CN103124013A - 电源连接器*** - Google Patents

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CN103124013A CN2012105972388A CN201210597238A CN103124013A CN 103124013 A CN103124013 A CN 103124013A CN 2012105972388 A CN2012105972388 A CN 2012105972388A CN 201210597238 A CN201210597238 A CN 201210597238A CN 103124013 A CN103124013 A CN 103124013A
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Abstract

本发明提供了一种电源连接器***(100)，包括头部组件(120)，该头部组件包括导电插针(124)、包围导电插针的内罩(128)以及包围内罩的外罩(130)。内罩具有穿过其的槽(154)。电源连接器***(100)包括电源端子连接器(102)，其具有带腔体的插头壳体和容纳在腔体中的***件组件。该***件组件具有端子主体，其端接至电源电缆(108)的导体的端部并且电连接至头部组件的导电插针。***件组件具有用于保持端子主体的介电***件。该***件组件具有包围介电***件并且为端子主体提供屏蔽的***件屏蔽件。插头壳体具有容纳在对应槽中的可选肋部，用于相对于头部组件定向电源端子。

Description

电源连接器***
技术领域
本文的主题总的涉及一种具有电源端子连接器的连接器***。
背景技术
电源端子连接器用于不同类型的连接器***。一种应用是用于汽车领域，例如用于连接至车辆电池。在一些应用中，电池周边的空间，例如电池上方、电池前方、电池侧面或其他部分的空间会受到限制。这样就没有空间供电源端子连接器延伸到其中，或者电池周边也没有空间供操作工具将电源端子连接器与电池的电源端子连接或断开。此外，将电源端子连接器与电池的电源端子连接或断开是一项耗时的操作，或者还需要专门的、昂贵的工具。
一些应用场合需要在电源端子连接器的端座侧和插头侧设置触碰安全连接器，以防止不小心触碰到电源端子连接器的电力承载部件。在电源端子连接器上执行触碰安全测试，以确保符合安全规范。触碰安全测试采用测试工具来测试是否符合规范，这需要具有特定尺寸例如类似于人手指尺寸的工具不能触碰到电源端子连接器的电流承载部件。这种触碰安全的电源端子连接器的现有设计结构复杂并且部件很多。这种触碰安全电源端子连接器的总尺寸比较大并且不是很耐用。
因此需要一种能够以高效方式连接至电源端子的触碰安全的电源端子连接器。还需要一种具有较少部件数量、设计简单、尺寸小型和/或具备耐用性设计的触碰安全的头部组件和触碰安全的电源端子连接器。
发明内容
本发明提供了一种电源连接器***，它具有头部组件(header assembly)，该头部组件包括导电插针、包围导电插针的内罩以及包围内罩的外罩。内罩具有通过其的槽。该电源连接器***包括电源端子连接器，其具有带腔体的插头壳体和接收在腔体中的***件组件。***件组件具有端子主体，其构造成端接至电源电缆的导体的端部并且电连接至头部组件的插针。***件组件具有用于保持端子主体的介电***件。***件组件具有包围介电***件并且为端子主体提供屏蔽的屏蔽件。插头壳体具有肋部，该肋部构造成接收在对应槽中以相对于头部组件定向电源端子。
附图说明
图1示出根据一个示例性实施例形成的连接器***。
图2是图1所示的头部组件的底侧透视图。
图3是图1所示的电源端子连接器的分解图。
图4是处于安装状态的电源端子连接器的底侧透视图。
图5是端接至电缆的电源端子连接器的剖视图。
具体实施方式
图1示出了根据一个示例性实施例形成的电源连接器***(powerconnector system)100。电源连接器***100包括电源端子连接器102，其构造成端接至诸如为电池106的部件的电源端子104。电源端子连接器102端接至电缆108的端部。电池106可以是用于车辆中的任意电压电池。可选地，所述车辆可以是电力或混合电力车辆，电池106可以用作电力车辆或混合电力车辆的电源***的部分。
