电连接器组件的制作方法

1.各种实施方式涉及电连接器组件。
2.背景
3.在pujol等人的于2014年7月15日授予李尔公司(lear corporation)的美国专利第8,777,642b2号中公开了一种电连接器组件。
4.概述
5.根据至少一个实施方式，电连接器组件设置有紧固件，该紧固件具有长形主体，该长形主体具有螺纹部分，以接纳电端子并接纳螺纹紧固件以保持电端子。导电主体与紧固件的长形主体配合以接合电端子并限制紧固件相对于导电主体的旋转。
6.根据另一个实施方式，密封件被设置在紧固件和导电主体之间。
7.根据又另一个实施方式，导电主体具有形成在其中的孔，紧固件的长形主体被接纳在孔内。
8.根据再另一个实施方式，紧固件的长形主体是外部带花键的(externally splined)并且与导电主体的孔接合，以限制紧固件的长形主体相对于导电主体的旋转。
9.根据再另一个实施方式，紧固件的长形主体是带外螺纹的，并与导电主体的孔螺纹接合，以限制紧固件的长形主体相对于导电主体的移动。
10.根据又另一个实施方式，凹槽围绕紧固件的长形主体形成。密封件被定向在凹槽内，以接合导电主体的孔并密封导电主体的孔。
11.根据再另一个实施方式，凹槽是环形的，并且密封件是环。
12.根据又再另一个实施方式，导电主体的孔或紧固件的长形主体的尺寸被设定成限制紧固件相对于导电主体的旋转。
13.根据又另一个实施方式，导电主体由具有比紧固件的材料更大导电性的材料形成。
14.根据又另一个实施方式，紧固件的螺纹部分是带外螺纹的。
15.根据再另一个实施方式，螺纹部分位于紧固件的一个端部处，并且紧固件在紧固件的另一个端部处具有第二螺纹部分。
16.根据又再另一个实施方式，导电主体延伸穿过印刷电路板和滤波器(filter)。紧固件延伸穿过导电主体和母线(busbar)。
17.根据至少另一个实施方式，电气组件设置有壳体，该壳体具有形成在其中的开口。母线被定向在壳体内。滤波器围绕壳体的开口定向。印刷电路板(pcb)被定向在壳体内。电连接器组件用紧固件安装到壳体，该紧固件具有长形主体，该长形主体具有螺纹部分，以接纳电端子并接纳螺纹紧固件以保持电端子。导电主体与紧固件的长形主体配合以接合电端子。密封件被设置在紧固件与导电主体之间。紧固件的螺纹部分是带外螺纹的。螺纹部分位于紧固件的一个端部处。紧固件在该紧固件的另一个端部处具有第二螺纹部分。导电主体延伸穿过印刷电路板和滤波器。紧固件延伸穿过导电主体和母线。导电主体延伸穿过滤波器和pcb。紧固件的第二螺纹端部延伸穿过母线。电端子围绕紧固件的第一螺纹端部被安装
在壳体的外部，并且与导电主体电接触。第一内螺纹紧固件被紧固到紧固件的第一螺纹端部，以使电端子与导电主体保持电连通。第二内螺纹紧固件被紧固到紧固件的第二螺纹端部，以使母线与导电主体保持电连通。
18.根据至少另一个实施方式，电连接器组件设置有紧固件，该紧固件具有长形主体，该长形主体具有螺纹部分，以接纳电端子并接纳螺纹紧固件以保持电端子。导电主体与紧固件的长形主体配合以接合电端子。绝缘壳体部分地封装(enclose)和密封紧固件或导电主体。
19.根据另一个实施方式，绝缘壳体被模制在紧固件或导电主体上。
20.根据又另一个实施方式，密封件被定向在导电主体与绝缘壳体之间，以密封导电主体。凹槽围绕导电主体形成，并且密封件被定向在凹槽内以接合绝缘壳体。
21.根据又再另一个实施方式，电端子部分地被定向在绝缘壳体内，与导电主体电接触，并且延伸穿过壳体以用于外部电连接。
22.根据又再另一个实施方式，电端子被焊接到导电主体，或者其中电端子与导电主体一体式地形成。
23.根据又另一个实施方式，绝缘壳体还设置有延伸穿过印刷电路板(pcb)的销，以使导电主体和紧固件相对于pcb对准。
24.根据至少另一个实施方式，电连接器组件设置有紧固件，该紧固件具有长形主体，该长形主体具有：花键部分和外螺纹远端部，以接纳电端子并接纳螺纹紧固件以保持电端子；以及围绕紧固件的长形主体形成的环形凹槽。导电主体由具有比紧固件的材料更大导电性的材料形成，该导电主体具有通孔，以通过过盈配合接纳紧固件的外部带花键的长形主体，从而限制紧固件的长形主体的旋转。导电主体具有接触表面以接合电端子。密封环被定向在紧固件的长形主体中的环形凹槽内，以接合导电主体的通孔并密封导电主体的通孔。绝缘壳体部分地封装和密封紧固件或导电主体。电端子延伸穿过绝缘壳体，与紧固件的外螺纹远端部间隔开，与导电主体电连通。
附图说明
25.图1是根据一个实施方式的电气组件的部分透视图；
