用于扁平柔性电缆的弹簧夹和连接器的制作方法

用于扁平柔性电缆的弹簧夹和连接器
1.本技术要求2020年6月24日提交的美国临时专利申请第63/043387号的优先权。
技术领域
2.本发明涉及一种连接器，更具体地说，涉及一种具有用于连接到扁平柔性电缆的弹簧夹的连接器。


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。然而，在恶劣的环境条件下，这种连接会遭受金属的塑性蠕变和应力松弛，导致导体和端子之间不一致的电连接，以及长时间的机械不可靠性。端子可以替代地焊接到ffc上，但焊接增加了装配的难度，并且需要检查。


技术实现要素：

6.一种用于扁平柔性电缆的弹簧夹，包括第一梁和第二梁，第二梁连接到第一梁并可朝向第一梁弹性偏转。第二梁具有朝向第一梁延伸的第一接触弯曲。扁平柔性电缆位于第一梁和第二梁之间，并且第一接触弯曲邻接通过扁平柔性电缆的绝缘材料暴露的导体，以将弹簧夹与导体电连接。
附图说明
7.现在将参考附图通过举例的方式描述本发明，其中：
8.图1是根据实施例的连接器组件的透视图；
9.图2是连接器组件的连接器的截面侧视图；
10.图3是连接器的弹簧夹的透视图；
11.图4是连接器组件的扁平柔性电缆的透视图；
12.图5是连接器组件的截面侧视图；
13.图6是与配合头部配合的连接器组件的截面侧视图；
14.图7是根据另一实施例的弹簧夹的透视图；
15.图8是根据另一实施例的弹簧夹的透视图；
16.图9是根据另一实施例的扁平柔性电缆的透视图；
17.图10是根据另一实施例的连接器组件的截面侧视图；
18.图11是根据另一实施例的弹簧夹的透视图；
19.图12是根据另一实施例的弹簧夹的透视图；
20.图13是根据另一实施例的弹簧夹的透视图；
21.图14是根据另一实施例的弹簧夹的透视图；以及
22.图15是根据另一实施例的连接器组件与根据另一实施例的配合头部配合的截面侧视图。
具体实施方式
23.图1示出了根据实施例的连接器组件1。连接器组件1包括连接器10和连接到连接器10的扁平柔性电缆(ffc)20。如图2所示，连接器10包括壳体100和设置在壳体100中的多个弹簧夹200。
24.如图1和2所示，壳体100具有沿着纵向方向l从第一端112延伸到第二端114的主体110。主体110包括外部116和设置在外部116内的内部118。多个接收通道120沿着纵向方向l延伸穿过主体110。在所示实施例中，接收通道120设置成两排，由内部部分118在垂直于纵向方向l的高度方向h上彼此分开。每排中的接收通道120沿着垂直于纵向方向l和高度方向h的宽度方向w彼此分开。在其他实施例中，接收通道120可在高度方向h上设置成仅一排或多于两排，并且任何数量的接收通道120可在宽度方向w上设置在每排中。
25.如图2所示，在每个接收通道120中，壳体100具有闩锁130。在所示实施例中，闩锁130在高度方向h上从内部118延伸到接收通道120中。在其他实施例中，闩锁130可以设置在壳体100的任何部分上，并且具有任何形状，只要它能够将弹簧夹200中的一个闩锁在接收通道120中，如下所述。
26.如图1和图2所示，壳体100具有设置在第一端112处并在高度方向h上远离内部118延伸的多个柱140。在所示实施例中，每个柱140设置成沿纵向方向l与外部116间隔开。在所示实施例中，一些柱140具有在柱140背离第一端112的一侧上沿纵向方向l延伸的柱突起142。在其他实施例中，所有柱140或没有柱140可以具有柱突起142。
27.如图1和图2所示，壳体100具有定位在外部116靠近第一端112的一端上的多个固定元件150。每个固定元件150可相对于外部116在打开位置和关闭位置之间旋转。在所示的实施例中，固定元件150每个都通过塑料铰链连接到外部116，并且可围绕塑料铰链旋转。在其他实施例中，固定元件150可以通过允许固定元件150相对于外部116旋转的任何元件连接到外部116。
28.壳体100由绝缘材料形成，例如塑料。在所示的实施例中，壳体100整体形成为单件。在其他实施例中，壳体100可以形成为多个件，并组装以形成具有上述及图1和2所示的元件的壳体100。
29.如图2和3所示，弹簧夹200具有第一梁210和在连接部分290连接到第一梁210的第二梁260。