电源端子连接器102是快速连接/快速断开类型的连接器，其可以容易且快速地端接至电源端子104。电源端子连接器102具有非常窄的型面，以便于节省电池106周边的空间。
电池106包括顶部110、垂直于顶部110的前部112、以及垂直于顶部110和前部112的侧部114。顶部110、前部112和侧部114大致在电池106的角落处汇合。在一个示例性实施例中，电池106包括位于角落处的切口区域116。切口区域116顶部110向下、前部112向后方并且从侧部114向内凹进。切口区域116限定出由沿着顶部110、前部112和侧部114延伸的平面限定的窗口或包络面。
电源端子104和电源端子连接器102位于切口区域116内。电池106包括位于切口区域116的底部处的安装垫118。电源端子104从安装垫118开始延伸。头部组件120联接至安装垫118。电源端子连接器102构造成联接至头部组件120。在一个示例性实施例中，头部组件120接收在切口区域116中，使得头部组件120不会延伸超出顶部110、前部112或侧部114。电源端子连接器102联接至电源端子104和头部组件120，使得电源端子连接器102不会延伸超出顶部110(例如，位于其上)。电源端子连接器102联接至电源端子104和头部组件120，使得电源端子连接器102不会延伸超出侧部114(例如，从其向外)。电缆108和/或电源端子连接器102的一部分从前部112开始延伸。这样，诸如另一个电池的其它部件可以紧靠侧部114设置，而不会与头部组件120或电源端子连接器102干涉。诸如盖体或盖子的另外的部件可以沿顶部110延伸，而不会与头部组件120或电源端子连接器102干涉。
在一个替代实施例中，电缆108和电源端子连接器102没有从前部112延伸，而是电缆108和电源端子连接器102可以从侧部114开始延伸。在这样的实施例中，电源端子连接器102不会延伸超出前部112(例如，超出到其前方)。在其它替代实施例中，电源端子连接器102可以联接至没有凹进的其它部件或电池。
在一个示例性实施例中，头部组件120是用于为电源端子连接器102提供接口的电池106的固定连接器。头部组件120包括电源端子104。头部组件120包括用于将头部组件120安装到安装垫118的基座122。
电源端子104包括导电插针124，其从电池106延伸并电联接至电池106。插针124延伸穿过基座122。插针124沿插针轴线126延伸，该插针轴线大致平行于前部112和侧部114。
头部组件120包括内罩128和外罩130。内罩128包围插针124。外罩130包围内罩128。在一个示例性实施例中，内罩128是圆柱形形状，外罩130是椭圆形形状。内罩128和外罩130分别具有敞开的顶部131、132。外罩130具有敞开的侧部134。在一个示例性实施例中，内罩128和外罩130不导电以防止不小心触碰到电源端子104。在一个示例性实施例中，内罩128、外罩130和基座122一起模制并一体形成。插针124从基座122轴向地向上延伸。内罩128和外罩130从插针124径向向外地设置。
在装配过程中，电源端子连接器102在沿着插针轴线126的方向上从上方装至头部组件120上。电源端子连接器102的部分接收在插针124和内罩128之间。电源端子连接器102的部分接收在内罩128和外罩130之间。电源端子连接器102的部分包围外罩130。当电源端子连接器102连接至电源端子104时，电源端子连接器102的一部分延伸穿过敞开的侧部134。在一个示例性实施例中，电源端子连接器102包括将电源端子连接器102固定至头部组件120的锁闩224(图3示出)，使得电源端子连接器102不会从电源端子104意外地释放。相反，需要采取有意的操作才能释放电源端子连接器102，之后电源端子连接器102可以沿平行于插针轴线126的方向脱离插针124。
插针124包括外接触表面136。插针124延伸至末端138。在一个示例性实施例中，在末端138处设置有绝缘帽140。绝缘帽140不导电以防止不小心触碰到插针124从而确保插针触碰安全。
在一个示例性实施例中，在插针124和内罩128之间限定了内部间隙142。内部间隙142足够窄以便通过触碰安全测试。例如，测试工具在规定力作用下不能装入内部间隙142中，这是因为插针124和内罩128之间的间距太小而不能接收测试工具，但却具有足够强度以承受所述规定力。内罩128阻止或限制接近插针124的导电外接触表面136，以使得头部组件120触碰安全。
