具有免螺丝连接端子的电气布线装置的制作方法

本申请基于并要求2017年1月6日提交、名称为“具有免螺丝(screwless)连接端子的电气布线(electricalwiring)装置”的共同待审的u.s.临时专利申请no.62/443,020的优先权，该临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

本发明总体涉及用于电气布线装置的连接端子，并且更具体地涉及在插座、插头组件、插头连接器、开关和其它电气布线装置中使用的免螺丝连接端子。

背景技术：

在许多电气布线装置中的当前电气布线端子为直接按压式端子或者旋拧和夹持式端子。在直接按压式端子中，端接螺钉(terminalscrew)直接紧固在电气布线(electricalwire)上，以将布线按压在固定板上。在旋拧和夹持式端子中，将布线插入在固定板与可移动板之间，并且紧固端接螺钉使得布线被夹持在各板之间。在直接按压式端子的情况下，如果绞合的或实心的布线被错误地安装，则绞合的或实心的布线可能被切割或切开(nicked)。被切割或切开的布线可能导致不良电连接，不良电连接使连接器中的电阻增加，这可能导致过热。另外，在绞合布线的情况下，直接按压式端子以及旋拧和夹持式端子都可能容易发生绞合松弛(strandrelaxation)。绞合松弛是由在直接按压式端子或者旋拧和夹持式端子的应力作用下铜线的加热和冷却导致的，绞合松弛使绞合布线与端子之间的电连接松开，从而增加了连接器中的电阻，这可能导致过热。为了减轻绞合松弛问题，安装人员通常在初始安装后的一段时间后重新拧紧端接螺钉，这增加了消费者的成本。

技术实现要素：

本发明提供多种电气布线装置的实施例，该电气布线装置包括插座、电源线插头和连接器、以及开关。在示例性实施例中，插刀式电插座包括壳体和多个触头组件。壳体具有包括多个腔的主体、前盖和后盖。前盖能移除地固定于主体的第一侧并且包括多个插刀接纳槽。后盖能移除地固定于主体的第二侧并且包括多个布线接纳孔和多个柱塞开口。

在一个示例性实施例中，多个触头组件中的一个触头组件至少部分地定位在多个腔中的一个腔内，并且其中，能从后盖中的多个布线接纳孔中的一个布线接纳孔和柱塞开口中的一个柱塞开口触及(access)该一个触头组件，且能从前盖中的多个插刀接纳槽中的一个插刀接纳槽触及该一个触头组件。多个触头组件中的每个包括触头部件、布线端子和柱塞。在示例性实施例中，触头部件具有触头体以及从触头体延伸出的至少两个触头指。至少两个触头指与前盖中的多个插刀接纳孔中的一个插刀接纳孔对准。布线端子与触头部件形成导电路径，并且包括固定于触头体的触头臂、固定于触头臂的夹紧支架以及固定于夹紧支架的夹紧弹簧。夹持弹簧能相对于夹持支架(clampbrace)在关闭位置与打开位置之间移动，在关闭位置，布线能被夹在夹持弹簧与夹持支架之间，在打开位置，布线能被插入通过后盖中的多个布线接纳孔中的一个布线接纳孔，并被插入到夹持弹簧和夹持支架之间。柱塞定位在多个腔中的一个腔内并且至少部分地延伸穿过后盖中的多个柱塞开口中的一个柱塞开口。柱塞与夹持弹簧相互作用，使得柱塞相对于夹持支架沿第一方向的移动使柱塞向夹持弹簧施加机械载荷，以使夹持弹簧从关闭位置移动到打开位置，并且柱塞相对于夹持支架沿第二方向的移动从夹持弹簧移除机械载荷，以使夹持弹簧从打开位置被偏置到关闭位置。

本发明还提供插刀式电源线连接器的实施例。在示例性实施例中，插刀式电源线连接器包括壳体和多个触头组件。壳体包括主体、盖件和保持器。主体具有多个腔和多个插刀接纳槽。盖件能移除地固定于主体并且具有线缆接纳孔。保持器在主体与盖件之间能移除地固定于主体，并且具有多个布线接纳孔和多个柱塞开口。

在一个示例性实施例中，多个触头组件中的一个触头组件至少部分地定位在多个腔中的一个腔内，并且其中，能从保持器中的多个布线接纳孔中的一个布线接纳孔和柱塞开口中的一个柱塞开口触及该一个触头组件，且能从主体中的多个插刀接纳槽中的一个插刀接纳槽触及该一个触头组件。多个触头组件中的每个包括触头部件、布线端子和柱塞。在示例性实施例中，触头部件具有触头体以及从触头体延伸出的至少两个触头指。至少两个触头指与壳体的主体中的多个插刀接纳孔中的一个插刀接纳孔对准。布线端子与触头部件形成导电路径，并且包括固定于触头体的夹紧支架以及固定于夹紧支架的夹紧弹簧。夹持弹簧能相对于夹持支架在关闭位置与打开位置之间移动，在关闭位置，布线能被夹在夹持弹簧与夹持支架之间，在打开位置，布线能被插入通过保持器中的多个布线接纳孔中的一个布线接纳孔，并被插入到夹持弹簧和夹持支架之间。柱塞定位在多个腔中的一个腔内并且至少部分地延伸穿过保持器中的多个柱塞开口中的一个柱塞开口。柱塞与夹持弹簧相互作用，使得柱塞相对于夹持支架沿第一方向的移动使柱塞向夹持弹簧施加机械载荷，以使夹持弹簧从关闭位置移动到打开位置，并且柱塞相对于夹持支架沿第二方向的移动从夹持弹簧移除机械载荷，以使夹持弹簧从打开位置被偏置到关闭位置。

本发明还提供插刀式电源线插头的实施例。在示例性实施例中，插刀式电源线插头包括壳体和多个触头组件。壳体包括主体、底盖、顶盖和保持器。主体具有多个腔。底盖能移除地固定于主体的第一侧并且具有多个插刀接纳槽。顶盖能移除地固定于主体的第二侧并且具有线缆接纳孔。保持器位于主体与顶盖之间且能移除地固定于主体的第二侧，并且具有多个布线接纳孔和多个柱塞开口。