30.如图3所示，第一梁210具有连接到连接部分290的第一连接端212，并且沿着纵向方向l远离第一连接端212延伸到第一自由端214。第一梁210具有面向第二梁260的第一内表面216和背离第二梁260的第一外表面218。
31.如图2和3所示，第一梁210具有多个支撑突起220，这些支撑突起220沿着纵向方向l定位在第一连接端212和第一自由端214之间，并且在高度方向h上远离第一外表面218延伸。在所示的实施例中，多个支撑突起220是沿着纵向方向l彼此间隔开的两个支撑突起220。在其他实施例中，支撑突起220可以包括仅一个支撑突起220或者多于两个沿着纵向方向l彼此间隔开的支撑突起220。在一实施例中，支撑突起220可以通过冲压或弯曲第一梁210来形成。
32.如图3所示，第二梁260具有连接到连接部分290的第二连接端262，并且沿着纵向方向l远离第二连接端262延伸到第二自由端264。第二梁260具有面向第一梁210的第二内表面266和背离第一梁210的第二外表面268。
33.如图3所示，第二梁260在第二连接端262和第二自由端264之间具有第一接触弯曲270和第二接触弯曲272。第一接触弯曲270和第二接触弯曲272朝向第一梁210延伸。第一接触弯曲270位于第二连接端262附近，第二接触弯曲272位于第二自由端264附近。第二接触弯曲272定位成比第一接触弯曲270更远离连接部分290。
34.在图2和3所示的实施例中，连接部分290是连接第一梁210和第二梁260的弯曲部分292。第二梁260可围绕弯曲部分292朝向第一梁210弹性偏转。
35.弹簧夹200由导电材料制成。弹簧夹200可以由单一导电材料形成，例如铜或铝，或者可以是合金或者包括多层导电材料。在一实施例中，弹簧夹200具有覆盖导电材料的涂层，例如锡涂层。在所示实施例中，弹簧夹200与第一梁210、第二梁260和连接部分290整体形成为单件。在其他实施例中，弹簧夹200可以由多个件形成，并组装以形成具有上述及图2和3所示的元件的弹簧夹200。
36.如图2所示，为了组装连接器10，每个弹簧夹200都插入壳体100的一个接收通道120中。弹簧夹200从第一端112插入，并沿着纵向方向l朝向第二端114移动到接收通道120中。当弹簧夹200在朝向第二端114移动的同时接触闩锁130时，第二梁260朝向第一梁210偏转，减小弹簧夹200在高度方向h上的尺寸，并允许弹簧夹200通过闩锁130。当第一自由端214和第二自由端264经过闩锁130时，弹簧夹200弹性返回，并且第二梁260远离第一梁210移动。
37.在图2所示的实施例中，当弹簧夹200完全插入接收通道120中时，第一自由端214位于闩锁130附近，并且第一自由端214与闩锁130的邻接防止弹簧夹200沿纵向方向l从接收通道120中移出。在其他实施例中，第二自由端264可以邻接闩锁130，或者闩锁130可以具有任何其他形状，并且可以邻接弹簧夹200的任何部分，以将弹簧夹200保持在接收通道120中。当弹簧夹200完全插入壳体100中时，第一梁210的第一外表面218和第二梁260的第二外表面268暴露在接收通道120中。
38.如图1和4所示，ffc 20包括绝缘材料21和嵌入绝缘材料21中的多个扁平导体27。在一实施例中，扁平导体27每个都是金属箔，例如铜箔，仅作为示例，以任何期望的配置图
案化。绝缘材料21例如聚合物绝缘材料可以通过粘合材料施加到扁平导体27的一侧或两侧，或者直接挤压在扁平导体27上。扁平导体27在这里也可以称为导体27。
39.如图4所示，绝缘材料21具有上侧22和在高度方向h上与上侧22相对的下侧23。导体27嵌入在上侧22和下侧23之间的绝缘材料21中。在图4所示的实施例中，ffc 20具有剥离部分24，其中绝缘材料21的上侧22被去除以暴露导体27的第一侧28。在图4和5所示的实施例中，导体27的在高度方向h上与第一侧28相对的第二侧29被剥离部分24中的绝缘材料21的下侧23完全覆盖。
40.如图1和图4所示，ffc 20具有多个开口26，这些开口26在高度方向h上从上侧22到下侧23延伸穿过绝缘材料21。在具有剥离部分24的ffc20的实施例中，开口26可以设置在剥离部分24中或外部。在图4所示的实施例中，开口26在宽度方向w上位于导体27之间。在图1所示的另一实施例中，开口26可以在宽度方向w上延伸穿过导体27外部的绝缘材料21的部分。