26.图2是沿着截面线2
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2截取的图1的电气组件的电连接器组件的侧截面视图；
27.图3是沿图1中的截面线3
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3截取的图2的电连接器组件的部分侧截面视图；
28.图4是图3的部分电连接器组件的分解透视图；
29.图5是根据另一个实施方式的电连接器组件的透视图；
30.图6是沿着线6
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6截取的图5的电连接器组件的侧截面视图；
31.图7是沿着线7
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7截取的图5的电连接器组件的另一个侧截面视图；
32.图8是图5的电连接器组件的底部透视图；
33.图9是图5的电连接器组件的部分分解透视图；
34.图10是根据另一个实施方式的电连接器组件的透视图；
35.图11是沿着线11
‑
11截取的图10的电连接器组件的侧截面视图；
36.图12是沿着线12
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12截取的图10的电连接器组件的另一个侧截面视图；
37.图13是图10的电连接器组件的紧固件的侧透视图；
38.图14是图10的电连接器组件的导电主体的侧透视图；并且
39.图15是图10的电连接器组件的密封件的侧透视图。
40.详述
41.根据要求，本文中公开了本发明的具体实施方式；但是，应理解，所公开的实施方式仅为本发明的示例，本发明可以以各种和可替代的形式实施。附图不一定是按比例的，一些特征可以被放大或最小化以展示特定部件的细节。因此，本文中所公开的具体的结构细节和功能细节不被解释为限制性的，而是仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式实施本发明的代表性基础。
42.在各种电气应用中，电流被用于涉及(over)数百安培的驱动范围。由于在电动交通工具和混合动力电动交通工具方面取得的进步，这种应用在机动车辆应用中是常见的。这些高安培的应用通常采用具有最小化电阻的螺纹紧固连接件，以减少导电损耗(以及发热)。在某些布局中，由于周围部件的数量(和连接长度)，可用空间是受限的。
43.高电流应用通常利用为专用应用定制的电连接器。连接器通常由硬质材料形成，以承受扭力，因此这导致针对高电流的显著的电压降和热量增加。
44.图1示出了根据一个实施方式的电气组件10。电气组件10包括用于封装和保持电子器件的壳体12。电连接器组件14被设置在壳体12上，以提供与壳体12内的内部电气部件的电连接。电气组件10可以是机动车辆电气组件10，例如车载充电器、转换器、逆变器、电池、电通信器件，或具有电连接器组件14的任意电气组件10，电连接器组件14具有用于高电流连通的紧固件输入端或紧固件输出端。
45.现在参考图1
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图4，电连接器组件14包括双紧固件(dual fastener)，例如双螺纹柱16，该双螺纹柱用于高电流连接，同时保持横截面最小。柱16由结构金属(例如钢)形成。柱16具有长形主体18，该长形主体18具有外螺纹远端区域20。现在参考图2
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图4，柱16具有中间区域22，该中间区域22相对于螺纹远端区域20具有减小的直径。中间区域22是外部带花键的或滚花的(knurled)。柱16还包括外螺纹近端区域24。螺纹近端区域24可以相对于中间区域22具有减小的直径，如描绘的。
46.电连接器组件14包括导电主体，在所描绘的实施方式中，该导电主体是外部衬套26，并且在图1
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图4中示出。衬套26由具有与钢相比更高导电性的材料(例如铜合金)形成。如图2和图3中所描绘的，衬套26包括近侧通孔(proximal through aperture)28，以允许柱16的螺纹近端区域24延伸出衬套26。
