CN113544909A - 带有内部弹簧部件的屏蔽电连接器*** - Google Patents
带有内部弹簧部件的屏蔽电连接器*** Download PDFInfo
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Abstract
公开了一种用于将部件电连接和机械连接至电源的屏蔽电连接器***。该屏蔽连接器***包括:具有凸型端子的凸型连接器组件、接收凸型端子的不导电凸型内壳、以及接收凸型内壳的一部分的导电凸型外壳。该凸型端子包括限定接收器的一组侧壁,还包括至少一个接触臂。具有至少一个弹簧臂的内部弹簧构件位于凸型端子接收器内。一种凹型连接器组件,该凹型连接器组件包括凹型端子,该凹型端子具有接收凸型端子和弹簧构件的插座。其中,在屏蔽电连接器***的连接位置:凸型端子和弹簧构件位于凹型端子的插座内,凸型端子、弹簧构件和凹型端子位于凹型外壳内,凸型端子和弹簧构件位于凹型内壳内,凸型端子和弹簧构件位于凸型内壳内,并且凸型端子和弹簧构件的大部分延伸到凸型外壳之外。
Description
对相关申请的引用
本专利申请要求于2019年1月15日提交的美国临时专利申请62/792,881的权益,该临时专利申请的内容通过完整引用结合在此,并成为本专利申请的一部分。
技术领域
本公开涉及电连接器,尤其涉及一种具有弹簧致动的电连接器组件的屏蔽电连接器***。具体而言,本公开涉及一种在机动车(包括乘用车和商用车)中用于大功率、大电流和/或高电压应用的电连接器***,在这些应用中,连接器组件对于提供机械和电连接至关重要,同时满足严格的行业标准、生产和性能要求。
背景技术
在过去的数十年中,汽车以及其它公路车辆和越野车辆(例如皮卡、商用货车和卡车、半卡车、摩托车、全地形车和运动型多用途车(统称为“机动车”))中使用的电气部件的数量急剧增加。在机动车中使用电气部件是出于多种原因,包括但不限于监视、改善和/或控制车辆性能、排放、安全性,以及给机动车的乘客带来舒适。这些电气部件在机动车内是通过传统的连接器组件进行机械和电气连接的,这些连接器组件由孔眼和螺纹紧固件组成。已经花费了大量时间、资源和精力来开发符合机动车市场的各种需求和复杂性的连接器组件;但是,传统的连接器组件有多种缺点。
机动车对于电气部件和连接器组件都是具有挑战性的电气环境,这是由许多条件造成的,包括但不限于使得初始安装很困难的空间限制、苛刻的操作条件、宽环境温度范围、长时间的振动、热载荷和寿命等,所有这些条件都可能导致部件和/或连接器故障。例如,连接器安装错误(通常发生在装配厂)和连接器脱落(通常发生在现场)是电气部件和机动车的两种重要故障形式。这些故障形式之中的每一种均会导致高昂的维修和保修成本。例如,在全球范围内,所有汽车制造商及其直接供应商每年的累计保修总额估计在500亿和1500亿美元之间。
一种不受恶劣工作条件、长时间振动和过多热量(尤其是在车辆的“引擎盖下”积聚的热负荷)的影响的更适当、更坚固的连接器组件是弹簧式连接器。为了产生稳健的解决方案,许多公司已经设计了各种弹簧式连接器。不幸的是,虽然较新式的连接器与使用孔眼和螺纹连接器的老式连接器相比有所改进,但仍然有太多故障。弹簧致动的连接器组件在机动车应用中发生故障的一部分原因是因为组件的设计,即,弹簧元件(例如凸片)位于连接器的***处。通过将弹簧凸片置于连接器的外表面上,制造商试图使该组件的部件的接合对于在工厂组装部件的工人来说变得显而易见。不幸的是,对于塑料和金属来说,汽车环境的高温使得***弹簧容易过早失效。机动车的发动机舱超过100℃并且机动车发动机的各个部件达到或超过180℃并不罕见。在100℃时,大多数塑料开始塑化,因而降低***处的弹簧致动的元件的保持力。在100℃时,弹簧钢的热膨胀会降低***处的弹簧致动的连接器的保持力。此外,由于弹簧钢在高温与低温之间反复承受热循环,由弹簧钢形成的弹簧致动的构造易于存留弹簧钢所固有的残留材料记忆。经过多次温度循环之后,弹簧钢会开始恢复其原始的预成型形状,这会降低弹簧致动的元件与连接器组件的其它部件的保持力。这种行为使得传统的连接器组件随着时间的推移容易受到振动和失效的影响,这种振动和失效均会显著降低传统连接器的性能和可靠性。因此,希望提供一种低成本、抗振动、耐高温的连接器组件。
