用于扁平柔性电缆的连接器的制作方法

文档序号:33713289发布日期:2023-04-01 01:27阅读:60来源:国知局
用于扁平柔性电缆的连接器的制作方法
用于扁平柔性电缆的连接器
1.本技术要求2020年6月24日提交的美国临时专利申请第63/043434号的优先权。
技术领域
2.本发明涉及一种连接器,更具体地,涉及一种用于扁平柔性电缆或扁平印刷电缆的电连接器。


背景技术:

3.如本领域技术人员理解,扁平柔性电缆(ffc)或扁平柔性电路是由嵌入薄的柔性绝缘带内的至少一个导体(例如金属箔导体)构成的电气部件。扁平柔性电缆以及类似结构的扁平印刷电缆(fpc)因其优于传统的“圆线”配对部件而在许多行业越来越受欢迎。具体来说,除了具有更低的外形和更轻的重量之外,与基于圆线的架构相比,ffc能够更容易地实现大电路路径。因此,ffc正被考虑用于许多复杂和/或大批量的应用,包括线束,例如汽车制造中使用的线束。
4.将ffc实施或集成到现有布线环境中并非没有重大挑战。在汽车应用中,仅举例来说,基于ffc的线束可能需要与数百个现有部件配合,包括子线束和各种电子设备(例如灯、传感器等),每个都已经建立了,并且在某些情况下已经标准化了连接器或接口类型。因此,阻碍将ffc实施到这些应用中的关键障碍包括需要开发快速、耐用和低电阻的端接技术,该技术使得ffc能够被连接器化以与这些现有的连接相配合。
5.典型的ffc可通过将绝缘材料施加到预先图案化的薄箔导体的任一侧,并通过粘合剂将两侧结合在一起以将导体封闭在其中来实现。目前的ffc端子包括刺穿型压接端子,其中端子的尖齿用于刺穿ffc的绝缘和粘合材料,以试图与嵌入的导体建立牢固的电连接。
6.部分由于薄箔导体材料的易碎性质,这些类型的端子具有多个缺点,包括比传统的圆线f形压接高得多的电阻,导体和端子之间不一致的电连接性,以及在恶劣环境中随着时间的推移的机械不可靠性。此外,ffc所端接的连接器包括多个端子,每个端子必须被压接以建立与嵌入导体的电连接。目前的ffc端子连接器需要复杂的设备来端接压接,并且由于需要端子的个性化压接而效率低下。


技术实现要素:

7.因此,要解决的问题是提供改进的电连接器组件和伴随的端接技术,用于使ffc和/或fpc适应这些环境。
8.这个问题通过一种用于ffc或fpc的连接器来解决,该连接器包括限定多个端子接收通道的壳体。连接器的多个导电端子各自包括保持在多个端子接收通道之一中的接触部分,以及配置成接收ffc的导体的暴露的端接部分。暴露在延伸穿过ffc的绝缘材料的窗口中的多个导体每个都通过由可选择性地固定到壳体的盖或夹具壳体施加在其上的压力或夹紧力而被夹紧在多个端子之一的端接部分中。
附图说明
9.现在将参考附图通过举例的方式描述本发明,其中:
10.图1是根据本公开实施例的与连接器组件一起使用的示例性ffc的透视图;
11.图2是连接器组件的第一内壳体的透视图,该连接器组件包括多个端子和处于预夹紧位置的ffc;
12.图3是根据本公开实施例的示例性端子的透视图;
13.图4是根据本公开实施例的夹紧盖或夹紧壳体的透视图;
14.图5a是图4所示的夹具壳体的夹紧元件的透视图;
15.图5b是图5a的夹紧元件的剖视图;
16.图6是处于夹紧(或安装)状态或位置的第一内壳体和夹具壳体的透视图;
17.图7是沿着如图6所示的第一内壳体和夹具壳体的纵向方向的剖视图;
18.图8是沿着如图6所示的第一内壳体和夹具壳体的横向方向的剖视图;
19.图9是根据本公开的另一实施例的沿着第一内壳体和夹具壳体的横向方向的剖视图;
20.图10是根据本公开的另一实施例的第一内壳体和一对第二内壳体的透视图,每个都处于夹紧状态;
21.图11是根据本公开实施例的第一内壳体和一对第二内壳体的透视图,它们对准以插入外壳体中;
22.图12是在图10和11所示的第一内壳体和一对第二内壳体已经插入外壳体之后的连接器组件的透视图;
23.图13是沿着图12的连接器组件的纵向方向的剖视图;
24.图14a是根据本公开另一实施例的处于未夹紧或打开位置的连接器壳体的透视图;以及
25.图14b是图14a的连接器壳体的夹紧元件的局部视图。
具体实施方式