47.衬套26还包括内孔(internal bore)30，内孔30的尺寸被设定成通过过盈配合来接纳柱16的外部带花键的中间区域22。柱16被压入到衬套26中，从而迫使柱16的带花键的区域22与孔30接合，以限制柱16相对于衬套26的旋转。由于柱16由强度大于衬套26的钢材料形成，柱16是带花键的或滚花的，结果使衬套26变形并与其配合，以提供衬套26与柱16的抗旋转的连接。
48.继续参考图2
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图4，其中衬套26包括在远端形成到盲孔深度(blind depth)的、终止于花键孔30的扩大的孔32，以接纳柱16的远端区域20的一部分。环形凹槽34形成在柱16的远端区域20中，以接纳密封件，例如弹性体o形环36。密封环36接合扩大的孔32，以在柱16和衬套26的远端区域20、32处提供密封连接。
49.衬套26包括位于远端处的平坦的接触表面38和位于近端处的另一个平坦的接触
表面40。接触表面38、40用于与附接到柱16的电端子电接触。衬套26包括位于远端处的凸缘42，以扩大远端接触表面38。衬套26具有比柱16更大的导电性，并因此提高了穿过电连接器组件14的能量流动。
50.参考图1和图2，柱16和衬套26被安装到座部(header)44中，以用于安装在壳体12上。座部44充当用于电连接器组件14的部分壳体，以封装和密封连接器组件14。座部44可以由塑料形成，并且可以包覆模制(over
‑
molded)在衬套26上，以在座部44与衬套26之间提供密封连接。座部44由绝缘塑料形成，以使衬套26和柱16绝缘，以免与其他部件无意的电连通。
51.根据一个实施方式，衬套26也可以是外部带花键的。座部44是塑料的，并且包覆模制在衬套26上，以形成到花键中从而与衬套26接合，并且防止衬套26相对于座部44旋转。可替代地，由于金属衬套26由比塑料座部44强度更高的(stronger)材料形成，因此衬套26可以被压入到座部44中以便过盈配合。衬套26的外部花键或滚花可以使塑料座部44变形，以在座部44中形成凹槽或变形部，从而提供防旋转特征。
52.座部44包括附接到壳体12并覆盖形成到壳体12中的开口48(图2)的凸缘46。凸缘46包括用于将凸缘46和电连接器组件14紧固到壳体12的安装型式(mounting pattern)50。座部44还包括从凸缘46延伸的凸台52。凸台52的尺寸被设计成被接纳在壳体12的开口48中。环形凹槽54围绕凸台52形成。环形的密封环或垫圈56被定向在凹槽54中，以接合壳体开口48，从而密封座部44与壳体12之间的连接。
53.衬套26和柱16穿过座部44和凸台52，以延伸穿过座部44并穿过壳体开口48，以提供壳体12的外部与壳体12的内部的电连接，从而使电流穿过壳体12。参考图4，并且根据一个实施方式，衬套26包括扩大的中间部分58，以阻止衬套26在座部44内的旋转和轴向位移。通过包覆模制座部44，中间部分58嵌入在形成于座部44中的容座(receptacle)60内，以容纳具有中间部分58的衬套26，如在图2中所示。再次参考图4，中间部分58包括一对侧向扁平部(lateral flat)62，以抵抗衬套26相对于座部44的旋转。扩大的中间部分58还包括一对轴向扁平部64，以抵抗衬套26相对于座部44的轴向位移。通过将座部44包覆模制在衬套26的中间部分58上，中间部分58嵌入在与侧向扁平部62和轴向扁平部64支撑接触的座部44内。可替代地，衬套26可以是外部带花键的或滚花的，以限制衬套26相对于座部44的旋转。
54.参考图1和图2，座部44包括外部容座66，以部分地覆盖(shroud)柱远端区域20和衬套远端接触表面38。现在参考图2，导电端子68围绕柱远端区域20放置并且被放置在衬套远端接触表面38上，以使端子68与衬套26电接触。诸如螺母70的内螺纹紧固件被紧固在带螺纹的柱远端区域20上，以将端子68紧固并保持在衬套远端接触表面38上。容座66的尺寸可以被设计成接纳盖，以避免容座66内的污染物或不希望的外部接触，例如工具、电线、操作者等。
55.衬套26和柱16穿过印刷电路板(pcb)74中的互连环72。衬套26与互连环72电接触，以向互连环72输送电流，并因此向pcb 74输送电流。基板76被定向在壳体12内，以支撑滤波器78和母线80。基板76可以由塑料或任何合适的轻质且结构化的支撑材料形成。基板76围绕衬套26支撑滤波器78。滤波器78是磁芯滤波器，以隔离通过衬套26分布的高电流的噪声或干扰。