本领域的另一个问题是,高功率电线会发出电磁场(“EMF”),这会在机动车中存在的敏感电路(例如挡风玻璃刮水器控制、抬头显示、事故记录仪、仪表板、安全气囊、电动助力转向、自动制动等电路)中引起错误信号。EMF的抑制变得越来越重要,因为当今的电子设备使用更低的供电电压、更高的时钟频率和更高的电子封装密度。抑制EMF的一个途径是使用屏蔽电缆。电磁屏蔽的有效性通常受到屏蔽层中的开口或接缝的限制。为了减轻这些开口或接缝的屏蔽损耗,需要对耦合至屏蔽电缆的连接器进行屏蔽。
本领域的另一个问题是,连接器组件的凹入部分必须在其中具有开口,以接收连接器组件的凸出部分。典型情况下,该开口大到足以导致异物与连接器组件的导电部分意外接触的可能性。因此,希望提供有助于降低异物与连接器组件的导电部分接触的风险的一种连接器。此外,在向这些端子通电时,希望最小大限度地缩短异物可能与这些端子组件接触的时间。因此,希望连接器在端子未正确彼此连接的情况下不向端子供电。
本公开解决了上面论述的缺点和其它问题,并且提供了传统连接器组件和此类组件的现有技术未提供的优点和特征。在下文的详细说明中将参照附图对本公开的特征和优点进行全面论述。
发明内容
本公开涉及一种屏蔽电连接器***,该屏蔽电连接器***具有位于壳体组件内的弹簧致动的电连接器组件。所述壳体组件提供屏蔽能力,并且包含:(i)由导电材料制成的一些部件、以及(ii)由不导电材料制成的一些部件。所述电连接器***主要在机动车(包括乘用车和商用车)中用于高功率、大电流和/或高电压应用,在这些应用中,连接器组件对于满足行业标准、生产和性能要求至关重要。所述电连接器***还可用于军用车辆(例如坦克、运兵车和卡车)以及海上应用(例如货船、油轮、游艇和帆船)、或者用于电信硬件(例如服务器)。
根据本公开的一个方面,所述屏蔽连接器***包括公连接器组件和母连接器组件。公连接器组件和母连接器组件均有自己的壳体,该壳体包含端子。公端子组件设计和配置为配装在母端子内,这在这些端子之间形成机械和电连接。公端子组件包括内部弹簧致动件或弹簧构件,该弹簧致动件或弹簧构件设计为与公端子的一部分相互作用,以确保在公端子与母端子之间形成适当的连接。更具体地说,母端子形成配置为接收公端子组件的一部分的接收器。公端子组件具有包括多个接触臂的公端子主体。一个弹簧构件嵌套在公端子主体内。该弹簧构件抵抗向内偏转,并在接触臂上施加向外的力,从而在公端子与母端子之间产生主动连接和保持力。与其它现有技术的连接***不同的是,在所述连接器***承受的环境和/或操作温度、电功率和载荷升高时,公端子和母端子之间的连接会变得更强。
公端子和母端子可基本上被由不导电材料(例如不导电塑料)构成的壳体包围。这些不导电壳体与端子直接接触,并且仅露出公端子和母端子的某些部分(例如接触臂以及母端子的管状构件的内表面)。最大限度地减少公端子和母端子的暴露可能是有益的,因为这能减少金属异物卡在连接器组件内的机会。此外,不导电壳体的某些部分基本上被由导电材料(例如导电塑料)制成的壳体包围。这些导电壳体可接地,并且可作为屏蔽层,这有助于在屏蔽连接器组件工作时抑制电磁场(EMF)。
在一个实施例中,母端子具有由高导电性铜片制成的管状结构。高导电性铜材可以是C151或C110。高导电性铜片的一侧可预镀有银、锡或涂有锡,使得管状构件的内表面被镀覆。公端子组件包括公端子主体和弹簧构件。公端子主体具有多个接触臂(例如四个接触臂)。这四个接触臂可按90°的角度间隔布置,这意味着每个接触臂使一个臂与母端子的侧壁正对。每个接触臂具有厚度、终止端、以及具有长度和宽度的平坦表面。