在一个示例性实施例中，多个触头组件中的一个触头组件至少部分地定位在多个腔中的一个腔内，并且能从保持器中的多个布线接纳孔中的一个布线接纳孔和柱塞开口中的一个柱塞开口触及该一个触头组件，且能从底盖中的多个插刀接纳槽中的一个插刀接纳槽触及该一个触头组件。在示例性实施例中，多个触头组件中的每个包括触头部件、布线端子和柱塞。触头部件具有触头体以及从触头体延伸出的触头插刀。触头插刀与底盖中的多个插刀接纳槽中的一个插刀接纳槽对准，使得插刀能穿过插刀接纳槽并从壳体延伸。布线端子与触头部件形成导电路径，并且包括固定于触头体的夹紧支架以及固定于夹紧支架的夹紧弹簧。夹持弹簧能相对于夹持支架在关闭位置与打开位置之间移动，在关闭位置，布线能被夹在夹持弹簧与夹持支架之间，在打开位置，布线能被插入通过保持器中的多个布线接纳孔中的一个布线接纳孔，并被插入到夹持弹簧和夹持支架之间。柱塞定位在多个腔中的一个腔内并且至少部分地延伸穿过保持器中的多个柱塞开口中的一个柱塞开口。柱塞与夹持弹簧相互作用，使得柱塞相对于夹持支架沿第一方向的移动使柱塞向夹持弹簧施加机械载荷，以使夹持弹簧从关闭位置移动到打开位置，并且柱塞相对于夹持支架沿第二方向的移动从夹持弹簧移除机械载荷，以使夹持弹簧从打开位置被偏置到关闭位置。

本发明还提供用于安装到电箱中的电气布线装置的实施例。在示例性实施例中，电气布线装置包括壳体和多个触头组件。壳体包括：主体部分，其具有多个腔；前盖部分，其能移除地固定于主体部分的第一侧；以及后盖部分，其能移除地固定于主体部分的第二侧，并具有多个布线接纳孔和多个柱塞开口。在本实施例中，多个触头组件中的一个触头组件至少部分地定位在多个腔中的一个腔内，并且能从后盖部分中的多个布线接纳孔中的一个布线接纳孔和多个柱塞开口中的一个柱塞开口触及该一个触头组件。多个触头组件中的每个包括布线端子和柱塞。布线端子包括固定于夹持弹簧的夹持支架。夹持弹簧能相对于夹持支架在关闭位置与打开位置之间移动，在关闭位置，布线能被夹在夹持弹簧与夹持支架之间，在打开位置，布线能被插入通过后盖中的多个布线接纳孔中的一个布线接纳孔，并被插入到夹持弹簧和夹持支架之间。柱塞定位在多个腔中的一个腔内并且至少部分地延伸穿过后盖中的多个柱塞开口中的一个柱塞开口。柱塞与夹持弹簧相互作用，使得柱塞相对于夹持支架沿第一方向的移动使柱塞向夹持弹簧施加机械载荷，以使夹持弹簧从关闭位置移动到打开位置，并且柱塞相对于夹持支架沿第二方向的移动从夹持弹簧移除机械载荷，从而夹持弹簧从打开位置被偏置到关闭位置。