56.基板还支撑导电母线80，该导电母线充当与衬套26电连通的端子。母线80被接纳
在柱16的螺纹近端24周围，以接合衬套26的近端接触表面40，从而与衬套26电接触。第二内螺纹紧固件或螺母82被设置在柱的螺纹近端24上，以紧固并且保持母线80与衬套26的近端接触表面40电接触。
57.电连接器组件14以细长的(slim)、最小截面的紧凑性、以用于保持端子68、80的螺纹紧固件16、70、82提供高导电性连接。在狭窄空间可用的情况下，利用深的电连接路径，通过将螺纹钢柱16与铜合金衬套26集成在一起，由电连接器组件14实现高电流的细长型连接。衬套26提供最小电阻连接(最小化电流损失和热量增加)，而柱16提供牢固的(robust)机械连接。柱16和衬套26子组件被插入在连接器座部44的塑料模制件中，该连接器座部可以是单独的部件，或者与壳体12一体式地形成。密封垫圈或环36、56阻止污染物穿透壳体12。衬套26和柱16的长形形状能够使数个部件位于带螺纹的柱端部20、24之间，例如电子pcb 74和电磁电流(emc)滤波器78。防旋转特征22、30被设置在金属界面与金属界面(metal to metal interfaces)之间。防旋转特征62也被设置在金属界面与塑料界面之间。
58.图5
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图9示出了根据另一个实施方式的电连接器组件90。电连接器组件90被设置在壳体上，以提供与壳体的内部电气部件和外部电气部件的电连接。电连接器组件90包括一对紧固件，例如用于高电流连接的螺纹柱92。每个柱92具有长形主体94，该长形主体94具有外螺纹远端区域96。参考图6、图7和图9，每个柱92具有外部带花键的中间区域98。柱92还包括扩大的近端区域100，该近端区域100的直径大于中间区域98和远端区域96的直径。
59.电连接器组件90包括一对导电的铜合金外部衬套102，如图6、图7和图9中所示。参考图6和图7，每个衬套102包括远侧通孔104，以允许柱92的螺纹远端区域96延伸出衬套102。衬套102还包括内部中间孔106，该内部中间孔106的尺寸被设定成接纳柱92的外部带花键的中间区域98。柱92被压入到衬套102中，使得柱92的带花键的区域98通过衬套102的变形被形成为接合在孔106内，以限制柱92相对于衬套102的旋转。
60.衬套102包括在近端形成到盲孔深度的、终止于花键孔106的扩大的孔108，以接纳柱92的扩大的近端区域100。现在参考图6、图7和图9，环形凹槽110形成在柱92的扩大的近端区域100中，以接纳密封件，例如弹性体o形环112。现在参考图6和图7，密封环112接合扩大的孔108，以在柱92和衬套102的近端区域100、108处提供密封连接。每个衬套102在远端处包括平坦的接触表面114。接触表面114用于与附接到柱92的电端子电接触。衬套102具有比柱92更大的导电性，并因此提高了穿过电连接器组件90的能量流动。
61.参考图5
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图8，柱92和衬套102被安装到座部116中，以用于安装在壳体上。座部116充当用于电连接器组件90的部分壳体，以封装和密封连接器组件90。座部116可以由绝缘塑料形成，以使衬套102和柱92绝缘，以免与其他部件无意的电连通。
62.座部116包括附接到壳体12并覆盖形成到壳体中的开口的凸缘118。凸缘118包括用于将凸缘118和电连接器组件90紧固到壳体的安装型式120。座部116包括一对插座(sockets)122，这些插座在凸缘118下方延伸，以延伸到壳体中。现在参考图5
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图7，一对容座124在凸缘118上方延伸。每个插座122和容座124的组合形成有腔126，以在腔126内接纳衬套102中的一个衬套。
63.参考图6、图7和图9，环形凹槽128围绕每个衬套102形成。垫圈或环形密封件130被设置在衬套环形凹槽128中，以接合腔126的内壁，从而密封衬套102与座部116的连接。多个凹槽132形成在凸缘118下方。多个垫圈或密封环134被设置在各凹槽132中，以接合壳体并
且密封座部116在壳体上的连接。