一个弹簧构件配置为嵌套在公端子主体内。该弹簧构件具有弹簧臂、中间段、以及后壁或底部。弹簧臂连接至中间段或底段。弹簧臂具有终止端、厚度、以及具有长度和宽度的平坦表面。在所示的实施例中,弹簧构件所具有的弹簧臂的数量与接触元件所具有的接触臂的数量相同。在所示的实施例中,弹簧臂可与接触臂一一对应。弹簧臂的尺寸使得相关接触臂的终止端与弹簧臂的平坦表面接合。所示的实施例的弹簧臂的数量是偶数,并且弹簧臂对称且均匀间隔分布。
公端子配装在母端子的管状构件内,使得接触臂与管状构件的内表面接合。弹簧臂有助于确保接触臂与管状构件形成电连接。接触臂的终止端与弹簧臂的平表面相遇,迫使接触臂相对于弹簧臂的外表面基本上形成直角或至少形成钝角。
附图说明
用于提供进一步理解并且结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了所公开的实施例,并且与说明一起用于解释所公开的实施例的原理。在附图中:
图1是具有公连接器组件和母连接器组件的屏蔽连接器***的第一实施例的透视图;
图2是图1所示的连接器***的分解图;
图3是图1所示的公连接器组件的透视图;
图4是图2所示的公连接器组件的分解图,其中该公连接器组件具有公壳和公端子组件;
图5是公端子组件的前视图,其中弹簧构件处于与公端子分离的状态;
图6是公端子组件的前视图,其中弹簧构件被置于公端子接收器内;
图7是处于部分安装状态的图3的公连接器组件的一部分的侧视图,其中公端子部分地***到公内壳中,公锁定构件与公壳分离,并且公连接器组件的外壳被省略;
图8是沿着图7的8-8线截取的公连接器组件的横截面图;
图9是图8中的公连接器组件的区域A的放大视图;
图10是图3的公连接器组件的一部分处于就位和解锁位置时的侧视图,其中公端子组件完全***在公壳的一部分内,并且公锁定构件与公壳分离;
图11是沿着图10的11-11线截取的公连接器组件的透视横截面图;
图12是图11中的公连接器组件的区域B的放大视图;
图13是图3的公连接器组件的一部分处于就位和锁定位置时的侧视图,其中公端子组件完全***在公壳的一部分内,并且公锁定构件与公壳接合;
图14是沿着图13的14-14线截取的图13的公连接器组件的透视横截面图;
图15是图2-4的公壳的一部分的分解图;
图16是图3的公连接器组件的一部分的分解图;
图17是图3的公连接器组件的一部分的分解图,其中公连接器组件处于第一部分组装状态;
图18是图3的公连接器组件的一部分的分解图,其中公连接器组件处于第二部分组装状态;
图19是图3的公连接器组件处于完全就位位置时的前视图;
图20是沿着图19的20-20线截取的公连接器组件的透视横截面图;
图21是图20中的公连接器组件的区域C的放大视图;
图22是图20中的公连接器组件的区域D的放大视图;
图23是图20中的公连接器组件的区域E的放大视图;
图24是图3的公连接器组件的前视图;
图25是沿着图24的25-25线截取的公连接器组件的横截面图;
图26是图1的母连接器组件的后透视图;
图27是图1的母连接器组件的前视图;
图28是图26和27的母连接器组件的分解图,其中该母连接器组件具有母壳和母端子;
图29是图26和27的母连接器组件的侧视图,其中,防触探针和母端子与母壳部分地分离;
图30是沿着图29的30-30线截取的母连接器组件的横截面图;
图31是图26和27的母连接器组件的前视图;
图32是沿着图31的32-32线截取的母连接器组件的横截面图;
图33是沿着图31的33-33线截取的母连接器组件的横截面图;
图34是如图33所示的母连接器组件的区域F的放大视图;
图35是图1的屏蔽连接器***的后视图,其中该连接器***处于***的中间位置;
图36是沿着图35的36-36线截取的屏蔽连接器***的横截面图;
图37是沿着图35的37-37线截取的屏蔽连接器***的横截面图;
图38是图1的屏蔽连接器***的后视图,其中该连接器***处于***的连接位置;
图39是沿着图38的39-39线截取的屏蔽连接器***的横截面图;
