專利名稱：無帽電氣插孔接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電氣接頭，特別涉及無帽電氣插孔接頭及其制造方法。
電氣接線器存在于所有航空電子設備、軍事和航天設備中，如存在于直升機、導彈和飛機等中。這些設備可能有幾十幾百甚至成千上萬個必須介于電源、傳感器、激勵器、電路板、母線布線、導線系統(tǒng)間的電氣連接，以提供控制信號和動力形式的電氣傳輸所需的電氣接線器通道或高速通路。航空電子設備工作中對硬件可靠性要求是十分嚴格的，因為一次失靈可能造成災難性后果。因此，電氣元件和電路以及其中用來導電連接這些元件的接線器和接頭必須工作在廣范圍和多種多樣環(huán)境條件下，例如機械振動，寬溫度范圍，濕度和腐蝕成分等等。例如，用于飛行器航空電子設備的軍用標準(工業(yè)領(lǐng)域也通稱為軍用規(guī)范)要求接頭能夠在所有預期環(huán)境和機械條件下接合及斷開最少五百次而不失效。另外，接頭裝配必須受到保護，以經(jīng)受反復觸動而不會對能導致失去通電連續(xù)性的互連部件造成大的變形或破壞。
克拉克的名稱為“電源接口端子”的美國專利5,376,012公開了一種高電流電源插孔接頭或端子，它包括接頭插孔接收部分和整體安裝部分。插孔包含一個其上帶有多個梁的膜板。每個梁彎曲成曲面，這些梁共同形成軸向延伸的管狀插孔區(qū)域，接收任何期望長度的插銷端子。不利的是，梁是暴露的，因此容易損壞。另外，接頭插口的這些梁不能防止過大尺寸的陽接頭插入，這可能使這些梁彎曲而超過其彈性變形極限，因此損壞接線器而導致斷電。
另一個插孔接頭的例子在Mixan，Jr.的名稱為“電氣銷/孔接線器”的美國專利4,906,212中公開，它包括一個插孔，有一個由一個或多個葉片的懸壁條確定的圓筒形接合部，在那里，一個或多個葉片包括向后延伸的自由端。銷包括一個接合部，一端有一個圓突出部而另一端有一個配線筒。這種接線器具有與Clark接線器相同的缺點，因此，在對可靠性要求極高的場合，不是一種理想選擇。
圖1示出了一種當前技術(shù)的用于不嚴格及非航空和航天應用場合的陰接頭，這種接頭包括在端部有孔12和14的圓筒形件10。彈簧16插入一端，該彈簧在孔12中向后收縮。相應地，插入圓筒形元件10的陽銷接頭在孔12中相對較深的位置被彈簧16抓牢，這樣不是很好。插孔自由端15到與陽接頭或銷接合的接合點17的距離在圖1(及圖2)中以字母“l(fā)”表示。這種使用陽及陰接頭的接線器半體(以及接線器半體在設備，例如底片和黑匣子上的定位)可能導致陽銷插在插孔本體中多了或少了。而且，沒有機械結(jié)構(gòu)保證彈簧16保持在原位，因此在振動當中或在合、斷周期，彈簧就可能“走出”孔。軍用規(guī)范要求實現(xiàn)導電的彈簧在斷開周期(即，500)必須能承受分開力，在包括振動的所有預期環(huán)境條件下不移動。如果應用于對于人身安全必須要達到高度可靠的航天電子環(huán)境，對插孔件10彈簧16的布置可能是潛在的隱患。
圖2示出了另一個由本發(fā)明的受讓人成功制造并銷售的插孔接頭實例。接頭20，有時稱做有帽插孔接頭，包括有多個接受陽接頭或銷的叉尖24的管形插孔本體22。帽26裝于叉尖24上方和接頭的后部，以防止叉尖受損。出于經(jīng)濟和可靠的理由，這個帽一般由壁厚僅為0.012″到0.003″的不銹鋼制造。帽在接頭后部遍及圓柱形臺肩部28壓入配合。這種壓入配合裝配，由于帽壁的厚度，要求很高的制造精度。插孔本體臺肩尺寸不合適會導致壓入配合操作時損壞帽或使用中帽變松動。接頭的電鍍可使制造中壓入配合步驟復雜化。此外，不銹鋼帽在某些干擾磁場存在問題的使用場合可能是不允許的。總之，在大批量生產(chǎn)圖2所示的有帽型接頭時，為保證其性能可靠性所必需的制造步驟，可能得到的是很昂貴的接頭。
因此，需要一種改進的插孔接頭，易于生產(chǎn)，性能可靠，并且可以低成本大批量生產(chǎn)。
