何合适横截面(例如正方形、矩形、椭圆形等等)的任何类型的柱形。在特定的优选实施例中，然而，横截面是圆形的。该腔体用于接收端子，而第一端子部和/或第二端子部基本上是柱状的，因为它们应安装到所述腔体中。

在另一优选实施例中，第一端子部布置在第一腔体部中，所述端子腔体的所述台阶和所述凹接触端子的所述台阶阻止所述凹接触端子在配合方向上的移动。端子的这种机械稳定性对于限制端子在连接器的未配合过程中的移动是尤其有利的。同样，这些台阶有助于端子与腔体的装配，因为它们在配合方向上限定了预定的停止位置，端子可以一直插入直到该预定的停止位置。现有技术的腔体设计成没有台阶，使得在装配过程中端子具有插入到腔体中太远的风险。

在又一优选实施例中，端子在腔体内部的机械稳定性进一步改进，并减小了在装配过程中任何不想要的移动，这是因为端子腔体的内壁可包括至少一个突起肋，优选的是至少三个肋，所述肋平行于所述配合方向延伸。总的来说，优选的是，肋设置在第一腔体部分中。将肋设计成压向外端子表面，用于对端子进行额外的固定，并且将肋设计成例如在连接器的装配/拆卸过程中或者配合/拆开过程中出现力将端子保持在位，这个力能潜在地将腔体内部的端子移动到其设计位置之外。优选的是，肋与端子腔体的内壁一体形成，这是非常有利的，因为最终的连接器壳体可以以一件式设计制造。这样所具有其他的优点是肋总是位于腔体内部的相同位置。另一个优点是壳体的制造/装配工艺简化了，这是因为它减小了需要装配的部件数量。所要求的肋的数量可以根据需要改变。同样，肋可以确定尺寸并精确位于对于每个类型的连接器壳体所需要的位置。另一个优点是肋不容易偏移，这是因为它们不需要其他的粘附剂。

在优选实施例中，肋可延伸达第一端子部在配合方向上的长度的至少50％，优选至少75％，更更优选地为至少80％。肋越长，端子在腔体内部的稳定/固定越好。然而，优选的是，这些肋仅沿着腔体的第一部分延伸。由于如下优选实施例的不同设计选择会得到不同长度的肋：为了正确稳定，并非第一腔体部的全部长度都需要设置肋。

在本发明的另一优选实施例中，当两个肋或者多个肋可以应用并且所有的肋沿着第一腔体部的内表面的周边与它们各自的相邻肋具有同样的距离时，可以实现同源稳定/固定。因此，从多个肋向端子(尤其是第一端子部)的本体施加的其他的力均匀分布，并且该端子可以居中，使得腔体和端子的沿着配合方向的延伸轴可以对应。

在另一优选实施例中，肋被形成为使得在已安装的情形下，肋夹持第一腔体部中的第一端子部。这种夹持应该设计成施加到第一端子部的力一方面大到足够固定端子但是另一方面不能大到使得腔体过度变形。同样，端子不应该施加太大的反压力给腔体的内表面，防止装配过程中或者之后肋的损坏。

在本发明的进一步的优选实施例中，第一腔体部在配合方向上的长度可以小于第二腔体部在配合方向上的长度的100％，优选地小于75％，更优选地小于50％。因此，端子可以类似设计，第一端子部在配合方向上的长度可以小于第二端子部在配合方向上的长度的100％，优选地小于75％，更优选地小于50％。如前所述，第一腔体部长度上的减小以及因此而形成的第一端子部的长度使得电连接器的尺寸减小。在通过本发明中描述的上述特征改进端子在腔体内部的稳定性的同时，可减小正确的端子固定所需的长度(“导引长度”)。

端子的第二部分可以包括用于接合凸对应部(例如，对应的销)的装置。在本发明的优选实施例中，第二端子部包括在配合方向上延伸的至少两个弹簧臂，其中弹簧臂的近端与接触端子的台阶结合。当凸对应部(例如销)进入到凹端子时，通常由导电材料形成的臂可以以可逆的方式向上弯曲到特定的程度，使得它们能够“抓住”凸对应部并且将其导引到端子内部的设计位置。在又一优选实施例中，可弯曲的的弹簧臂在远端处具有郁金香花型设计，从而有助于插入和/或对准过程。这种郁金香花型的尺寸和形状通常选择成使得弹簧臂能够抓住并且对准所进入的销，即使在最坏的情形下，例如，以非常倾斜的角度。这种倾斜角度的最大公差可以由腔体部的安装端处的预对准装置进行预先设定，该预对准装置预先对准凸销并且仅仅允许进入的特定倾斜角度。本领域技术人员知道，这些预对准装置需要对应于该郁金香花型设计来进行设计，从而确保弹簧臂正确的功能性并且防止所述弹簧臂损坏。