41.如图1和5所示，为了组装ffc 20和连接器10并形成连接器组件1，将ffc 20插入包含弹簧夹200的接收通道120中。在图5中，为了附图的清晰，弹簧夹200和一个ffc 20中的仅一个具有附图标记，然而，附图标记和相应的描述同样适用于图5所示的另一个弹簧夹200和ffc 20。
42.如图5所示，ffc 20沿纵向方向l插入接收通道120中，直到ffc 20在高度方向h上位于第一梁210和第二梁260之间。暴露在剥离部分24中的每个导体27位于一个接收通道120中，并对应于一个弹簧夹200。
43.在图5所示的ffc 20的完全插入位置，第一梁210的第一内表面216邻接绝缘材料21的下侧23，并通过绝缘材料21与导体27的第二侧29分开。第一接触弯曲270和第二接触弯曲272利用第二梁260的第二内表面266邻接剥离部分24中的导体27的第一侧28。第一接触弯曲270和第二接触弯曲272在多个接触点将弹簧夹200与ffc 20的导体27电连接。
44.如图1和5所示，每个柱140延伸穿过绝缘材料21中的一个开口26。柱140定位ffc 20，并且机械地固定ffc 20相对于壳体100和弹簧夹200的位置，如果ffc 20在组装位置时被拉动或以其他方式移动，则提供应变消除。
45.随着ffc 20完全插入连接器10，固定元件150向下枢转到图1和5所示的关闭位置。固定元件150每个都沿着纵向方向l与柱突起142中的一个对准，防止固定元件150旋转回到打开位置。固定元件150进一步固定ffc20相对于壳体100和弹簧夹200的位置，提供应变消除和位置保证。
46.在其他实施例中，代替柱140和固定元件150，壳体100可以具有任何其他类型的位置保证和应变消除构件，以相对于壳体100和弹簧夹200定位和固定ffc 20。
47.在图5所示的实施例中，一个ffc 20插入每排接收通道120中。在图1所示的实施例中，一个ffc 20插入底部排接收通道120，一对分开的ffc20插入顶部排接收通道120。在其他实施例中，壳体100可以只有一排接收通道120和一个插入到该排接收通道120中的ffc 20，并且以与图5所示和所述相同的方式电连接到弹簧夹200。ffc 20的导体27的数量以及每排中弹簧夹200和接收通道120的相应数量也可以与所示实施例不同，并且可以是各种应用所需的任何数量。
48.连接器组件1提供了灵活的布置，利用相同的弹簧夹200，同时改变壳体100中的接
收通道120和ffc 20中的导体27，可以各种组合来布置和连接，以适应广泛的应用。此外，ffc 20与弹簧夹200的电连接无需压接或焊接，简化并减少了组装连接器组件1所需的时间。
49.如图6所示，连接器组件1可与配合头部30配合。配合头部30包括配合壳体32和设置在配合壳体32中的多个音叉34。每个音叉34具有沿着高度方向h彼此间隔开的第一叉臂36和第二叉臂38。在一实施例中，每个音叉34由导电材料整体形成为单件。
50.在图6中，为了附图的清晰，仅一个音叉34、一个弹簧夹200和一个ffc 20具有附图标记，然而，附图标记和相应的描述同样适用于图6所示的另一个音叉34、另一个弹簧夹200和另一个ffc 20。
51.仅作为示例，在图6中示出了根据另一实施例的具有ffc 20的连接器组件1。图6的ffc 20也在图9中示出。相同的附图标记表示相同的元件，这里将主要描述与图4所示的ffc 20的不同之处。
52.图6和9的ffc 20在上侧22不具有图4的ffc 20的剥离部分24，而是具有延伸穿过绝缘材料21的侧面22、23的多个窗口25。每个窗口25仅暴露一个导体27的侧面28、29的一部分。与具有剥离部分24的图4的实施例相比，窗口25暴露导体27，同时增加了绝缘材料21的数量，增加了ffc 20的刚度。
53.如图9所示，窗口25可以形成在绝缘材料21的任一侧22、23，以暴露导体27的一侧28、29，如图6所示，导体27的另一侧28、29可以被剥离，如图6所示，或者具有绝缘材料21的固体层，类似地如图5所示。可替代地，窗口25可以形成在绝缘材料21的两侧22、23，以暴露导体27的两侧28、29的部分。