上文所述缺點，可通過提供與陽銷接頭接合的無帽接孔或陰插頭而避免。該陰接頭包括制有軸向布置的孔或腔的插孔本體。用來與陽接頭或銷電連接的彈簧位于孔中，以與陽銷接頭在靠近插孔本體入口處或自由端處彈性接合。設有把彈簧牢固固定在孔中的措施，可以通過在孔中由插孔本體的一延伸部與彈簧的一部分重疊，與彈簧壓緊配合來實現(xiàn)，防止彈簧從插孔本體脫出。
另外，以上部分可通過把插孔本體以波形壓在彈簧上而可靠固定連接在一起。最好把插孔本體的一部分壓入彈簧的周向環(huán)形槽中。也可采用彈簧上的彎鉤接合插孔本體孔內(nèi)壁，有或沒有波形，以提供額外的可靠性。
以下參照


本發(fā)明接頭優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)和工作情況，以徹底理解本發(fā)明。附圖中相同部件或零件以相同或帶撇號的標號標出。
附圖中圖1是一現(xiàn)有技術(shù)接頭的側(cè)斷面圖；圖2是另一現(xiàn)有技術(shù)接頭的側(cè)斷面圖；圖3是一根據(jù)本發(fā)明原理的插孔接頭的側(cè)斷面圖，顯示了裝配前插孔接頭的兩個部件；圖4是一個如圖3所示的接頭部件裝配在一起的側(cè)斷面圖；圖5是一個輥軋成形前沖壓彈簧的側(cè)視圖；圖6A和B分別是通過輥軋成形(“有縫型”)和深沖(“無縫型”)工藝制成的彈簧的斷面圖；圖7是帶凹窩的彈簧的側(cè)斷面圖8A-C是其間有不同槽型的彈簧后端部的局部側(cè)斷面圖；圖9是制出波形的裝配好的插孔接頭側(cè)斷面圖；以及圖10是另一個裝配好的插孔接頭的斷面圖，其中，兩個部件裝配在一起并且靠彎鉤保持，同時一個銷端子插入插孔接頭中。
現(xiàn)在參考附圖，特別是圖3和4，圖中顯示了由標號30表示的插孔接頭。插孔接頭，在下文有時稱做無帽插孔，由插孔本體32和彈簧34兩個部件組成。插孔本體32由管狀元件36構(gòu)成，件36在其一端40(即，自由端)有軸向孔或開口38。插孔本體32可由導電材料如黃銅/銅合金制成?？變?nèi)可有向內(nèi)突出的臺肩42，以作為安裝彈簧34的止口。
彈簧34包括前陽接頭接收部44和后安裝部46。接頭接收部44包括多個爪或叉50。這些爪環(huán)繞彈簧34的縱軸線52布置，并由相鄰爪間的間隙或槽54分開。每個向前延伸的爪向內(nèi)收縮，一起形成與伸入其間的陽銷接合的管形接觸區(qū)56，在預料到的惡劣條件下提供其間的可靠導電連接。在接觸區(qū)56前部的爪的部分外彎，形成對導引陽銷插入起對中器作用的擴口區(qū)57。管形接觸區(qū)56沿軸52方向在預選點60的彎曲處確定了環(huán)形接觸表面58。當彈簧接頭在那里與之固定時，用于彈簧34的環(huán)形接觸表面58的預選點位于離插孔本體自由端40大約0.025到0.050英寸，優(yōu)選最大0.035英寸之處，即l等于約0.025″到0.050″，而優(yōu)選最大0.035″。前述插孔本體和彈簧之間這樣布置允許實現(xiàn)與緊靠插孔本體端部40的陽接頭導電接觸。其優(yōu)點在于，當陽接頭(圖中未示出)與無帽陰接頭30裝配在一起時，立刻實現(xiàn)電氣接通，正如軍用規(guī)范所要求的那樣。
彈簧34′可以是有縫型的，如圖5所示，它由一塊平板制成，然后輥壓成筒狀。如圖6A所示，在邊51之間形成小間隙37。此間隙可因輥壓成形和壓入配合步驟而可見地消失?；蛘?，如圖6B所示，彈簧34′也可通過熟知的拉深工藝制成無縫型的。
上述爪50提供了至陽端子的良好的持續(xù)通電，同時，如圖7所示，通過在接觸區(qū)56設向內(nèi)的凹窩62，可建立增加的通電接觸。盡管凹窩可布置在同一徑向平面上，如圖5所示，凹窩62最好在爪50上錯開，即布置在距插孔本體自由端不同軸向距離上。與將凹窩62全都布置在同一個徑向平面上相比，這更有利于減小向爪50間插入陽銷所需的插入力，同時增大爪50提供的固位力。而且，通過凹窩62錯位，振動中各個爪50的共振點不同，減少斷路故障。如圖5所示，具有不同寬度“W”的爪也幫助克服傳統(tǒng)彈簧接頭遇到的共振問題。凹窩62還確保爪和陽接頭之間建立氣密連接。這樣的氣密連接防止腐蝕性氣體的滲入，從而防止在陽/陰接頭接合面上生成氧化膜或腐蝕物，降低導電性并導致斷電。應當注意，在許多應用場合，不必用凹窩或使爪的寬度不同。