26.本公开的实施例包括电连接器或连接器组件,其配置成在不使用焊接或传统压接型端子连接的情况下配合到ffc或fpc。根据实施例,连接器的每个端子包括夹紧或端接部分,其具有u形横截面或其他类似的轮廓,该轮廓配置为接收ffc的预暴露导体。更具体地,每个端子被固定到连接器的壳体上,并且ffc相对于端子定位成使得其一个或多个导体布置在相应的端接部分(这里也称为“接线筒”)中或者与之对准。与壳体一体形成或与其分离的盖或夹具壳体可选择性地固定在壳体上的夹紧位置。在夹紧位置,夹具壳体配置成将每个导体挤压或夹紧成与每个端子的相应端接部分电接触。在一实施例中,夹具壳体的挤压或夹紧元件或指状物(也称为“填充元件”)抵靠ffc的导体,同时在夹具壳体固定到夹紧位置时将它们压入端子的端接部分。盖或夹具壳体可相对于连接器壳体选择性地固定,使得在夹紧或附接位置,恒定的压力被施加并保持在导体上,用于建立和保持与端子的电接触。
27.在相关的实施例中,可以通过使用内壳体和外壳体来容纳多排平行的端子。塑料保持特征可以被模制到连接器壳体和/或夹具壳体中,其将与ffc中的预切割开口一起工作以提供应变消除,和/或用于将盖锁定或闩锁到壳体。在进一步的实施例中,端接部分或接
线筒和/或夹紧元件的表面可以限定非平面的、粗糙的或锯齿状的表面,包括存在凸起、脊或槽,用于通过穿透和突破其上存在的任何表面沉积物来改善与导体的电接触。
28.根据本公开实施例的连接器组件配置为与ffc一起使用,例如图1所示的ffc 10的示例性部分。ffc 10通常包括嵌入绝缘材料14内的多个导体12。导体12可以包括金属箔,例如厚度在0.07毫米数量级的铜箔,仅作为示例,以任何期望的配置形成图案。绝缘材料14例如聚合物绝缘材料可以通过粘合材料施加到导体12的任一侧,产生嵌入式导体布置。示例性ffc10包括多个段20、22、24,每个段包含多个导体12。相应的窗口或开口21、23、25被选择性地形成或限定在段20、22、24的相应端部附近,用于暴露导体12,使得能够利用根据本公开实施例的端子和相关的夹紧或填充元件来连接导体12。这些和/或其他窗口或开口可以形成在绝缘材料14中任何期望的位置,以便暴露导体12的部分,从而便于端接、改善机械连接和/或提供应变消除。例如,可以提供额外的开口16,并且该开口16适于接收相关连接器或夹具壳体的互补特征,这将在本文中进一步详细描述。
29.参考图2,示出了形成机械连接器一部分的连接器组件100或子组件,其中图1的ffc 10的一部分部分地连接到其上。连接器组件或内壳体组件100包括第一内壳体或主体110,其限定配合端112和后端114,后端114在连接器组件的纵向方向上与配合端相对。提供了配合部分120,其通常从配合端112开始并向后端114延伸至端接或夹紧部分130,端接或夹紧部分130在纵向方向上从配合部分延伸至后端。配合部分120可以限定多个保持突起124,用于将内壳体110与外壳体(例如图12所示的外壳体400)和多个锁定凹部126固定在一起。每个锁定凹部126与穿过配合部分120形成的多个端子接收通道122中的一个对准,并且配置成接收导电端子30的相应锁定特征,用于将端子在纵向方向上固定在接收通道内。
30.端接或夹紧部分130具有基部132,该基部132限定沿纵向方向延伸的多个槽形凹部134,每个凹部与端子接收通道122中的相应一个对准。端接部分130具有从外表面沿高度方向延伸的多个锁定或固定元件136。每个固定元件136可以包括限定锁或闩锁组件的一部分的闩锁、杠杆或钩状突起。在图示的实施例中,固定元件136位于后端114。在其他实施例中,固定元件136可以沿着纵向方向定位在基部132上的其他地方。在任何位置,每个固定元件136可以从内壳体110延伸并穿过形成在ffc 10的绝缘材料14中的相应开口16,从而用作ffc的应变消除器。多个定位特征138也由内壳体110提供或限定,并且配置为与形成在连接器组件100的可移除或可移动盖上的相应特征接合。更具体地,固定元件136和定位特征138配置成选择性地与可移除的盖、夹具或夹具壳体200的相应特征配合,如图4所示,以便将夹具壳体对准并固定到第一内壳体110。在示例性实施例中,第一内壳体110由绝缘材料例如塑料整体形成为单件。
31.参考图2和图3,第一内壳体110预装配有多个导电端子30。每个端子30通常包括电触点或配合端32,在该实施例中为凹形配合端,其配置为接收相应的凸形端子以建立电连接。然而,在另一实施例中可以提供凸形接触部分。与配合端32相对的端子30的后端34限定端接或夹紧部分36,该端接或夹紧部分36在其相对的向外和竖直延伸的壁之间限定大致u形的接收通道。端子30的配合端32在纵向方向上被接收在多个端子接收通道122的相应一个中,并进入所示的安装位置。