54.如图6和9所示，一对窗口25与每个导体27对准，并且沿着纵向方向l彼此间隔开，以暴露每个导体27的多个部分。在所示实施例中，每个窗口25都是椭圆形的，但在其他实施例中，可以是暴露导体27之一的侧面28、29的任何形状。为了附图的清晰，在图6和9中仅标记了一些导体27和一些窗口25。
55.在图6所示的连接器组件1中，第一接触弯曲270和第二接触弯曲272各自延伸穿过绝缘材料21的上侧22中的一个窗口25，并邻接导体27的第一侧28。第一梁210邻接导体27的剥离的第二侧29。在另一实施例中，根据图5所示的实施例，弹簧夹200可以接触ffc 20，并且仍以如下所述的相同方式与配合头部30配合。
56.如图6所示，当连接器组件1与配合头部30配合时，每个音叉34被插入到一个接收通道120中。第一叉臂36接触第一梁210的支撑突起220，第二叉臂38接触第二梁260的第二外表面268。音叉34比弹簧夹200更硬，并且叉臂36、38与梁210、260的邻接使第二梁260朝向第一梁210弹性偏转。该偏转在高度方向h上将梁210、260压向彼此，并增加第一接触弯曲270和第二接触弯曲272在导体27上的接触力。
57.如图6所示，叉臂36、38与梁210、260的邻接通过弹簧夹200将音叉34与ffc 20电连接，同时提供增加的接触力，这改善了弹簧夹200与导体27的电连接。在图6所示的实施例中，第一叉臂36与两个支撑突起220的接触以及第二叉臂38在支撑突起220之间的第二梁260上沿纵向方向l的一点处的接触防止旋转并提高连接的抗振性。
58.图7示出了根据另一实施例的弹簧夹200。相同的附图标记表示相同的元件，这里将主要描述与图3所示的弹簧夹200的不同之处。图7的弹簧夹200在面向第二梁260的第一
内表面216上包括多个锯齿230。锯齿230可以是在第一内表面216上提供粗糙纹理的任何形式和数量。在装配的连接器组件1中，类似于图5所示的实施例布置，锯齿230接合绝缘材料21的下侧23，绝缘材料21将第一梁210与导体27的第二侧29分开。锯齿230与下侧23的接合进一步固定了ffc 20相对于弹簧夹200的位置。
59.图8示出了根据另一实施例的弹簧夹200。相同的附图标记表示相同的元件，这里将主要描述与图3所示弹簧夹200的不同之处。图8的弹簧夹200包括在高度方向h上从第一内表面216向第二梁260延伸的一对接触突起240。接触突起240沿纵向方向l彼此间隔开。在所示实施例中，接触突起240中的一个沿着纵向方向l与第一接触弯曲270对准，而接触突起240中的另一个沿着纵向方向l与第二接触弯曲272对准。接触突起240可以通过冲压或弯曲第一梁210来形成。
60.图10示出了包括图8的弹簧夹200和图9的ffc 20的连接器组件1。图10的连接器组件1的组装和连接类似于图5的连接器组件1，这里将主要描述与图5的实施例的不同之处。在图10中，为了附图的清晰，弹簧夹200和一个ffc 20中的仅一个具有附图标记，然而，附图标记和相应的描述同样适用于图10所示的另一个弹簧夹200和ffc 20。
61.在图10所示的ffc 20的完全插入位置，每个接触突起240延伸穿过绝缘材料21的下侧23中的一个窗口25，并与导体27的第二侧29电接触。第一接触弯曲270和第二接触弯曲272各自延伸穿过绝缘材料21的上侧22中的一个窗口25，并邻接导体27的第一侧28。第一接触弯曲270与一个接触突起240相对地接触导体27，第二接触弯曲270与另一个接触突起240相对地接触导体27，以提供四个接触点，防止旋转并提高连接的抗振性。
62.在另一实施例中，图10所示的绝缘材料21的下侧23可以是没有窗口25的绝缘材料21的实心件。在该实施例中，接触突起240接合绝缘材料21，并且仅通过延伸穿过上侧22中的窗口25的接触弯曲270、272进行电连接。
63.图11示出了根据另一实施例的弹簧夹200。相同的附图标记表示相同的元件，这里将主要描述与图3所示弹簧夹200的不同之处。在图11的弹簧夹200中，第二梁260在第二连接端262和第二自由端264处具有沿宽度方向w的梁宽度274。在第一接触弯曲270和第二接触弯曲272处，第二梁260在宽度方向w上具有比梁宽度274更窄的接触宽度276。接触宽度276的尺寸适于第一接触弯曲270和第二接触弯曲272更容易地穿过绝缘材料21的窗口25装配，如图10的实施例所示。