附图说明

通过参考结合附图考虑的以下详细描述，将更容易获得且更好地理解本发明及其许多伴随优点的更完整的理解，在附图中：

图1是根据本发明的具有免螺丝连接端子的电插座的示例性实施例的俯视透视图；

图2是图1的插座的仰视透视图；

图3是图1的插座的仰视平面图；

图4是图3的沿线4-4截取的插座的剖视图；

图5是图3的沿线5-5截取的插座的剖视图；

图6是图1的插座壳体的后盖的俯视透视图，并且三个触头组件搁置在后盖上；

图7是图1的插座的壳体的仰视透视图，其中插座的壳体具有三个腔，每个腔分别容纳有触头组件；

图8是处于关闭位置的用于图1的插座的免螺丝连接端子的示例性实施例的俯视透视图；

图9是处于打开位置的图8的免螺丝连接端子的俯视透视图；

图10是根据本发明的具有免螺丝连接端子的电源线连接器的示例性实施例的侧视图；

图11是图10的电线连接器的仰视平面图；

图12是各部件分开的图10的电线连接器的侧视透视图；

图13是图12的电线连接器的一部分的俯视透视图，示出了电线连接器的壳体内的多个触头组件；

图14是图12的电线连接器的一部分的俯视透视图，其中保持器固定于壳体的主体；

图15是处于关闭位置的用于图10的电线连接器的免螺丝连接端子的示例性实施例的俯视透视图；

图16是处于打开位置的图15的免螺丝连接端子的俯视透视图；

图17是根据本发明的具有免螺丝连接端子的电源线插头的示例性实施例的侧视图；

图18是各部分分开的图17的电线插头的侧视透视图；

图19是图18的电线插头的一部分的俯视透视图，示出了电线插头的壳体的主体中的多个触头组件；

图20是图18的电线插头的一部分的俯视透视图，其中保持器固定于电线插头壳体的主体；

图21是处于关闭位置的用于图17的电线插头的免螺丝连接端子的示例性实施例的俯视透视图；

图22是处于打开位置的图21的免螺丝连接端子的俯视透视图；

图23是根据本发明的具有免螺丝连接端子的电插座的另一示例性实施例的俯视透视图；

图24是图23的插座的仰视透视图；

图25是图24的插座的仰视平面图；

图26是图25的沿线26-26截取的插座的剖视图；

图27是根据本发明的具有免螺丝连接端子的电气开关的示例性实施例的俯视透视图；

图28是图27的开关的仰视透视图；

图29是图28的开关的仰视平面图；

图30是图29的沿线30-30截取的开关的剖视图；

图31是处于关闭位置的用于图27的电气开关的免螺丝连接端子的另一示例性实施例的俯视透视图；并且

图32是处于打开位置的图31的免螺丝连接端子的俯视透视图。

具体实施方式

示出并描述了本发明的电气布线装置的示例性实施例，该电气布线装置包含免螺丝布线端子或夹持式布线端子。本发明预见到的电气布线装置的非限制性实例包括单工和双工(singleandduplex)插刀式(blade-type)电插座、插刀式锁定电插座、单极或多极电气开关、组合开关和插刀式插座、用于电线的插刀式插头和用于电线的插刀式连接器。如本文所述的插刀式电气布线装置是；a)公(凸出式)(male)插刀式电气布线装置，其具有多个非圆形(例如，大致扁平或拱形)的电触头插刀(powercontactblade)(火线和/或零线接触插刀)，该电触头插刀可与母(凹入式)(female)插刀式电气布线装置内的相应的指状触头配合，或者b)母插刀式电气布线装置，其具有多个非圆形(例如，大致扁平或拱形)的电触头插刀孔(火线和/或零线接触插刀孔)，该电触头插刀孔提供到母电气布线装置内的触头指的入口(access)，触头指可以与公插刀式电气布线装置的相应的非圆形电触头插刀配合。在nema标准wd6中描述了插刀式电气布线装置的实例，nema标准wd6可公开获得并且通过引用整体并入本文。在一个示例性实施例中，插刀式电插座包括壳体和壳体内的多个母触头组件，能从壳体的外部触及母触头组件。在另一示例性实施例中，插刀式电源线连接器包括壳体以及位于壳体内的多个母触头组件，能从壳体的外部触及母触头组件，并且母触头组件能够接纳插头的多个插刀。在另一示例性实施例中，插刀式电源线插头包括壳体以及位于壳体内的多个公触头组件，此多个公触头组件延伸超出壳体的外部。

在一些实施例中，壳体具有前盖和主体。在其它实施例中，壳体具有前盖、主体和后盖。在电气布线装置的每个实施例中，每个触头组件具有触头部件、布线端子和柱塞。触头部件用于形成导电电路径的一部分。布线端子用于端接(terminate)插入壳体中的导电体，并且柱塞使布线端子在打开位置与关闭位置之间移动。布线端子包括夹持支架、触头臂和夹持弹簧。触头臂将布线端子连接到触头部件，并且夹持弹簧用于在导电体上施加恒定且连续的载荷(或弹簧力)，以将导电体电连接到夹持支架。柱塞用于使夹持弹簧在允许导电体进入布线端子的打开位置与将导电体绑定或挤压在布线端子内的关闭位置之间移动。

出于本公开的目的，导电体也可以称为“布线”或“电线”。此外，导电体可以是用于导电的任何尺寸的布线，例如14awg布线、12awg布线，10awg布线或8awg布线。根据电源线中的导体数量，通常，14awg布线被额定为在15至18安培之间，12awg布线被额定为在20至25安培之间，10awg布线被额定为在25至30安培之间，并且8awg布线被额定为在35至40安培之间。

现在参考图1至图9，示出了锁定插刀式电插座的示例性实施例。在本示例性实施例中，插座10具有壳体20以及位于壳体内的多个触头组件100(详见图8和图9)，从壳体的外部可触及多个触头组件100。壳体20具有主体30、前盖50和后盖70。前盖50固定于主体30的一侧，并且后盖70固定于主体的另一侧。壳体20由适当的电绝缘材料(诸如塑料，包括注射成型的热塑性塑料)制成，并且构造为被装配在电箱中。

主体30包括多个腔室或腔32，见图4和图5。每个腔32构造为将触头组件100接纳并定位在主体30内，如图6和图7所示。每个触头组件100构造为接纳布线(诸如图5所示的布线700等)，并且与插头连接器(诸如图17的插头连接器等)的触头插刀配合。

如图1所示，插座10的前盖50包括具有多个插刀接纳槽54的面52，插头连接器的触头插刀(诸如图17所示的插头连接器的触头插刀)可以以常规方式通过插刀接纳槽54插入到主体30的相邻的腔32中。前盖50具有一个或多个安装带56，安装带56使用例如机械紧固件或粘合剂固定到前盖的外表面。如已知的，安装带56用于经由孔58将插座10固定到电箱。安装带56还可以经由主体30内的触头组件100连接至电接地部(electricalground)。可以使用机械紧固件、粘合剂或诸如声波焊等焊接将前盖50固定到主体30。

参考图2、图3和图5，可以使用诸如螺钉72等机械紧固件、粘合剂或诸如声波焊等焊接将后盖70固定至主体30。后盖70包括多个布线接纳孔74。每个布线接纳孔74被定位为与主体30中的腔32对准，使得布线可以穿过后盖70进入触头组件100中，触头组件100搁置在主体30中的腔32内。如图所示，后盖70还可以包括多个布线引导件76，布线引导件76从后盖的外表面78向外延伸。在本实施例中，一个布线引导件76对应于一个布线接纳孔74。每个布线引导件76具有拱形形状，该拱形形状对应于插入到布线接纳孔74中的布线的圆形形状。后盖70还包括多个柱塞开口80，见图2和图3，柱塞开口80允许柱塞150(其形成下述触头组件100的一部分)的一部分延伸到壳体20的外部。

转到图8和图9，示出了根据本发明的触头组件100的示例性实施例。在本示例性实施例中，触头组件100包括触头部件110、布线端子130和柱塞150。触头部件110由诸如黄铜、铜或铝等导电材料制成。布线端子130由如下导电弹性材料制成：该导电弹性材料具有足够的刚度以在被施加机械载荷时弯曲并且在去除机械载荷时回复到其正常位置。这种导电弹性材料的实例为弹簧钢。柱塞150由适当的刚性绝缘材料(诸如塑料材料等)制成。塑料材料的实例为注射成型的热塑性塑料。触头部件110和布线端子130可以形成为一体结构，或者触头部件和布线端子可以是通过例如软焊(solder)接合、钎焊接合或焊接接合固定在一起的单独构件。