图40是沿着图38的40-40线截取的屏蔽连接器***的横截面图;
图41是示出与本文中公开的屏蔽连接器组件和PCT/US2018/019787中公开的非屏蔽连接器组件相关的***力的曲线图;
图42是图1的屏蔽连接器***的母端子和公端子的侧视图;
图43是沿着图42的43-43线截取的母端子和公端子的横截面图;
图44是示出具有由不同材料制成的外壳的屏蔽连接器组件的屏蔽效率的曲线图;
图45是包含与图44的曲线图对应的数值的图表;
图46是具有公连接器组件和母连接器组件的屏蔽连接器***的第二实施例的透视图;
图47是图46的屏蔽连接器***的分解图,
图48A-48B示出了可与第一和第二屏蔽连接器***结合使用的弹簧的第二实施例;
图49-55示出了可与第一和第二屏蔽连接器***结合使用的公端子组件的替代实施例;以及
图56示出了可在其中使用第一和第二屏蔽连接器***的一个示例性机动车环境。
具体实施方式
在下面的详细说明中,以示例的方式阐述了各种具体细节,以便透彻理解相关教导内容。但是,对于本领域技术人员来说显而易见的是,无需这些细节即可实践本发明的教导。在其它情况下,为了避免不必要地模糊本教导的方面,公知的方法、过程、部件和/或电路是在较高的层次说明的,而没有进行详细说明。
虽然本公开包含许多不同形式的若干实施例,但是在附图中示出并在本文中将详细说明本发明的一些特定实施例,应理解,本公开应视为所公开的方法和***的原理的示例,并且并非意图将所公开的概念的各个方面限于所示的实施例。应认识到,所公开的方法和***可具有其它和不同的配置,并且可对若干细节进行修改,而不会脱离所公开的方法和***的范围。例如,以下实施例中的一个或多个可部分或全部地与所公开的方法和***相一致地结合。这样,流程图中的一个或多个步骤或附图中的组件可有选择性地省略和/或与所公开的方法和***相一致地结合。因此,附图、流程图和详细说明应视为仅是示例性的,而非限制性的。
附图示出了屏蔽连接器***100,该屏蔽连接器***100设计用于将装置(例如散热器风扇、加热座椅、配电部件或其它用电部件)以机械和电气方式耦合至电源(例如交流发电机、电池或配电部件)。屏蔽连接器***100可在飞机、机动车、军用车辆(例如坦克、装甲运兵车、重型卡车和部队运输车)、公共汽车、机车、拖拉机、船舶、潜艇、电池组、24-48伏***中所包含的电气***中用于高功率应用、大电流应用、高电压应用,或者用于电连接器组件在其中对于满足行业标准和生产要求至关重要的其它应用。应理解,屏蔽连接器***100可用于单个应用中。例如,多个屏蔽连接器***100可与包含在单辆机动车内的各种装置和部件一起使用。关于如何使用屏蔽连接器***100的其它示例和附加细节是结合PCT申请PCT/US2019/36127说明的。
请参考图1-40,屏蔽连接器***100的第一实施例包括公连接器组件200和母连接器组件600。公连接器组件200包括基本上包围公端子组件430的公壳组件220。公壳组件220设计用于:(i)抑制从屏蔽连接器***100发出的电磁场(EMF)噪声,(ii)便于公端子组件430与母端子800的一部分耦合,(iii)最大限度地减少公端子组件430意外地与另一个装置或部件(例如包含在车辆发动机舱内的结构,例如车辆的车架或车身)电接触的机会,以及(iv)满足行业标准,例如USCAR规范。公壳组件220通常由多个部件形成,其中一个部件是由不导电材料制成的公内壳224,另一个部件是由导电材料制成的公外壳280。这两个部件224、280专门设计为相互作用,以便:(i)抑制从屏蔽连接器***100发出的电磁场(EMF)噪声,(ii)将配置为流过公端子组件430的电流与公外壳280隔离,以及(iii)将配置为流过公端子组件430的电流与异物隔离。如图2所示,公连接器组件200还可包括电缆应变消除部件530和/或导线或电线590。在替代实施例中,屏蔽连接器***100可包括连接器位置保证组件(“CPA”),其组件设计为使得屏蔽连接器***100能够满足USCAR规范,包括USCAR-12、USCAR-25和USCAR-2。