通過將接頭插入有壓緊配合結(jié)構(gòu)的插孔本體中，然后徑向向內(nèi)輥壓插孔本體的自由端，形成環(huán)狀擋肩53，可把彈簧34保持在插孔本體32的孔38中當有足夠大的力施加于彈簧上使之產(chǎn)生脫離插孔本體的趨勢時，擋肩53與彈簧爪的自由端或近端35接合，如圖4所示。另外一種做法，或者是和上述做法一起使用，彈簧接頭的后安裝部分46上可以有環(huán)形槽70，詳細情況見圖8A所示。裝好后，可以輥壓加工插孔本體32的壁55，使插孔本體的壁55上標號為59的部分壓入槽70中，如圖9所示。彈簧34的后部安裝部46可以有許多槽形，詳見圖8A-C。
圖10示出另一種把彈簧保持在插孔本體內(nèi)的辦法。在這個實施例中，彈簧的后部安裝部46有多個外伸彈簧固位鉤80。當彈簧34插入孔38中時，固位鉤80被彈性內(nèi)向壓縮，但其插入孔的內(nèi)壁39中以阻止脫出。圖10中還顯示出，陽接頭90的銷92插入爪50間，爪50通過凹窩62分散地彈性抓住銷92。
在此已說明了一種改進結(jié)構(gòu)的接頭，此接頭可重復生產(chǎn)，節(jié)省成本?？坎蹇妆倔w，彈簧得到保護而不至損壞。采用凹窩時，接頭氣密點增加，在爪上允許用較薄的或較不貴重的導電電鍍層?？蛇x擇地，在保持爪與陽接頭間有理想的氣密密封的同時，錯列凹窩減少總的接合力和脫離力。因此，在不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，熟悉本技術(shù)的人可做出無帽插孔的多種改型，并可有各種制造本接觸端子的方法。
權(quán)利要求
1.一種用于與陽銷接合的無帽陰接頭，包括一插孔本體，它有一軸孔，限定了一開口自由端；及整個位于所述孔內(nèi)的套形彈簧，此彈簧包括前部和后安裝部，其前部有多個向前且向內(nèi)突的爪，這些爪在靠近自由端處終止，在自由端的附近彈性抓住陽銷，其后安裝部鄰近插孔本體安在軸向孔中。
2.權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述爪在距插孔本體自由端大約0.025到0.050英寸之處抓住陽銷。
3.權(quán)利要求2所述的接頭，其特征在于，為便于陽銷在爪間插入，爪在其端部擴張開。
4.權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，每個爪都有與陽銷接合的內(nèi)陷凹窩。
5.權(quán)利要求4所述的接頭，其特征在于，所述凹窩沿爪的長短，在距插孔本體自由端的不同軸向距離處布置。
6.權(quán)利要求4所述的接頭，其特征在于，所述爪有不同的寬度。
7.權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述插孔本體波形壓到彈簧接頭的后部。
8.權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，插孔本體的自由端被輥壓，徑向向內(nèi)延伸超過彈簧的前端，防止彈簧從孔中移出。
9.一種陰接頭，包括帶有自由端的管狀本體件，其管壁形成帶自由端的軸向孔；及整個安裝在所述孔內(nèi)的彈簧，這個彈簧有前部和后部，前部在鄰近自由端處有陰連接部，后部內(nèi)有至少一個凹槽，本體件的管狀壁的匹配部安置在此凹槽中，牢固地把彈簧在所述本體件內(nèi)保持在固定位置。
10.權(quán)利要求9所述的接頭，其特征在于，所述凹槽是呈角度設置的槽，由管形壁的選定部分輥壓而成。
11.權(quán)利要求10所述的接頭，其特征在于，本體件的內(nèi)壁有向內(nèi)突出的臺肩，彈簧的后部頂住此臺肩，防止彈簧在本體孔中后移。