触头部件110包括触头体112以及从触头体112延伸出的一对柔性指114和116，如图所示。柔性指114和116形成母(凹入式)触头，母触头构造为与插刀式电源线插头的触头插刀(诸如图17所示的插头的触头插刀)接合。柔性指114和116的远端彼此接触或者彼此紧密靠近，以在指之间形成夹持部118。夹持部118能够接纳触头插刀，从而将触头部件110与触头插刀电耦合或连接起来。因此，每个触头组件100适于与插刀式电源线插头的多个触头插刀中的一个触头插刀接合。

布线端子130是机械夹持式端子，该机械夹持式端子使用一个或多个弹簧，该一个或多个弹簧可以在柱塞150施加的机械载荷的作用下偏转并且可以在去除机械载荷时恢复到弹簧的初始形状。该一个或多个弹簧所储存的能量应当足以施加恒定且连续的力，以将一个或多个布线(例如图5所示的布线700)机械地固定至布线端子130。

在图8和图9所示的示例性构造中，布线端子130包括夹持支架132、触头臂134和夹持弹簧136。夹持支架132是固定的端子体，该固定的端子体可以是经由触头臂134与触头部件110的触头体112固定的大致平面形状的部件或拱形形状的部件。触头臂134还提供触头部件110与布线端子130之间的导电路径。夹持弹簧136包括端部138、弹簧部件140和夹持臂142。端部138可以是构造为与夹持支架132配合并通过例如软焊接合、钎焊接合或焊接接合固定至夹持支架的大致平面形状的部件或拱形形状的部件。弹簧部件140具有下瓣140a和上瓣140b。下瓣140a和上瓣140b构造为与柱塞150相互作用，使得柱塞相对于弹簧部件140的竖直移动被转化为在弹簧部件140上施加机械载荷或从弹簧部件去除机械载荷。例如，柱塞150可以是具有凹口152的矩形形状的部件，凹口152构造为接纳弹簧部件140的上瓣140b，如图8所示。凹口152具有凸轮面152a，当柱塞150沿箭头“b”的方向移动时，凸轮面152a沿着弹簧部件140行进(rides)，从而在弹簧部件140上施加机械载荷，使得弹簧部件沿箭头“c”的方向朝向打开位置偏转，见图9。夹持臂142从弹簧部件140的上瓣140b朝向夹持支架132延伸，如图所示。夹持臂142具有伸长开口144和夹持部件146，伸长开口144构造为接纳夹持支架132的一部分，并且在夹持弹簧136处于关闭位置时夹持部件146与位于夹持支架和夹持部件之间的布线(例如图5中看到的布线700)接触。夹持臂142能够相对于夹持支架132在关闭位置(见图8)与打开位置(见图9)之间移动。

如上所述，布线端子130可以连接至不同尺寸的导电体。例如，如果插刀式电插座10被额定为15安培，则布线端子130也应构造并被额定为至少15安培。用于15安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为14awg布线，从而夹持臂142应能够移动到可以配合14awg布线的外径的打开位置。作为另一实例，如果插刀式电插座被额定为20安培，则布线端子130也应被额定为至少20安培。用于20安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为12awg布线，从而夹持臂142应能够移动到可以配合12awg布线的外径的打开位置。作为另一实例，如果插刀式电插座被额定为30安培，则布线端子130也应被额定为至少30安培。用于30安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为10awg布线，从而夹持臂142应能够移动到可以配合10awg布线的外径的打开位置。作为另一实例，如果插刀式电插座被额定为40安培，则布线端子130也应被额定为至少40安培。用于40安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为8awg布线，从而夹持臂142应能够移动到可以配合8awg布线的外径的打开位置。

如上所述，弹簧部件140由如下导电弹性材料制成：该导电弹性材料具有足够的刚度，以便当柱塞150将弹簧部件140从关闭位置推动到打开位置时弯曲，同时通过夹持部件146向夹持部件与夹持支架132之间的布线施加偏置力(即，弹簧力)。作为实例，弹簧臂140可以由诸如弹簧钢等金属制成。将布线夹持在夹持部件146与夹持支架132之间的弹簧臂140所施加的偏置力(或弹簧力)应当足以在布线上施加恒定且连续的力，以在各种温度和环境条件下将布线端子130电耦合或连接到布线。弹簧部件140构造为使得它通常朝向关闭位置(即，沿远离夹持支架132的箭头“a”的方向)被偏置，如图8所示。在没有导体被插入到伸长开口144中的弹簧部件的正常位置，夹持臂142的夹持部件146可以与夹持支架132接触。

如本文所述，插座10使用触头组件100来端接电箱内的导电体或布线。为了将电箱内的布线连接到插座10，安装人员(例如电工)从每个布线的端部剥去绝缘层。在本示例性实施例中，插座10具有三个触头组件100，使得三个布线可以连接到插座。然而，还可以预期的是，每个触头组件可以构造为将多于一个布线电连接到触头组件100。然后，将每个触头组件100的延伸穿过后盖70的柱塞150相对于插座10的纵轴线竖直拉动，即沿图8中所示的箭头“b”的方向拉动，以使柱塞150中的凹口152的凸轮面152a沿弹簧部件140行进，从而在弹簧部件140上施加机械载荷，以使弹簧部件沿箭头“c”的方向从关闭位置朝向打开位置偏转，见图9。在布线端子130处于打开位置的情况下，然后将电气布线(electricalwires)插入插座10的后盖70中的适当的布线接纳孔74中。布线接纳孔74和布线引导件76将布线的裸露端部引导到夹持弹簧136的伸长开口144的在夹持支架132和夹持部件146之间的部分中。当每个布线的裸露端部定位在夹持支架132与夹持部件146之间时，随后将相应的柱塞150推回到插座10中，从而移除由柱塞施加在弹簧部件140上的机械载荷，使得弹簧部件所储存的能量使弹簧部件移动到关闭位置，从而将布线固定并夹持在夹持支架132和夹持部件146之间，以完成布线与触头部件110之间的导电路径。