例如,细长紧固件284和接地突起283可由CPA组件代替。此外,在PCT申请PCT/US2019/36127中公开了CPA组件的细节和其它示例。电缆应变消除部件530、CPA组件和电线590可完全省略,或者用不同的部件代替。例如,在公端子组件430与装置直接耦合或一体形成的实施例中,可代替电缆应变消除部件530和电线590。此外,在一个替代实施例中,由于电线590的配置(例如长度、刚度、定位等),可省略电缆应变消除部件530。
如图26-40所示,母连接器组件600包括基本上包围母端子800的母壳组件620。像公壳组件220一样,母壳组件620也设计为:(i)抑制从屏蔽连接器***100发出的电磁场(EMF)噪声,(ii)便于母端子800与公端子组件430的一部分耦合,(iii)最大限度地减少母端子组件800意外地与另一个装置或部件(例如包含在车辆发动机舱内的结构,例如车辆的车架或车身)电接触的机会,以及(iv)满足行业标准,例如USCAR规范。母壳组件620通常由多个部件形成,其中一个部件是由不导电材料制成的母内壳621,另一个部件是由导电材料制成的母外壳623。这两个部件621、623专门设计为相互作用,以便:(i)抑制从屏蔽连接器***100发出的电磁场(EMF)噪声,(ii)将配置为流过母端子800的电流与外壳623隔离,以及(iii)将配置为流过母端子800的电流与异物隔离。母连接器组件600还可包括:(i)防触探针780、以及(ii)安装凸缘670。防触探针780和安装凸缘670是可选部件,可完全省略或者用不同的部件代替。例如,在母端子800固定至电缆应变消除部件和电线的实施例中,可完全代替安装凸缘670。此外,在此替代实施例中,由于导线或电线的配置(例如长度、刚度、定位等),可省略电缆应变消除部件。
应理解,在本文中使用的这些术语通常具有以下含义。“不导电材料”应包括不导电塑料或其表面电阻率大于按照一个或多个标准ESD STM 11.11、ASTM D257、FTMS 101C、FTMS 4046和ASTM D4935测试材料所得出的数值的材料。例如,按照这些标准测试材料可得出10^12欧姆/平方米的数值。不导电塑料的例子包括热塑性塑料或其它类型的塑料,例如(i)聚酰胺(“PA”)、(ii)聚邻苯二甲酰胺(“PPA”)、(iii)聚乙烯(“PE”)、(iv)聚对苯二甲酸丁二醇酯(“PBT”)、(v)聚丙烯(“PP”)和(vi)聚氯乙烯(“PVC”)。
“导电材料”应包括导电塑料或其表面电阻率小于按照一个或多个标准ESD STM11.11、ASTM D257、FTMS 101C、FTMS 4046和ASTM D4935所得出的数值的材料。例如,按照这些标准测试材料可得出10^12欧姆/平方米的数值。这种材料的例子包括热塑性塑料或具有至少一种导电添加剂的其它类型的塑料,所述导电添加剂例如是(i)碳、(ii)金属或(iii)导电聚合物。在下文中提供了导电和不导电材料的另一些例子。
“高功率”是指应用承受:(i)20伏至600伏的电压,不论电流大小;或(ii)大于或等于80安培的电流,不论电压大小。“大电流”是指大于或等于80安培的电流,在汽车行业中通常大于80安培,不论电压大小。“高电压”是指20伏至600伏,在汽车行业中通常高于47伏,不论电流大小。
在***100中,在结构A被结构B包围时,意味着结构A被结构B封闭。在结构A基本上被包围时,意味着结构A的大部分被结构B封闭,但是结构A的一小部分未被结构B封闭。在结构A被部分封闭时,意味着结构A的一小部分被结构B封闭,但是结构A的大部分未被结构B封闭。
I.公连接器组件