64.图12-14示出了弹簧夹200的其他实施例。相同的附图标记表示相同的元件，这里将主要描述与图3所示弹簧夹200的不同之处。
65.代替图3所示的弯曲部分292，图12所示的弹簧夹200的连接部分290具有连接第一梁210和第二梁260的销接口294。在所示实施例中，销接口294是适于弹性邻接并电连接到接触销的盒和弹簧接口。在其他实施例中，销接口294可以是适于电连接到接触销的任何类型的接口，该接触销连接到第一梁210和第二梁260，并允许第二梁260朝向第一梁210弹性偏转。
66.在图13所示的弹簧夹200的另一实施例中，第二梁260在第二自由端264具有摩擦锁280，代替图3实施例的第二接触弯曲272。摩擦锁280包括第二梁260的弯曲部分282，其朝向连接部分290和第一梁210向后弯曲。弯曲部分282终止于在宽度方向w上延伸的边缘286。在各种实施例中，弯曲部分282可以90度和180度之间的角度或者允许摩擦锁280接合的任
何其他角度朝向连接部分290向后弯曲，如下所述。摩擦锁280被示出为包括作为连接部分290的销接口294的实施例的一部分，但可以替代地以与这里描述的其他实施例中的弯曲部分292相同的方式与连接部分290一起使用。
67.在弹簧夹200的另一实施例中，如图14所示，第一梁210具有从第一内表面216向第二梁260延伸的一对刺穿元件250，代替接触突起240。每个刺穿元件250在高度方向h上与摩擦锁280和第一接触弯曲270中的一个对准。每个刺穿元件250从第一内表面216延伸到尖端。在所示的实施例中，刺穿元件250每个包括布置成环形的四个尖锐点。在其他实施例中，刺穿元件250可以是能够刺穿ffc 20的绝缘材料21的任何类型的元件。尽管在连接部分290是销接口294的实施例中示出了刺穿元件250，但刺穿元件250也可以用于代替图8所示的弹簧夹200的实施例中的接触突起240，并且可以与第二接触弯曲272而不是摩擦锁280对准。
68.根据图15中的另一实施例，示出了包括图13的弹簧夹200和图4的ffc 20的连接器组件1与配合头部30配合。图15的连接器组件1和配合头部30的组装和连接类似于图6的连接器组件1，这里将主要描述与图6的实施例的不同之处。
69.如图15所示，弹簧夹200保持在壳体100中，弯曲部分282的边缘286和/或弯曲部分邻近摩擦锁280的边缘286，与通过绝缘材料21暴露的导体27的第一侧28电和机械接合。第一接触弯曲270邻接导体27的第一侧28。在所示实施例中，第一梁210邻接绝缘材料21的下侧23。在另一实施例中，第一梁210可以具有图14所示实施例的刺穿元件250，并且刺穿元件250可以延伸穿过绝缘材料21的下侧23，以电和机械地接合导体27的第二侧29并固定绝缘材料21。在其他实施例中，第一梁210可以延伸穿过下侧23中的窗口25，或者可以邻接导体27的第二侧29，绝缘材料21的下侧23被剥离。
70.组装壳体100，以便施加力来将摩擦锁280的边缘286和/或弯曲部分282的弯曲部分按压成与导体27的第一侧28接合。在边缘286接合导体27的第一侧28的实施例中，边缘286布置成不完全切穿导体27。如果ffc 20在纵向方向l上移动或拉动，弯曲部分282阻止移动，因为它阻止旋转出图15所示的弯曲状态；ffc 20被拉得越用力，边缘286和/或弯曲部分282的弯曲部分与导体27的接合越强，并且对ffc 20的运动的阻力越强。
71.在图15所示的实施例中，壳体100只有一排接收通道120，闩锁130是沿高度方向h延伸到接收通道120的上侧的通道。销接口294的一部分闩锁到闩锁130上，以将弹簧夹200保持在接收通道120中。在其他实施例中，图15所示的壳体100可以具有多于一排的接收通道120，并且如上所述，每排接收通道120的数量可以根据所需的应用而变化。
72.如图15的实施例所示，配合头部30具有设置在配合壳体32中的接触销39，而不是图6所示实施例的音叉34。在图15的实施例中，当连接器组件1与配合头部30配合时，接触销39插入到销接口294中，通过销接口294与弹簧夹200电连接和机械连接，并通过弹簧夹200与ffc 20电连接。