为了从触头组件100移除布线，将每个触头组件100的延伸穿过后盖70的柱塞150相对于插座10的纵轴线竖直拉动，以使柱塞150中的凹口152的凸轮面152a沿着弹簧部件140行进，从而在弹簧部件140上施加机械载荷，以使弹簧部件从关闭位置偏转到打开位置。在布线端子130处于打开位置的情况下，可以从插座移除电气布线。

现在参考图10至图16，示出了插刀式电源线连接器的示例性实施例。在本示例性实施例中，插刀式连接器200具有壳体210和壳体内的多个触头组件300，可从壳体的外部触及多个触头组件300。壳体210具有主体220、保持器240和盖件260。使用螺钉242将保持器240固定到主体220的顶侧。使用螺钉222将盖件260固定到主体的顶侧，螺钉222被插入通过主体220中的面224中的孔并且通过主体。壳体210由适当刚性的电绝缘材料制成，诸如塑料材料(包括注射成型热塑性塑料)或橡胶材料。

主体220包括多个腔室或腔226，见图12和图13。每个腔226构造为接纳和定位主体220内的触头组件300。每个触头组件300构造为接纳导体并与插刀式插头连接器的触头插刀(诸如图17的插头连接器的触头插刀)配合。主体220的面224具有多个插刀接纳槽228，插刀式插头连接器的触头插刀可以通常的方式通过插刀接纳槽228插入主体220内的相邻的各腔226中，并插入相应的触头组件300中。

连接器200的盖件260可以是中空的、部分中空的或实心的。如图10和图12所示，盖件260包括位于盖件260顶部的线缆连接器262。线缆连接器262包括固定托架264和可移动托架266，可移动托架266使用螺钉268可释放地固定于固定托架。位于连接器262的中央部分的是延伸穿过盖件260的线缆接纳开口270。线缆接纳开口270允许电源线(未示出)穿过盖件260，使得电源线内的电气布线可以连接到触头组件300。

参考图12和图14，保持器240使用机械紧固件(诸如螺钉242等)固定到主体220。保持器240包括多个布线接纳孔244。每个布线接纳孔244定位成与主体220中的腔226对准，使得布线可以穿过保持器240进入到搁置在主体220中的腔226内的触头组件300中。如图所示，保持器240还可包括从保持器的表面248向外延伸的多个布线引导件246。在本实施例中，一个布线引导件246对应于一个布线接纳孔244。每个布线引导件246可以具有拱形形状，该拱形形状对应于插入布线接纳孔244中的布线的形状。保持器240还包括多个柱塞开口250，如图14所示。在所示实施例中，一个柱塞开口250对应于一个布线接纳孔244。柱塞开口250允许相应柱塞350(其形成触头组件300的一部分)的一部分延伸到主体220外部，如下所述。保持器240还可以包括从保持器的表面252向外延伸的多个柱塞引导件254，如图12所示。在所示的实施例中，一个柱塞引导件254对应于一个柱塞开口250。当柱塞350相对于保持器240移动时，柱塞引导件254引导柱塞350。

参考图15和图16，示出了根据本发明的触头组件300的另一示例性实施例。在本示例性实施例中，触头组件300包括触头部件310、布线端子330和柱塞350。触头部件310由诸如黄铜、铜或铝等导电材料制成。布线端子330由如下导电弹性材料制成：该导电弹性材料具有足够的刚度以在机械载荷施加到材料时弯曲并且在去除机械载荷时回复到其正常位置。导电弹性材料的实例为弹簧钢。柱塞350由适当的刚性绝缘材料(诸如塑料材料等)制成。塑料材料的实例为注射成型的热塑性塑料。触头部件310和布线端子330可以形成为一体结构，或者触头部件和布线端子可以是通过例如软焊接合、钎焊接合或焊接接合固定在一起的单独构件。

触头部件310包括触头体312以及从触头体212延伸的一对柔性指314和316，如图所示。柔性指314和316形成母(凹入式)触头，母触头构造为与插刀式电源线插头的触头插刀(诸如图17所示的插头的触头插刀)接合。柔性指314和316的远端彼此接触或者彼此紧密靠近，以在指之间形成夹持部318。夹持部318能够接纳触头插刀，从而将触头部件310与触头插刀电耦合或连接起来。因此，每个触头组件300适于与插刀式电源线插头的多个触头插刀中的一个触头插刀接合。

布线端子330是机械夹持式端子，该机械夹持式端子使用一个或多个弹簧，该一个或多个弹簧可以在柱塞350施加的机械载荷的作用下偏转并且在去除机械载荷时恢复到弹簧的初始形状。该一个或多个弹簧所储存的能量应当足以施加恒定且连续的力，以将一个或多个布线(例如图16所示的布线700)机械地固定至布线端子330。

在图15和图16所示的示例性构造中，布线端子330包括夹持支架332和夹持弹簧336。夹持支架332是固定的端子体，固定的端子体可以是固定至触头部件310的触头体312或与触头部件310的触头体312一体形成的大致平面形状的部件或拱形形状的部件。夹持支架332还在触头体312与夹持支架332之间形成导电路径。夹持弹簧336包括端部338、弹簧部件340和夹持臂342。端部338可以是构造为通过例如软焊接合、钎焊接合或焊接接合与夹持支架332配合并固定至夹持支架的大致平面形状的部件或拱形形状的部件。弹簧部件340具有下瓣340a和上瓣340b。下瓣340a和上瓣340b构造为与柱塞350相互作用，使得柱塞相对于弹簧部件340的竖直移动被转化为在弹簧部件340上施加机械载荷或从弹簧部件去除机械载荷。例如，柱塞350可以是具有凹口352的矩形形状的部件，凹口352构造为接纳弹簧部件340的上瓣340b，如图15所示。凹口352具有凸轮面352a，当柱塞350沿箭头“e”的方向移动时，凸轮面352a沿着弹簧部件340行进，从而在弹簧340上施加机械载荷，使得弹簧部件沿箭头“f”的方向朝向打开位置偏转，见图16。夹持臂342从弹簧部件340的上瓣340b朝向夹持支架332延伸，如图所示。夹持臂342具有伸长开口344和夹持部件346，伸长开口344构造为接纳夹持支架332的一部分，并且在夹持弹簧336处于关闭位置时夹持部件346与位于夹持支架和夹持部件之间的布线(例如图16中看到的布线700)接触，见图15。夹持臂342能够相对于夹持支架332在关闭位置(见图15)与打开位置(见图16)之间移动。