根据优选实施例，该凹接触端子被设计成与凸销配合，凸销的直径为0.2毫米到3毫米，优选地为0.3毫米到2毫米，更优选地为0.3毫米到1毫米。这些尺寸对于例如汽车中的电连接器所用的电连接器销是典型的。根据另一优选实施例，连接器是srs连接器，就像当前例如使用在气囊系统中的那样。

在有利的一个方面，端子腔体部是具有圆形横截面的柱状，第一腔体部的直径大于第二腔体部的直径，端子腔体的台阶设置在第一腔体部和第二腔体部彼此结合的位置处。对于本实施例，显而易见的是，肋不能延伸到第二部分中，因为由于第二部分的直径减小，肋可能与弹簧臂干扰。圆形横截面的好处是有助于制造(模制)过程。由于下壳体通常以一件式设计形成，因此对于沿着腔体内表面的所有位置使用相同物理材料参数(例如，刚度，抵抗性)，这有助于估算对连接器任何潜在的负面效应(例如机械的、电的)。

在另一有利的方面，第一端子部为具有圆形横截面的柱状，第二端子部包括至少两个弹簧臂，至少两个弹簧臂在配合方向延伸，用于与对应的凸端子接合，并且内接触端子的台阶设置在第一端子部和第二端子部彼此结合的位置处，使得端子的台阶和对应的腔体的台阶可以接合并且彼此依靠。

附图说明

为了更好地理解本发明并意识到其实际应用，提出并随后参考下面的附图。应该注意，附图仅是示例性的，而非限制本发明的范围。

图1示出了示意性现有技术的srs连接器的剖面图，该连接器包括安装在“准备配合”状态下的所有部件。

图2示出了壳体的细节的剖面图，该剖视图示出了在未安装的情形下的本发明的腔体。

图3示出了相应的凹接触端子的侧视图。

图4示出了如图2所示的壳体的细节，其中如图3所示的凹接触端子安装在腔体内。

图5示出了从顶部看的处于已安装和未安装的情形的凹下壳体。

附图标记

图1-现有技术

100连接器

110上壳体

120下壳体

122下壳体闩锁

124腔体

126第一腔体部

128第二腔体部

130连接器壳体

132凹端子

134第一端子部

136第二端子部

138弹簧臂

140cpa

142cpa臂

144整体腹板

150反向连接器

152销

160安装端部

600配合方向

图2-腔体剖面图(未安装)

200下壳体

210腔体

212第一腔体部

214第二腔体部

216肋

218腔体台阶

220安装端部

230反向连接器

232凸销

240预对准装置

d1第一腔体直径

d2第二腔体直径

600配合方向

图3-端子侧视图

220安装端部

300凹端子

310第一端子部

312肋位置

320第二端子部

322弹簧臂

324郁金香花型设计的配合端

330端子台阶

340集电器

600配合方向

图4-连接器壳体剖面图(已安装)

200下壳体

210腔体

212第一腔体部

214第二腔体部

216肋

218腔体台阶

220安装端部

300凹端子

310第一端子部

320第二端子部

322弹簧臂

324郁金香花型设计的配合端

330端子台阶

340电连接器

600配合方向

图5-连接器壳体剖面图(已安装和未安装)

200下壳体

210腔体

212第一腔体部

218腔体台阶

310第一端子部

320第二端子部

322弹簧臂

340电连接器

600配合方向

具体实施方式

下面参考附图在下文对本发明作更具体的描述，其中本发明的示意性实施例是举例说明性的。然而，本发明可以以不同形式实现并且不应该解释为限于这里所列出的实施例。相反，提供这些实施例，使得对于本领域技术人员来说本公开内容是全面的并且表达了本发明的范围。