在一个示例性实施例中，外部间隙144限定在内罩128和外罩13()之间。外部间隙144构造成接收电源端子连接器102的一部分。在一个示例性实施例中，高压互锁(HVIL)连接器146设置在外罩130和内罩128之间的外部间隙144中。电力被限制流过电源端子104，直到高压互锁电路完成，其发生在电源端子连接器102完全连接至电源端子104之后。高压互锁连接器146是电源连接器***100的安全特征。在一个示例性实施例中，高压互锁连接器146包括两个高压互锁触头148，其必须电连接以便闭合高压互锁电路。在电源端子连接器102联接至电源端子104之后，高压互锁触头148被电连接。在替代实施例中，高压互锁连接器146可以定位在其它位置。
头部组件120包括在内罩128周边提供屏蔽的罩屏蔽件150。罩屏蔽件150周向地包围内罩128的外表面。罩屏蔽件150可以提供对电磁干涉(EMI)的屏蔽。罩屏蔽件150可以为电源连接器***100提供电磁兼容(EMC)。罩屏蔽件150是导电屏蔽件，例如金属屏蔽件。罩屏蔽件150可以冲压成型。罩屏蔽件150可以至少部分地延伸穿过基座122。罩屏蔽件150可以电连接至电池106的接地部件。罩屏蔽件150位于内罩128和高压互锁连接器146之间。罩屏蔽件150在高压互锁连接器146和插针124之间提供屏蔽。内罩128位于罩屏蔽件150和插针124之间，以确保介电材料将插针124与罩屏蔽件150分开。内罩128防止罩屏蔽件150和插针124之间的无意接触。在一个示例性实施例中，内罩128比罩屏蔽件150从基座122延伸更远。
内罩128从基座122延伸至顶部131。内罩128沿插针轴线126延伸。内罩128是圆柱形形状。在一个示例性实施例中，内罩128包括形成在其中的多个槽154。槽154在顶部131处开口并且至少部分地在顶部131和基座122之间沿内罩128向下延伸。槽154相对较窄，并且窄于测试工具，但是具有足够强度以确保测试工具不能通过槽154中的一个而触碰插针124。槽154用于将肋部(rib)254(图4所示)容纳到电源端子连接器102中，以便相对于头部组件120定向电源端子连接器102。槽154和肋部254是可选部件。在替代实施例中也可以采用其它类型的定向特征。在一个示例性实施例中，顶部131与插针124的末端138大致共面。绝缘帽140与顶部131大致对齐。这样，内罩128从基座122沿插针轴线126延伸达插针124的整个高度。内罩128阻止接近整个插针124以限定了触碰安全的电源连接器。
图2是头部组件120的底侧透视图。插针124在图2中示出为设置在头部组件120的底部。插针124构造成电连接至位于头部组件120底部处的电池106(图1示出)。高压互锁连接器146设置在头部组件120的底部处。高压互锁连接器146可以连接至电池106内的高压互锁电路的其它部件。
端座密封件160设置在基座122的底部上。端座密封件160可以将头部组件120密封到电池106。端座密封件160可以是密封垫圈。可替代地，端座密封件160可以是施加到基座122底部的密封剂。
罩屏蔽件150延伸穿过基座122并且在基座122下露出。罩屏蔽件150可以电连接至基座122下方的电池106的接地部件。
图3是电源端子连接器102的分解图。电源端子连接器102包括端子主体200，其构造成电连接至电源端子104(图1所示)。端子主体200构造成端接至电缆108的端部。电源端子连接器102包括接收在端子主体200中的触头弹簧202。触头弹簧202用于将端子主体200电连接至插针124(图1所示)。
端子主体200构造成端接至电缆108的中心导体。电缆密封件204设置在电缆108周围。电缆夹持器206与夹持器环208一起引入到电缆108的端部上，其中夹持器环用于将电缆夹持器206固定到电缆108。电缆密封件204在电缆108和电源端子连接器102之间提供密封。电缆夹持器206用于将电源端子连接器102固定到电缆108。电缆夹持器206可以在电源端子连接器102和电缆108之间提供应变消除。