如上所述，布线端子330可以连接至不同尺寸的导电体。例如，如果插刀式连接器200被额定为15安培，则布线端子330也应构造并被额定为至少15安培。用于15安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为14awg布线，从而夹持臂342应能够移动到可以配合14awg布线的外径的打开位置。作为另一实例，如果插刀式连接器200被额定为20安培，则布线端子330也应被额定为至少20安培。用于20安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为12awg布线，从而夹持臂342应能够移动到可以配合12awg布线的外径的打开位置。作为另一实例，如果插刀式连接器200被额定为30安培，则布线端子330的也应被额定为至少30安培。用于30安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为10awg布线，从而夹持臂342应能够移动到可以配合10awg布线的外径的打开位置。作为另一实例，如果插刀式连接器200被额定为40安培，则布线端子330的也应被额定为至少40安培。用于40安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为8awg布线，从而夹持臂342应能够移动到可以配合8awg布线的外径的打开位置。

如上所述，弹簧构件340由如下导电弹性材料制成：该导电弹性材料具有足够的刚度，以便当柱塞350将弹簧部件340从关闭位置推动到打开位置时弯曲，同时向夹持部件346施加偏置力(即，弹簧力)以将布线固定并夹持在夹持部件与夹持支架332之间。作为实例，弹簧臂340可以由诸如弹簧钢等金属制成。将布线夹持在夹持部件346与夹持支架332之间的弹簧臂340所施加的偏置力(或弹簧力)应当足以在布线上施加恒定且连续的力，以在各种温度和环境条件下将布线端子330电耦合或连接到布线。弹簧部件340构造为使得它通常朝向关闭位置(即，沿远离夹持支架332的箭头“d”的方向)被偏置，如图15所示。在没有导体被插入到伸长开口344中的弹簧部件的正常位置，夹持臂342的夹持部件346可以与夹持支架332接触。

如本文所述，连接器200使用触头组件300来端接连接器内的电气布线。为了连接连接器200内的布线，安装人员(例如电工)使布线线缆穿过盖件260中的线缆接收开口270。然后剥去线缆内每个布线的端部处的绝缘部。在本示例性实施例中，连接器200具有三个触头组件300，使得布线线缆内的三个布线可以连接到连接器。然后，将用于每个触头组件300的延伸穿过保持器240的柱塞350的一部分相对于连接器200的纵轴线竖直拉动，即，沿图15中所示的箭头“e”的方向拉动，以使柱塞350中的凹口352的凸轮面352a沿弹簧部件340行进，从而在弹簧部件上施加机械载荷。以这种方式向弹簧构件340施加机械载荷使得弹簧构件沿箭头“f”的方向(即，从关闭位置朝向打开位置)偏转，如图16所示。然后，在布线端子330处于打开位置的情况下，将电气布线插入连接器200的保持器240中的适当的布线接纳孔244中。布线接纳孔244和布线引导件246将布线的裸露端部引导到夹持弹簧336的伸长开口344的在夹持支架332与夹持部件346之间的部分中。随后，当每个布线的裸露端部定位在夹持支架332与夹持部件346之间时，将相应的柱塞350朝向主体220推回，从而移除由柱塞施加在弹簧部件340上的机械载荷，使得弹簧部件所储存的能量使弹簧部件朝向将布线固定在夹持支架332与夹持部件246之间的关闭位置偏置，并且完成布线与触头部件310之间的导电路径。为了从触头组件300移除布线，将每个触头组件300的延伸穿过保持器240的柱塞350相对于连接器200的纵轴线竖直拉动，以使柱塞350中的凹口352的凸轮面352a沿着弹簧部件340行进，从而在弹簧部件340上施加机械载荷，使弹簧部件从关闭位置偏转到打开位置。在布线端子330处于打开位置的情况下，可以从连接器200移除电气布线。

现在参考图17至图22，示出了插刀式电源线插头的示例性实施例。在本示例性实施例中，插刀式插头400具有壳体410以及壳体内的多个触头组件500，多个触头组件500至少部分地延伸到壳体的外部。如图18所示，壳体410具有主体420、底盖440、保持器460和顶盖480。使用螺钉462将保持器460固定到主体420的顶侧。通过使螺钉442穿过底盖440中的面444和孔446，穿过主体420中的相应孔422并穿过保持器460中的相应孔464来将底盖440固定到顶盖480。然后将螺钉442固定到顶盖480中的相应安装孔(未示出)。壳体410由适当的刚性电绝缘材料制成，诸如塑料材料或橡胶材料。塑料材料的实例为注射成型的热塑性塑料。

主体420包括多个腔室或腔424，见图18和图19。每个腔424构造为接纳和定位主体420内的触头组件500。每个触头组件500构造为接纳导体并与插刀式连接器的母触头(诸如图8或图15的母触头)配合。底盖440的面444具有多个插刀接纳槽448，触头组件500的触头插刀514可以插过该多个插刀接纳槽448，使得触头插刀延伸到壳体410外部。

在底盖440固定到顶盖480时，底盖440帮助保持主体420内的触头组件500。连接器400的顶盖480可以是中空的、部分中空的或实心的。如图17和图18所示，盖件480包括位于盖件480顶部的线缆连接器482。线缆连接器482包括固定托架484和可移动托架486，可移动托架486使用螺钉488可释放地固定于固定托架。在连接器482的中央部分中是延伸穿过盖件480的线缆接纳开口490。线缆接纳开口490允许电源线(未示出)穿过盖件480，使得电源线内的电气布线可以连接到触头组件500。