32.同样,端接部分130的每个凹部134接收相应端子30的端接部分36。从图2中可以看出,端接部分36的尺寸至少部分延伸穿过ffc 10中的开口23,并在其中容纳ffc的导体12。
ffc 10在图2中示出为在第一内壳体110上处于安装的预夹紧位置,其中暴露在第一段22的开口23中的导体12定位在端子30的端接部分36内,用于随后的夹紧。
33.现在参考图4-10,本公开的实施例利用了与连接器壳体协同工作的夹具组件,以将ffc的导体固定到它们相应的端子上。这些布置避免了与其他端接操作(例如焊接或压接)相关的耗时和可靠性缺陷。具体参照图4,示出了根据本公开实施例的示例性夹具壳体或盖200。夹具壳体200包括限定下侧202的主体,在下侧202中限定多个槽状开口206。每个开口206接收并保持多个夹紧元件或指状物210中的对应一个,每个夹紧元件或指状物210配置成在夹具壳体200的安装状态下与ffc 10(见图2)的导体12之一的暴露表面接合。在示例性实施例中,夹紧元件210包括机械固定到夹具壳体200的冲压、机械加工或以其他方式形成的金属元件。夹紧元件210可以可移除和可替换的方式(例如通过摩擦配合连接固定)附接到夹具壳体。
34.如图5a和5b中更详细地示出,在示例性实施例中,每个夹紧元件210包括主体,该主体包括具有第一自由端222的平面部分,该第一自由端222配置成插入限定在夹紧壳体200中的对应一个开口206中,或者在壳体的制造过程中模制在其中。导体接合部分226被限定在第一自由端222和相对的自由端224之间。接合部分226包括主体的“u”形折叠部分,该折叠部分限定圆形或弓形外表面227,该外表面227配置成用于与导体12接合。优选地,接合部分226的曲率半径的尺寸被设计成大致对应于端子30的端接部分36的圆形底部夹紧表面,并且围绕大致在导体的纵向方向上延伸的曲率轴线被限定。接合部分226的一个或多个面向外的侧面限定一个或多个特征,例如用于在夹具壳体200的安装位置与导体12接合的突起228。夹紧表面上的圆顶形突起228的形成增加在这些区域中施加在导体12上的压力,以确保足够的电连接性。这些元件还可以帮助突破导体上存在的任何表面沉积物,和/或增加导体在端子30内的保持能力。在其他实施例中,这些特征可以包括凹部、脊、锯齿或其他粗糙或不规则的表面,而不脱离本公开的范围。还应该注意到,接合部分226的折叠或重叠结构导致弹性的或有弹力的夹紧端。以这种方式,实现了导体上更一致的压力。由变形的导体和/或端子和夹紧元件产生的残余弹簧或弹力用于保持足够的夹紧力,从而满足寿命终止阻力要求。
35.再次参照图4以及图6,图示的示例性夹具壳体200包括在形状和位置上对应于第一内壳体110的固定元件136的开口208。更具体地,当安装在第一内壳体110上时,固定元件136的钩状或闩锁状端部配置成与限定在夹具壳体200的开口208内的对应的相对锁定或闩锁表面212接合或邻接,将壳体机械地固定在一起,并且同时将ffc 10的导体12的每个暴露部分夹紧成与端子30的相应一个端接部分36电接触。同样,定位开口205配置成在其中接收第一内壳体110的定位特征138,用于确保在安装位置中夹具壳体200相对于第一内壳体110保持对准。应当注意,定位开口205和定位特征138包括沿着在多个方向上延伸的多个平面(例如,沿着横向于连接器延伸的平面和沿着相对于连接器纵向延伸的平面)彼此相对的表面。这样,夹具壳体200相对于第一内壳体110的运动受到这些连接在多个方向上的限制(例如横向和纵向运动)。
36.具体参照图7和8,在夹紧或安装位置,夹紧元件210用于将导体12压缩和变形到端子30的端接部分36的基部或底部表面中。此外,当导体12被压缩时,每个u形接合部分226的侧壁在所示的定向上被向外或水平偏压,进一步将导体12夹紧在端接部分36的相对侧壁
上,从而在不使用焊接或压接的情况下在它们之间建立可靠的电连接。此外,由于不需要夹紧元件210或端子30的塑性变形,这种夹紧的连接容易释放或可逆,例如便于拆卸连接器组件以进行修理或更换。此外,夹具壳体200相对于第一内壳110的固定可操作成将ffc 10的绝缘材料14的部分夹紧和固定在它们之间,提供额外的机械应变消除。