电源端子连接器102包括具有腔体212的插头壳体210和构造成接收在腔体212中的***件组件214。***件组件214包括端子主体200和触头弹簧202。***件组件214包括保持端子主体200的介电***件216。在一个示例性实施例中，介电***件216包括上插头***件218和下插头***件220，它们联接在一起并且将端子主体200保持在它们之间。***件组件214具有***件屏蔽件222，其包围介电***件216并且为端子主体200提供屏蔽。可选地，***件屏蔽件222可以冲压成型零件，其可以装配在介电***件216周围。在一个示例性实施例中，***件屏蔽件222构造成电连接至电缆108的屏蔽件。***件屏蔽件222构造成当电源端子连接器102联接至头部组件120时电连接至罩屏蔽件150(图1所示)。
插头壳体210包围包括端子主体200和***件屏蔽件222的***件组件214，保护端子主体200和***件屏蔽件222免受人或工具的意外触碰，这种触碰则会引起伤害人或损坏电源端子连接器102的电击。插头壳体210沿着电缆108的一部分延伸，以便覆盖电缆108的屏蔽件和电缆上的套圈300(图5所示)之间的端接。插头壳体210构造成联接至电缆夹持器206，以将插头壳体210固定到电缆108。电缆密封件204位于插头壳体210内部并且可以密封到插头壳体210。在一个示例性实施例中，插头壳体210包括锁闩224，其用于将电源端子连接器102固定到头部组件120。
端子主体200在配合端230和安装端232之间延伸。安装端232构造成端接至电缆108。在一个示例性实施例中，安装端232包括可以压接至电缆108压接套圈。在替代实施例中，安装端232可以通过其它方式端接至电缆108，例如通过焊接到电缆108的端部。端子主体200包括延伸在配合端230和安装端232之间的基部234。
在安装端232处，端子主体200包括从基部234延伸的插座236。在一个示例性实施例中，插座236包括中空的腔238。可选地，腔238可以在其两端敞开，以通过插座236底端接收插针124。触头弹簧202也可以通过插座236的敞开的顶部或敞开的底部装入腔238中。在一个示例性实施例中，插座236的外表面以及限定腔238的内表面通常是圆柱形形状。在替代实施例中也可以是其它形状。在一个示例性实施例中，安装端232通常垂直于配合端230延伸。配合端230是圆柱形的，并且在其中接收插针124。触头弹簧202配置在配合端230中，以接合插针124和端子主体200。
在一个示例性实施例中，基部234包括突出或台阶段240，其使基部234升起离开相对于压接套圈的平面。突出段240改变了插座236相对于电缆108的位置。在一个示例性实施例中，插座236的中心大致与电缆108的导体的中心轴线242轴向对齐。端子主体200的位置和形状设置成接收触头弹簧202，使得触头弹簧202和插针124之间的接口(interface)大致与导体的中心轴线242轴向对齐。通过控制触头弹簧202和插针124之间的接口的位置，可以控制电源端子连接器102的总高度，该总高度可以被最小化以便保持电源端子连接器102的窄型面(low profile)。
触头弹簧202在第一端244和第二端246之间延伸。触头弹簧202具有位于第一端244处的圆周带和位于第二端246处的另一圆周带。多个弹簧杆248延伸在位于第一端244和第二端246处的圆周带之间。在所示实施例中，弹簧杆248向触头弹簧202的中间部分向内渐缩。触头弹簧202在触头弹簧202的中间部分收缩成颈状(neck down)。触头弹簧202在触头弹簧202的中间部分的直径较小，而在第一端244和第二端246处的直径较大。触头弹簧202的缩颈部分构造成接合插针124。当触头弹簧202装入腔238中时，第一端244和第二端246构造成接合插座236。在一个示例性实施例中，弹簧杆248能够偏转，当插针124装入触头弹簧202时，弹簧杆248可以向外偏转。触头弹簧202限定了插针124和端子主体200之间的电路径。