参考图18和图20，保持器460使用机械紧固件(诸如螺钉462等)固定到主体420。保持器460包括多个布线接纳孔466。每个布线接纳孔466定位成与主体420中的腔424对准，使得布线可以穿过保持器460进入到搁置在主体420中的腔424内的触头组件500中。如图所示，保持器460还可包括从保持器的表面470向外延伸的多个布线引导件468。在本实施例中，一个布线引导件468对应于一个布线接纳孔466。每个布线引导件468可以具有拱形形状，该拱形形状对应于插入布线接纳孔466中的布线的形状。保持器460还包括多个柱塞开口472。在所示实施例中，一个柱塞开口472对应于一个布线接纳孔466。柱塞开口472允许相应的柱塞550(其形成触头组件500的一部分)的一部分(如下所述)延伸到主体420外部并且进入到顶盖480中。

现在参考图21和图22，示出了根据本发明的触头组件的另一示例性实施例。在本示例性实施例中，触头组件500包括触头部件510、布线端子530和柱塞550。触头部件510由诸如黄铜、铜或铝等导电材料制成。布线端子530由如下导电弹性材料制成：该导电弹性材料具有足够的刚度以在施加机械载荷时弯曲并且在去除机械载荷时回复到其正常位置。导电弹性材料的实例为弹簧钢。柱塞550由刚性绝缘材料(诸如塑料材料等)制成。塑料材料的实例为注射成型的热塑性塑料。触头部件510和布线端子530可以形成为一体结构，或者触头部件和布线端子可以是通过例如软焊接合、钎焊接合或焊接接合固定在一起的单独构件。

触头部件510包括触头体512以及从触头体512延伸的插刀514，如图所示。插刀514的形状是非圆形的，并且可以是例如基本上扁平的形状、拱形形状、l形形状或u形形状。插刀514形成公触头，该公触头构造为与插刀式插座或插刀式电源线连接器的母触头接合。布线端子530是机械夹持式端子，该机械夹持式端子使用一个或多个弹簧，该一个或多个弹簧可以在柱塞550施加的机械载荷的作用下偏转并且在去除机械载荷时恢复到弹簧的初始形状。该一个或多个弹簧所储存的能量应当足以施加恒定且连续的力，以将一个或多个布线(例如图22所示的布线700)机械地固定至布线端子530。

在图21和图22所示的示例性构造中，布线端子530包括夹持支架532和夹持弹簧536。夹持支架532是固定的端子体，固定的端子体可以是固定至触头部件510的触头体512或与触头部件510的触头体512一体形成的大致平面形状的部件或拱形形状的部件。夹持支架532还在触头体512和夹持支架532之间形成导电路径。夹持弹簧536包括端部、弹簧部件540和夹持臂542。端部可以是构造为通过例如软焊接合、钎焊接合或焊接接合与夹持支架532配合并固定至夹持支架的大致平面形状的部件或拱形形状的部件。弹簧部件540具有下瓣540a和上瓣540b。下瓣540a和上瓣540b构造为与柱塞550相互作用，使得柱塞相对于弹簧部件540的竖直移动被转化为在弹簧部件540上施加机械载荷或从弹簧部件去除机械载荷。例如，柱塞550可以是具有凹口552的矩形形状的部件，凹口552构造为接纳弹簧部件540的上瓣540b，如图21所示。凹口552具有凸轮面552a，当柱塞550沿箭头“h”的方向移动时，凸轮面552a沿着弹簧部件540行进，从而在弹簧540上施加载荷，使得弹簧部件沿箭头“i”的方向朝向打开位置偏转，见图22。夹持臂542从弹簧部件540的上瓣540b朝向夹持支架532延伸，如图所示。夹持臂542具有伸长开口544和夹持部件546，伸长开口544构造为接纳夹持支架532的一部分，并且在夹持弹簧536处于关闭位置时夹持部件546与位于夹持支架和夹持部件之间的布线(例如图22中看到的布线700)接触。夹持臂542能够相对于夹持支架532在关闭位置(见图21)与打开位置(见图22)之间移动。

如上所述，布线端子530可以连接至不同尺寸的导电体。例如，如果插头400被额定为15安培，则布线端子530也应构造并被额定为至少15安培。用于15安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为14awg布线，从而夹持臂542应能够移动到可以配合14awg布线的外径的打开位置。作为另一实例，如果插头400被额定为20安培，则布线端子530的也应被额定为至少20安培。用于20安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为12awg布线，从而夹持臂542应能够移动到可以配合12awg布线的外径的打开位置。作为另一实例，如果插头400被额定为30安培，则布线端子530的也应被额定为至少30安培。用于30安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为10awg布线，从而夹持臂542应能够移动到可以配合10awg布线的外径的打开位置。作为另一实例，如果插头400被额定为40安培，则布线端子530的也应被额定为至少40安培。用于40安培的布线尺寸(即裸导体尺寸)为8awg布线，从而夹持臂542应能够移动到可以配合8awg布线的外径的打开位置。

如上所述，弹簧构件540由如下导电弹性材料制成：该导电弹性材料具有足够的刚度，以便当柱塞550将弹簧部件540从关闭位置推动到打开位置时弯曲，同时向夹持部件546施加偏置力(即，弹簧力)以将布线固定并夹持在夹持部件与夹持支架532之间。作为实例，弹簧臂540可以由诸如弹簧钢等金属制成。将布线夹持在夹持部件546与夹持支架532之间的弹簧臂540所施加的偏置力应当足以在布线上施加恒定且连续的力，以在各种温度和环境条件下将布线端子530电耦合或连接到布线。弹簧部件540构造为使得它通常朝向关闭位置(即，沿远离夹持支架532的箭头“g”的方向)被偏置，如图21所示。在没有导体被插入到伸长开口544中的弹簧部件的正常位置，夹持臂542的夹持部件546可以与夹持支架532接触。