37.图9示出了本公开的另一实施例,其包括夹紧元件260,该夹紧元件260具有类似于以上在图4-8的实施例中阐述的特征。夹紧元件260还包括大致平坦的端部262,该端部262从其竖直延伸的中心部分261垂直定向,并在相关的夹具壳体250的纵向方向上延伸。端部262包括在其自由端263、265之间限定的宽度。如图所示,中心部分261在宽度方向上偏离其中心的位置从端部262垂直延伸,导致自由端263的第一下侧表面267与自由端265的第二下侧表面269相比具有更大的表面积。这样,夹紧元件260限定大致“l”或“t”形横截面。在图示的实施例中,夹紧元件260可以通过例如在纵向方向上滑动夹紧元件260并穿过限定在夹具壳体中的相应槽孔252(例如“l”或“t”形槽孔)而固定到夹具壳体250。在其他实施例中,夹紧元件260可以模制或机械缝合到壳体250。
38.虽然上述每个实施例都包括夹具壳体或盖以及机械附接到其上的多个分立的夹紧元件,但应该理解,夹紧元件可以体现为机械附接到夹具壳体的单个整体结构的独立突出部分。同样,夹具元件可以与壳体整体形成,如图14a和14b的实施例所示。
39.现在参考图10,根据本公开实施例的示例性电连接器包括与第一内壳体110分离的一对第二内壳体150。第二内壳体150可以配置成与例如图1所示的ffc 10的剩余部分20、24相配合。每个第二内壳体150的结构类似于第一内壳体110,并以上述方式容纳相应的多个端子30。同样,每个第二壳体150装配有夹紧盖或夹具壳体300,其具有与夹具壳体200相似的特征,用于通过夹紧将ffc 10的导体12电连接到布置在其中的端子。因此,为了简洁起见,这里省略了第二内壳体150和相关的夹具壳体300的额外细节。
40.总体参照图11,分离的第一和第二内壳体110、150的使用有利于电连接器的组装。具体地说,对于图1所示的ffc 10,其每个段20、22、24可以与第一和第二内壳110、150中的相应一个装配在一起。一旦与其连接,段20、24和相关的内壳体150可以折叠在第一内壳体110和相关的ffc段22上,以形成图11所示的电连接器外形。随着第一内壳体110和第二内壳体150在所示的安装方向上对准,它们可以被插入外壳体400中,如图12所示。在示例性实施例中,外壳体400包括电连接器的一半,该电连接器配置成与对应的另一半配合,用于在ffc 10和其他部件之间建立电连接。
41.图13提供了组装的连接器400的剖视图,其中各个ffc段20、22、24的导体12通过夹具壳体200、300和它们相关的夹紧元件被夹紧到各个端子30上。如图所示,外壳体400的插入开口410的尺寸可以设置成使得其相对的内壁412、414在大致朝向内壳体组件100的中心的方向上在每个夹具壳体200、300上施加相反的压缩力c。以这种方式,外壳体400配置成通过在安装状态或位置持续地支承在夹具壳体和相关的夹紧元件上来产生并保持导体12上的压缩力。
42.总体参照图14a和14b,在本公开的替代实施例中,提供了单个夹紧连接器或连接器壳体500,其可以代替上述实施例中的分离的第一和第二内壳体110、150以及夹具壳体200、300。特别地,可拆卸的夹具壳体可以用可移动地附接到壳体500的各个侧面的各个盖520、540来代替。在一实施例中,盖520可移动地附接到壳体500,例如通过铰链或其他枢转
连接530(例如,如图所示的活动铰链),使得它可在如图所示的松开或打开位置和夹紧位置之间移动。盖520可以是可枢转地或以其他方式可移动地附接到壳体500的单独的分立元件,或者可以如图所示与其一体形成。壳体500的附加细节已经在上面充分描述了,其特征对应于内壳体、夹具壳体和ffc的特征,为了简洁起见,这里不再重复。
43.从图中可以清楚地看出,在夹紧位置,形成在盖520下侧的夹紧元件或突起522将与布置在基部510上的ffc的导体接合,用于将导体压缩成与相应的端子电接触,如以上关于前述实施例所述。如上文关于夹紧元件210所述,夹紧元件522可限定圆形自由端523,该自由端523在形状上大致对应于它们将导体压入其中的端子的端接部分。盖520可以通过铰链连接和图示的锁定或闩锁特征固定在夹紧位置,例如上面关于图4-8描述的那些。
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