上插头***件218和下插头***件220构造成包住端子主体200，以将端子主体200与***件屏蔽件222电隔离。上插头***件218和下插头***件220可以通过使用锁闩250锁扣在一起。在替代实施例中，可以采用其它类型的紧固装置。在端子主体200的配合端230处接收插座236的开口252设置在下插头***件220的前端处。开口252可以开口穿过下插头***件220，以通过底部接收插针124和通过顶部接收插座236。在一个示例性实施例中，多个肋部254设置在下插头***件220的前部。肋部254构造成接收在内罩128(图1所示)的对应槽154(图1所示)中。肋部254保持上插头***件218和下插头***件220之间的空间。槽154容纳肋部254，以定向和/或抵制电源端子连接器102和头部组件120之间的移动。在替代实施例中，可以采用其它类型的定向特征。
***件屏蔽件222成形为包围介电***件216。***件屏蔽件222包括位于***件屏蔽件222后部的开口260，电缆108延伸穿过该开口。***件屏蔽件220的后部构造成套圈300(图5所示)配合。套圈300端接至电缆108的对应的电缆屏蔽件，以使***件屏蔽件222与电缆屏蔽件电共地(electrically common)。在一个示例性实施例中，***件屏蔽件222包括位于***件屏蔽件222底部中的开口(未示出)，以允许插针124通过***件屏蔽件222与端子主体200配合。
图4是处于装配状态的电源端子连接器102的底侧透视图。在装配过程中，插头壳体210使用锁闩262联接至电缆夹持器206。***件组件214定位在插头壳体210的腔体212中。盖264联接至插头壳体210的底部以覆盖***件组件214。盖264包括第一开口266，其提供了接近端子主体200和触头弹簧202的入口。盖264包括第二开口268，其提供了接近电源端子连接器102的高压互锁连接器270的入口。在一个示例性实施例中，高压互锁连接器270包括第一和第二接合插针272、274，它们电连接在一起或者接合在一起。插针272、274构造成电连接至头部组件120(图1所示)的对应的高压互锁触头148(图1所示)。当电源端子连接器102联接至头部组件120时，插针272、274电连接至对应高压互锁触头148以形成高压互锁电路。
下插头***件220的肋部254暴露在第一开口266中。当电源端子连接器102联接至头部组件120时，肋部254被接收在内罩128(图1所示)的对应的槽154(图1所示)中。
图5是端接至电缆108的电源端子连接器102的剖面图。端子主体200端接至电缆108的中心导体。电缆密封件204靠着电缆108的护套和插头壳体210的内表面密封。***件屏蔽件222电连接至套圈300。套圈300端接至电缆108的电缆屏蔽件280。***件屏蔽件222沿介电***件216环绕其延伸。屏蔽接口282沿下插头***件220设置在穿过盖264的第一开口266处，以便当电源端子连接器102联接至头部组件120(图1所示)时接合到罩屏蔽件150(图1所示)。高压互锁连接器270能够通过盖264接近并且保持在插头壳体210中。
通道284设置在下插头***件220中当电源端子连接器102联接至头部组件120时该通道接收内罩128(图1所示)。通道284与第一开口266和盖264对齐。开口252还暴露在盖264的第一开口266中。端子主体200的插座236和触头弹簧202与开口252对齐以在其中接收插针124。插座236的底部286和插座236的顶部288设置在电缆108的相反侧上。插座236设置成使得插座236大致与电缆108的中心导体的中心轴线242大致轴向对齐。
外部通道290从通道284径向向外地设置。外部通道290设置在插头壳体210中。外部通道290构造成接收头部组件120的外罩130(图1所示)。密封件292在插头壳体210内设置在外部通道290处。密封件292提供了插头壳体210和头部组件120之间的密封接口。
盖264包括延伸入下插头***件220中的延伸部294。延伸部294相对于介电***件216定向或定位盖264。相对于介电***件216定向盖264有助于从位置上确保第一开口266与开口252、端子主体200、触头弹簧202和通道284对齐。延伸部294延伸穿过插头壳体210，以确保插头壳体210相对于介电***件216对齐。
在一个示例性实施例中，插头壳体210包括开口296，开口296与下插头***件220中的开口252对齐。开口296提供了接近端子主体200的入口，以将插针124装入端子主体200。开口296较窄且具有足够的强度以通过触碰安全测试。包围开口296的插头壳体210的材料确保测试工具不能触碰到端子主体200。