图1示出了现有的插头连接器100，插头连接器100代表典型的srs连接器设计，插头连接器100具有上壳体110和下壳体120，上壳体110和下壳体120安装在对方上以形成连接器壳体130。上壳体110和下壳体120通常由电绝缘材料构成，例如塑料。连接器壳体130保护连接器壳体130内部的导电部件不遭受像潮湿之类的环境影响或物理损害，并允许机械和电连接到相应的反向连接器，即，插座。

下壳体120包括位于安装端部160处的下壳体闩锁122。当插头连接器100在安装端部160处与反向连接器150相配合时，所设置的下壳体闩锁122与反向连接器150的相应闩锁或槽弹性接合，从而将这两个连接器相互锁定。连接器位置保证(cpa)构件140或二次锁定装置位于连接器壳体130的上侧面上。

cpa140包括通过整体腹板144相互连接的两个cpa臂142。在连接器100与反向连接器150完全配合之后，图1中的cpa140能够向下推动，使得cpa臂142沿着配合方向600向下滑动。这具有如下效果：cpa臂142阻断了下壳体闩锁122的进一步移动并且因而将其锁定。这防止了下壳体闩锁122有任何不希望的脱离，并因此防止连接器100与反向连接器150脱离。

本实施例的下壳体120还包括腔体124。这些腔体124通常包括具有如图所示的圆形横截面的柱状形状，并且向安装端部160看去沿配合方向600被分成第一或上腔体部126和第二或下腔体部128。由导电材料构成的两个凹端子132安装到腔体124中。所述凹端子132设计成与反向连接器150的凸对接部(例如，销152)接合从而建立电连接。与腔体类似，凹端子132也可区分为安装到第一腔体部126中的第一或上端子部134以及安装到第二腔体部128中的第二或下端子部136。明显的是，凹端子132的固定质量取决于“导引长度”，这个“导引长度”是其中第一端子部134的外表面与第一腔体部126的内表面接触的长度。第二端子部136包括用于抓住对应的凸销152并且用于将其导引进入到腔体中的弹簧臂138，在配合过程中，对应的凸销152在安装端部160处逆着配合方向600进入到第二腔体部128中。第二端子部136不与第二或下腔体部128的内壁接触。凹端子的机械固定因此仅仅受第一腔体部126内的对应第一端子部134的影响。

在图1的实施例中，腔体124具有沿着腔体长度具有相同圆形横截面的柱状形状。由于当凹端子132在连接器100的装配过程中进入到腔体124时没有设置其他的保护端子位置的装置，因此凹端子132沿着配合方向600的位置可以改变。同样，当拉力出现在配合方向600上时，例如在连接器100与反向连接器150未配合的过程中，在配合方向600上没有其他的稳定性保证。

如图1所示，第一端子部134的“导引长度”显示为与第二端子部136的弹簧臂138大致相同的长度。在现有技术设计中，需要足够的“导引长度”来确保凹端子132在腔体124内部的正确稳定。因此，现有技术连接器100的整体尺寸较大。

图2示出了本发明的优选实施例中的下壳体200在未安装的情形下的剖面图。下壳体200可与图1的下壳体120相同，除了腔体的形状。因此，同样，下壳体200可包括锁定臂，并且下壳体200可与如图1所示的同样的上壳体110进行安装。本质上，连接器壳体也可以是一件式的，或者连接器壳体可由两个以上的部件构成。壳体内的腔体210以容纳安装的凹端子300的方式来设计(如图3所示)。腔体210可以设计成柱状方式，尤其是具有圆形的横截面。如所示的实施例所见，腔体210分成两个部分：第一腔体部212以及第二腔体部214，这两个腔体部彼此相邻。腔体台阶218设置在第一腔体部212和第二腔体部214之间，位于这两个腔体部彼此结合的位置上。在安装端部220处设置有开口，在该开口处，对应的反向连接器230的凸端子对接部(例如，销232)可以进入到腔体210中。为了销232的预对准，对应的装置240位于安装端220处，以预先确定凸销232能够进入第二腔体部214中所处的角度。端子的设计可以抓住并对准反向连接器230的对应凸销232。