12.權(quán)利要求9所述的接頭，其特征在于，它還包括適合于插入陰接頭的前陰連接部的陽銷，該陰連接部有多個前突爪，布置在緊靠插孔本體自由端處，與插入其間的陽銷接合。
13.權(quán)利要求12所述的接頭，其特征在于，所述爪在距管形件自由端大約0.025到0.050英寸范圍內(nèi)與陽銷接合。
14.一種用于聯(lián)接陽銷和陰插孔接頭的陽/陰連接系統(tǒng)，包括管形插孔件，其第一端有孔；銷接頭；及整個安裝在管形插孔件的孔內(nèi)，其間建立緊密配合以防止彈簧相對于管形插孔件移動的管形彈簧，彈簧有終止于靠近第一端的前伸陰連接部，陽銷插入并且被陰連接部抓牢。
15.權(quán)利要求14所述的陽/陰連接系統(tǒng)，其特征在于，插孔件和彈簧間的緊配合靠它們兩者之一上的毛刺刺入另一元件中建立。
16.權(quán)利要求14所述的接頭，其特征在于，所述彈簧有凹槽，所述管形插孔件有匹配的凹槽安在其中，確保將彈簧和管形插孔件固定在一起。
17.權(quán)利要求14所述的接頭，其特征在于，陰連接部在第一端的大約0.025到0.050英寸范圍內(nèi)抓牢陽接頭。
18.一種制造陰插孔接頭的方法，包括下列步驟備一個在后端有環(huán)形槽部而在前端有陰連接部的管形彈簧；備一個帶具有自由端的孔的插孔本體；將彈簧元件插入所述插孔本體中，使其陰連接部鄰近自由端，其后端整個放入孔中；以及將插孔本體在彈簧上壓出波形，把插孔本體的一部分壓入彈簧后端的槽中，將兩者固定在一起。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟提供一個陽接頭；和將陽接頭插入彈簧接頭的陰連接部中，建立兩者間的導電連接。
20.權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述彈簧接頭有多個陽接頭插入時分開的彈性爪。
21.一種制造管形彈簧以把它插入插孔本體形成陰接頭的方法，包括下列步驟提供一塊導電材料平板；在平板上制出多個分開的、基本平行的細長爪；及將平板輥軋成筒形套，使爪沿其軸線向內(nèi)收縮形成前彈性管形接觸區(qū)和后管形安裝部。
22.權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述爪和筒形套通過多個沖模深沖所述平板，使板塑性變形而制成所需的最終套狀。
23.權(quán)利要求21的方法，其特征在于，還包括下列步驟在彈性管形接觸區(qū)，在爪中制出內(nèi)突凹窩。
24.權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，爪的寬度制得不同。
25.一種制造無帽插孔接頭的方法，包括下列步驟提供導電材料平板；在平板上制出多個分開的、基本平行的細長爪；將平板輥壓成筒形套，使爪沿其軸線向內(nèi)收縮形成彈性管形接觸區(qū)和筒形后部；以及提供管形本體件，它有由內(nèi)壁確定的帶自由端的孔，把筒形套插入所述孔中，使管形接觸區(qū)鄰近自由端布置，而筒形后部整個安在孔內(nèi)，與內(nèi)壁彈性接合。
26.權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，它還包括下列步驟在彈性管形接觸區(qū)距自由端不同軸向距離處，在爪中制出內(nèi)突凹窩。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括彈簧接頭插入其間的圓筒形插孔本體的連接終端。彈簧接頭有與插孔本體建立壓入配合的末端部。插孔本體末端處制有波形,以將彈簧接頭更牢地固定在插孔本體中。彈簧接頭還有多個向前、向內(nèi)收縮的爪,當接頭進入插孔時彈性地抓牢陽銷。
文檔編號H01R43/16GK1241048SQ9910921
公開日2000年1月12日 申請日期1999年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月21日
發(fā)明者萊斯利·拉茲羅·克萊克 申請人:三星電子國際公司