因此，触碰安全的端子连接器102和头部组件120设置有限制接近电源端子连接器102和头部组件120的电流承载部件的触碰安全特征。端子主体200由***件组件214的介电***件216包围。***件屏蔽件218为端子主体200提供了电磁屏蔽。插头壳体210包围***件屏蔽件218和端子主体200，以确保***件屏蔽件218和端子主体200不能被用户或工具触碰到。头部组件120包括包围插针124的内罩128，以确保插针124不能由用户或工具触碰到。内罩128定位在罩屏蔽件150和插针124之间，以确保罩屏蔽件150和插针124不能相互接触。内罩128可以具有接收肋部254的槽154，以相对于头部组件120定向电源端子连接器102。因此提供了一种耐用的连接器***，其具有有效数量的部件和简单的设计。该连接器***具有窄的型面和小尺寸。

Claims (10)

1.一种电源连接器***(100)，包括：
头部组件(120)，该头部组件包括导电插针(124)、包围所述插针的内罩(128)以及包围所述内罩的外罩(130)，所述内罩具有穿过其的槽(154)；以及
电源端子连接器(102)，该电源端子连接器(102)包括具有腔体(212)的插头壳体(210)和接收在所述腔体中的***件组件(214)，所述***件组件具有端子主体(200)，所述端子主体端接至电源电缆(108)的导体的端部并且电连接至所述头部组件的插针，所述***件组件具有保持所述端子主体的介电***件(216)，所述***件组件具有包围所述介电***件并且为所述端子主体提供屏蔽的***件屏蔽件(222)，所述插头壳体具有肋部(254)，所述肋部构造成接收在对应的槽中以相对于所述头部组件定向电源端子(104)。
2.根据权利要求1所述的电源连接器***(100)，其中，所述内罩(128)与所述插针(124)间隔开并径向包围所述插针，所述外罩(130)与所述内罩间隔开并径向包围所述内罩。
3.根据权利要求1所述的电源连接器***(100)，其中，内部间隙(142)限定在所述插针(124)和所述内罩(128)之间，所述内部间隙足够窄以通过触碰安全测试。
4.根据权利要求1所述的电源连接器***(100)，其中，内部间隙(142)限定在所述插针(124)和所述内罩(128)之间，外部间隙(144)限定在所述内罩和所述外罩(130)之间，所述内部间隙接收所述端子主体(200)，所述外部间隙接收所述介电***件(216)，所述插头壳体(210)包围所述外罩。
5.根据权利要求1所述的电源连接器***(100)，其中，所述头部组件(120)包括位于所述外罩(130)内的高压互锁连接器(146)，所述内罩(128)位于所述高压互锁和所述插针(124)之间。
6.根据权利要求5所述的电源连接器***(100)，还包括包围所述内罩(128)的罩屏蔽件(150)，所述罩屏蔽件位于所述内罩和所述高压互锁(146)之间。
7.根据权利要求1所述的电源连接器***(100)，其中，所述头部组件(120)包括周向包围所述内罩(128)的罩屏蔽件(150)，所述内罩位于所述罩屏蔽件和所述插针(124)之间，所述***件屏蔽件(222)接合所述罩屏蔽件。
8.根据权利要求1所述的电源连接器***(100)，其中，所述插针(124)包括位于所述插针的末端(138)的绝缘帽(140)，所述绝缘帽与所述内罩(128)的顶部(131)轴向对齐。
9.根据权利要求1所述的电源连接器***(100)，其中，所述头部组件(120)包括基座(122)，所述内罩(128)、外罩(130)和基座共同模制并一体形成，所述插针(124)从所述基座轴向向上延伸，所述内罩和所述外罩从所述插针径向向外地定位。
10.根据权利要求1所述的电源连接器***(100)，其中，所述内罩(128)具有敞开的顶部(131)，所述端子主体(200)通过所述敞开的顶部装入所述内罩中以接合所述插针(124)，其中，所述外罩(130)具有敞开的顶部(132)和敞开的侧部(134)，所述介电***件(216)通过所述敞开的顶部装入所述外罩中，所述插头壳体(210)通过所述敞开的侧部从所述外罩延伸。
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