64.将柱92插入到衬套102中；然后将衬套102插入到座部腔126中。根据一个实施方式，柱92是外部带花键的，并因此被压入到衬套中。因此，每个衬套102接合柱92的扩大的近端区域100，以使柱92在轴向上保持在座部116内。然后，柱92和衬套102的组件被手动地安装到座部腔126中。
65.参考图7和图9，每个衬套102包括围绕衬套102周向地形成的附加的环形凹槽136。再次参考图7，座部116的每个插座122包括多个保持部(retainer)138，这些保持部具有当衬套102被插入到腔126中时扩张的前缘，以及缩回并进入凹槽136以接合凹槽136并使衬套102在轴向上保持在座部116内的邻接边缘。
66.参考图6和图7，腔126延伸到盲孔深度140，以限制衬套102和柱92的插入。现在参考图7和图8，插座122还包括多个较小的侧向不对称插座142、144，这些插座142、144在腔126的盲孔深度140的下方延伸。如图7和图9中所示，每个衬套102包括一对不对称的延伸部146、148。插座142、144和衬套延伸部146、148的不对称性防止了电连接器组件90的无意的组装。参考图7和图8，将侧向衬套延伸部146、148接纳在插座142、144中限制了衬套102相对于座部116的旋转。
67.参考图5和图7
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图9，电端子片150被焊接到侧向衬套延伸部146中的一个，并延伸穿过座部116中的孔152(图8)。电端子片150穿过座部116延伸到壳体中，以提供与内部电气部件(例如pcb)的电接触。座部116包括一对对准销154(图5
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图8)，以用于使座部116和端子片150与壳体和相关联的内部电气部件(例如pcb)对准。
68.参考图5
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图7，座部116的容座124部分地覆盖柱远端区域96和衬套远端接触表面114。如图5
‑
图7和图9所示，导电端子156围绕每个柱远端区域96放置并且被放置在衬套远端接触表面114上，以使端子156和衬套102电接触。诸如螺母158的内螺纹紧固件被紧固在带螺纹的柱远端区域96上，以将端子156紧固并保持在衬套远端接触表面114上。
69.电连接器组件90允许端子片150盲插入到壳体和封装的电气部件中。铜合金衬套102允许有效的电流流动，而柱92提供了端子156的牢固的固定。电连接器组件90提供密封件112、130、134，以用于电连接器组件90与壳体的防水连接。柱92、衬套102和端子片150为电连接器组件90提供了紧凑性，该电连接器组件90可以延伸足够的长度，以与相关联的被容纳的电气部件配合。
70.图10
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图12示出了根据另一个实施方式的电连接器组件170。电连接器组件170被设置在壳体上，以提供与壳体的内部电气部件和外部电气部件的电连接。电连接器组件170包括一对紧固件，例如用于高电流连接的螺纹柱172。图13中还示出了螺纹柱172中的一个螺纹柱。每个柱172均具有长形主体174，该长形主体174具有外螺纹远端区域176。现在参考图11
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图13，每个柱172均具有外螺纹近端区域178。柱172还包括扩大的中间区域180，该扩大的中间区域180的直径大于近端区域178和远端区域176的直径。插座头部(socket head)182被设置在远端区域176处，使得柱172可以由相应的旋转工具旋转驱动。
71.电连接器组件170包括一对导电的铜合金外部衬套184，如图10
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图12和图14所示。参考图11和图12，每个衬套184包括内螺纹盲深孔186，其尺寸被设计成接纳柱172的螺纹近端区域178，柱172的螺纹远端区域176远离衬套184延伸。插座头部182可以由工具驱动，以将柱172紧固到衬套184。衬套184包括在近端形成到盲孔深度的、终止于盲深孔186的扩大