在第一腔体部212的内壁处设置有突起肋216。那些肋与腔体210的内壁一体形成并且从第一腔体部212的顶部共轴延伸到腔体台阶218，腔体台阶218位于第一腔体部212的底部，在第一腔体部212与第二腔体部214相结合的地方。因此，肋在配合方向上延伸第一腔体部212的长度约100％。在图2的实施例中，第一腔体部212的直径d1大于第二腔体部214的直径d2，台阶218设置在两个柱状部彼此结合的地方。台阶218用作凹端子的阻挡部件，如本领域技术人员从例如图4得到的那样。

因此，本实施例中的肋216并不延伸进入到第二腔体部214中，这是因为它们可能与安装在腔体210中的对应凹端子300的任何部位干涉。圆形横截面可能对于易化制造(模制)过程是有利的。由于下壳体200通常采用相同的材料以一件式设计形成，因此沿着腔体的内表面的所有位置可以应用类似的材料参数(例如，刚度，抵抗性)，使得有助于估算连接器的性能。

图3示出了对应的凹端子300，其设计成安装到腔体210中。凹端子300包括第一端子部310以及第二端子部320。两个端子部都沿着配合方向600对准，端子台阶330设置或者形成在两个部分彼此结合的位置处。第一端子部310具有柱状横截面以及沿着配合方向600小于第二端子部320的长度的长度。第二端子部包括两个弹簧臂322，这两个弹簧臂在配合方向上延伸，用于与对应的凸端子接合。另外，标注出位置312，在已安装的情形下(见图4)，腔体肋216在位置312处接合凹端子300。因此，肋216和第一腔体部212的长度对应于“导引长度”，“导引长度”是与第一腔体部212的内壁接触的第一端子部310的长度。弹簧臂322从端子台阶330向弹簧臂的远端(即向着安装端部220)变窄。此外，每个弹簧臂322弹性附着到端子台阶330，这样它能以可逆的方式向外弯曲到特定的程度。在远端处，弹簧臂322包括郁金香花型设计的配合端324，这允许抓住并对准进入销152，即使在恶劣的情形下，例如以非常倾斜的方式。与远端或者配合端324相对，存在有附着到第一端子部310的顶部上的集电器340。集电器340用于凹端子与信号线的电连接。

图4示出了处于已安装的情形下的包括腔体210的下壳体200的剖面图。凹端子300位于腔体210内部，使得腔体210和凹端子300的各自台阶218，330彼此接合。示出了突起肋216平行于配合方向600从腔体台阶218延伸到第一腔体部212的顶部侧。肋被设计为使得在凹端子300装配在腔体210内的过程中，所述肋不接触端子台阶330的边缘。由于凹端子300从顶部侧插入(如从图4示出的取向来看)，在配合方向600上向下移动时，端子台阶330的边缘可能损坏肋216。因此，肋216必须以在装配过程中它们不带来损坏的方式确定尺寸和定位。

第一端子部310位于第一腔体部212中并且包括具有圆形横截面的柱状形状。第一端子部310和第一腔体部各自的尺寸这样进行选择，使得端子部310紧贴地保持在第一腔体部212中。第一端子部310的长度对应于“导引长度”，小于第二端子部320的长度。导引长度的减小由于稳定性的增加是可能的，稳定性的增加是由端子300和腔体210的台阶的接合以及端子300被突起肋216的额外夹持所带来的。第二端子部320的弯曲弹簧臂322容纳在第二腔体部214中，第二腔体部包括比第一腔体部小的直径d2。

在第一端子部310的顶部，附着集电器340用于从凹端子300抽出电流，并进一步通过电线或线缆将电流传输穿过连接器并传输到连接器外部。如图4所示，集电器340由导引装置机械固定，所述导引装置一体形成在下壳体200的上侧。这带来了凹端子300的额外机械稳定性，从而防止了所述端子在线缆拉拽过程中或者在连接器的配合/拆开过程中出现任何不想要的移动。

图5示出了下壳体200的俯视图。可以看见两个腔体210：在左手侧是未安装端子，右手侧是已安装了凹端子300。该实施例中的这两个腔体是柱状的，呈现出圆形横截面。在未安装的情形下，示出第一腔体部212总共具有四个突起肋216，突起肋与第一腔体部212的内壁一体形成。全部的肋216沿着第一腔体部212的内壁圆周均匀分布。在已安装的情形下，肋216另外夹持并因此将凹端子300固定到腔体210中，如右手侧所示。由于均匀分布，肋同时提供了端子在腔体内部的精确居中。如在该俯视图中看到的，第一端子部310也包括圆形横截面。