如本文所述，插头400使用触头组件500来端接插刀式插头内的电气布线。为了连接插头400内的布线，安装人员使布线线缆穿过盖件480中的线缆接收开口490。然后剥去线缆内每个布线的端部处的绝缘部。在本示例性实施例中，插头400具有三个触头组件500，使得布线线缆内的三个布线可以连接到插头。然后，将用于每个触头组件500的柱塞550的延伸穿过保持器460的部分相对于插头400的纵轴线竖直拉动，即，沿图21和图22中所示的箭头“h”的方向拉动，以使柱塞550中的凹口552的凸轮面552a沿弹簧部件540行进，从而在弹簧部件上施加机械载荷。这样向弹簧构件540施加机械载荷使得弹簧构件沿箭头“i”的方向(即，从关闭位置朝向打开位置)偏转。在布线端子530处于打开位置的情况下，然后将电气布线插入保持器460中的适当的布线接纳孔466中。布线接纳孔466和布线引导件468将布线的裸露端部引导到夹持弹簧536的伸长开口544的在夹持支架532和夹持部件546之间的部分中。当每个布线的裸露端部定位在夹持支架532与夹持部件546之间时，随后将相应的柱塞550朝向主体420推回，从而移除由柱塞施加在弹簧部件540上的机械载荷，使得弹簧部件所储存的能量将弹簧部件偏置到关闭位置，以将布线固定在夹持支架532与夹持部件546之间，并且完成布线与触头部件510之间的导电路径。为了从触头组件500移除布线，将每个触头组件500的延伸穿过保持器460的柱塞550相对于插头400的纵轴线竖直拉动，以使柱塞550中的凹口552的凸轮面552a沿着弹簧部件540行进，从而在弹簧部件540上施加机械载荷，以使弹簧部件从关闭位置偏转到打开位置。在布线端子530处于打开位置的情况下，可以从插头400移除电气布线。

现在参考图23至图26，示出了非锁定插刀式电插座的示例性实施例。在本示例性实施例中，插座600具有壳体620以及位于壳体内的多个触头组件，这些触头组件类似于本文所述并在图8和图9中示出的，并且可从壳体外部触及这些触头组件。壳体620具有主体630、前盖650和后盖670。前盖650固定于主体630的一侧，并且后盖670固定于主体的另一侧。壳体620由适当的电绝缘材料(诸如塑料，包括注射成型的热塑性塑料)制成，并且构造为被装配在电箱中。

主体630包括多个腔室或腔632，见图26。每个腔632构造为将触头组件100接纳并定位在主体630内，如图26所示。每个触头组件100构造为接纳布线(诸如布线700等)，并与如上所述的常规插头连接器的触头插刀配合。

如图23所示，插座600的前盖650包括具有多个插刀接纳槽654的面652，插头连接器的触头插刀(例如，火线、零线和地线触头插刀)可以以常规方式通过插刀接纳槽654被插入到主体630内的相邻的腔632中。前盖650具有一个或多个安装带656，一个或多个安装带656使用例如机械紧固件或粘合剂固定到前盖的外表面。如已知的，安装带656用于经由孔658将插座600固定到电箱。安装带656还可以经由主体630内的触头组件100连接至电接地部。可以使用机械紧固件、粘合剂或诸如声波焊等焊接将前盖650固定到主体630。

参考图24和图25，可以使用诸如螺钉672等机械紧固件、粘合剂或诸如声波焊等焊接将后盖670固定至主体630。后盖670包括多个布线接纳孔674。每个布线接纳孔674被定位为与主体630中的腔632对准，使得布线可以穿过后盖670进入触头组件100中，触头组件100搁置在主体630中的腔632内。如图所示，后盖670还可以包括多个布线引导件76，布线引导件76从后盖的外表面678向外延伸。在所示实施例中，一个布线引导件676对应于一个布线接纳孔674。每个布线引导件676具有拱形形状，该拱形形状对应于插入到布线接纳孔674中的布线的圆形形状。后盖670还包括多个柱塞开口680，见图25，柱塞开口680允许柱塞150(其形成上述触头组件100的一部分)的一部分延伸到壳体620的外部。

现在参考图27至图30，示出了开关的示例性实施例。在本示例性实施例中，开关720具有壳体740以及位于壳体内的多个触头组件，这些触头组件类似于本文所述并在图8和图9中示出的，并且可从壳体外部触及这些触头组件。然而，在本实施例中，触头组件100不包括触头部件110和触头臂134，如图31和图32所示。相反，夹持支架132将连接到壳体740内的相应开关触头和/或接地连接件。

壳体740具有主体750、前盖770和后盖790。前盖770固定于主体750的一侧，并且后盖790固定于主体的另一侧。壳体740由适当的电绝缘材料(诸如塑料，包括注射成型的热塑性塑料)制成，并且构造为被装配在电箱中。主体750包括多个腔室或腔752，见图30。每个腔752构造为将触头组件100接纳并定位在主体750内，如图30所示。每个触头组件100构造为接纳布线(诸如布线700等)，并与如上所述的常规插头连接器的触头插刀配合。

如图27所示，开关720的前盖770包括具有开关臂孔774的面772，拨动开关(toggleswitch)的常规开关臂可以穿过开关臂孔774。前盖770具有一个或多个安装带776，该一个或多个安装带776使用例如机械紧固件或粘合剂固定到前盖的外表面。如已知的，安装带776用于经由孔778将开关720固定到电箱。安装带776还可以经由主体750内的触头组件100连接至电接地部。可以使用机械紧固件、粘合剂或诸如声波焊等焊接将前盖770固定到主体750。

参考图28和图29，可以使用机械紧固件、粘合剂或诸如声波焊等焊接将后盖790固定至主体750。后盖790包括多个布线接纳孔792。每个布线接纳孔792被定位为与主体750中的腔752对准，使得布线可以穿过后盖790进入到触头组件100中，触头组件100搁置在主体750中的腔752内。如图所示，后盖790还可以包括多个布线引导件794，布线引导件794从后盖的外表面796向外延伸。在所示实施例中，一个布线引导件794对应于一个布线接纳孔792。每个布线引导件794具有拱形形状，该拱形形状对应于插入到布线接纳孔792中的布线的圆形形状。后盖790还包括多个柱塞开口798，见图29，柱塞开口798允许柱塞150(其形成上述触头组件100的一部分)的一部分延伸到壳体740的外部。

虽然已经选择示例性实施例来说明本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种改变、修改、添加和替换。