的孔190，以接纳柱172的扩大的中间区域180，从而对柱172平移到衬套184的孔186中提供限制。因为孔186形成到盲孔深度，所以在柱172与衬套184之间不提供附加的密封件。
72.再次参考图10
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图12和图14，每个衬套184在远端处包括平坦的接触表面192。接触表面192用于与附接到柱172的电端子电接触。衬套184具有比柱172更大的导电性，并因此提高了通过电连接器组件170的能量流动。
73.参考图10
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图12，柱172和衬套184被安装到座部194中，以用于安装在壳体上。座部194充当用于电连接器组件170的部分壳体，以封装和密封连接器组件170。座部194可以由绝缘塑料形成，以使衬套184和柱172绝缘，以免与其他部件无意的电连通。
74.座部194包括附接到壳体并覆盖形成到壳体中的开口的凸缘196。凸缘196包括用于将凸缘196和电连接器组件170紧固到壳体的安装型式198。座部194包括一对插座200，这些插座在凸缘196下方延伸，以延伸到壳体中。一对容座202在凸缘196上方延伸。每个插座200和容座202的组合形成有腔204，以在腔204内接纳衬套184中的一个衬套。
75.参考图11、图12和图14，环形凹槽206围绕每个衬套184形成。参考图11和图12，垫圈或环形密封件208被设置在衬套的环形凹槽206中，以接合腔204的内壁，从而密封衬套184与座部194的连接。多个凹槽210形成在凸缘196的下方。多个垫圈或密封环212被设置在各凹槽210中，以接合壳体并密封座部194在壳体上的连接。
76.参考图11、图12和图14，每个衬套184均包括围绕衬套184周向地形成的附加的环形凹槽214。再次参考图11，座部194的每个插座200包括多个保持部216，这些保持部216具有当衬套184被插入到腔204中时扩张的前缘，以及缩回并进入凹槽214以接合凹槽214并使衬套184在轴向上保持在座部194内的邻接边缘。
77.参考图11，腔204延伸到盲孔深度218，以限制衬套184和柱172的插入。现在参考图10
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图12，每个插座200还包括较小的限定的对称插座(smaller limited symmetry socket)220，这些限定的对称插座在腔204的盲孔深度218的下方延伸。现在，参考图10
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图12和图14，每个衬套184包括限定的对称延伸部222。将衬套延伸部222接纳在插座220中限制了衬套184相对于座部194的旋转。
78.再次参考图10
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图12和图14，电端子片224一体式地形成到每个衬套延伸部222，并延伸穿过座部194中的孔226(图11和图12)。电端子片224穿过座部194延伸到壳体中，以提供与内部电气部件(例如pcb)的电接触。尽管衬套184不是径向对称的，以限制旋转，但是衬套具有穿过端子片224的镜像对称的平面，使得衬套184可以以两个类似的方位(similar positions)被安装。座部194包括一对对准销228(图10
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图12)，以用于使座部194和端子片224与壳体和相关联的内部电气部件(例如pcb)对准。
79.电连接器组件170允许端子片224盲插入到壳体和封装的电气部件中。铜合金衬套184允许有效的电流流动，而柱172提供了端子片224的牢固的固定。电连接器组件170提供密封件208、212，以使电连接器组件170与壳体防水连接。柱172、衬套184和端子片224为电连接器组件170提供了紧凑性，该电连接器组件170可以延伸足够的长度，以与相关联的被容纳的电气部件配合。
80.尽管上文描述了各种实施方式，但是并不意味着这些实施方式描述了本发明的所有可能形式。而是，在说明书中使用的词语是描述性而非限制的词语，并且应理解，可做出各种变化而不偏离本发明的精神和范围。此外，各种实现的实施方式的特征可以被组合以
形成本发明的另外的实施方式。