图1-25和35-40提供了屏蔽连接器***100的公连接器组件200的各种视图。公连接器组件200包括:(i)公壳组件220、(ii)公端子组件430、(iii)公锁定构件300、以及(iv)导线或电线590。公壳组件220包括内部或不导电公壳224和外部或导电公壳280。公内壳224和公外壳280均具有复杂的几何形状,具有多个在位置和尺寸方面相互配合的凹部、突出部和贯穿其中的开口,以允许公内壳224***在公外壳280中。如图25所示,公外壳280基本上包围公内壳224的大部分,包括公端子组件430耦合至电线590的部分。还应理解,公内壳224和公外壳280之间的接触被最大限度地减少,因此在壳体224、280之间形成间隙。
A.公外壳
如图2-4和15-25所示,公外壳280包括:(i)一组侧壁281a-281d、(ii)环绕所述一组侧壁281a-281d的密封护圈282、(iii)配置为接纳细长紧固件284的接地突起283、(iv)由两个接地突起286a-286b形成的接地通道285、以及(v)前帽286。所述一组侧壁281a-281d形成配置为接收内壳224的一部分的矩形管,这在图17、20、25、36-37和39-40中最佳地示出。
应理解,公外壳280可使用任何已知的技术(例如注射成型技术、3D打印、铸造、热成型等)从导电材料制成。尤其是,公外壳280可由下述的多种导电塑料制成。从这些导电材料之中的至少一种制造公外壳280可衰减通过***100发出的EMF。此外,为了提高EMF屏蔽效率或增强衰减,公外壳280内的开口被最大限度地减小。但是,应理解,不能消除全部开口,因为电线590必须进入壳体280,并且公端子组件430必须能够连接至母端子800。
密封件270配置为通过与母壳组件620相互作用来帮助密封屏蔽连接器***100。密封件270:(i)位于所述一组侧壁281a-281d上方,并且(ii)在密封护圈282与前帽286之间。密封件270可由柔性不导电材料(例如硅材)制成,或者可由柔性导电材料(例如包含导电颗粒、导电线等的硅材)制成。如图20、25、36-37和39-40所最佳地示出的,密封件270具有延伸到超出密封护圈282和前帽286的外表面282a、286a的外表面270a。这种配置有助于确保密封件270与母壳组件620的内表面的一部分相互作用,有助于防止外部污染物与屏蔽连接器***100的导电元件相互作用和/或干扰。
前帽286包括多个开口286a,其中所述开口286a包括:(i)用于公端子组件430的开口290、(ii)用于高压互锁装置217的开口291、以及(iii)作为前帽耦合装置287的一部分的开口289。前帽286通过前帽耦合装置287可操作地耦合至所述一组侧壁281a-281d,在此实施例中,所述前帽耦合装置287是:(i)从侧壁281b、281d延伸的突起288、以及(ii)作为突起288的接收装置的开口289。如图17所示,通过向前帽286施加力FFC,可将前帽286耦合至所述一组侧壁281a-281d。力FFC必须足以使前帽286的一部分暂时变形,以允许前帽286滑过突起288。在前帽286从变形状态返回到原始或非变形状态时,前帽286的返回可导致一声可听见的声音(例如咔嗒声)。这种可听得见的声音会向组装人员告知前帽286正确地连接至公外壳280;因此,符合行业标准和/或要求(例如USCAR)。
像密封件270一样,前帽286也可由不导电材料(例如热塑性塑料)构成,或者可由导电材料(例如包含导电颗粒、导电线等的热塑性塑料)制成。在某些实施例中,希望至少为前帽286使用不导电材料,以便确保公端子组件430与公外壳280的其余部分隔离。这种隔离有助于确保公端子组件430不会意外地与地或其它异物接触。
由两个接地突起286a-286b形成的接地通道285配置为接收接地引线框276。接地引线框276配置为与公外壳280和紧固件284接触。接地引线框276有助于确保静电荷分布在公外壳280的一部分上,而不仅局限于紧固件284将公外壳280耦合至地的位置。这种配置有助于减少公外壳280中的故障。在一些实施例中,接地引线框276可具有形成在其中的孔或开口,这些孔或开口配置为与从公外壳280的外表面延伸的突起相互作用。在另一个实施例中,接地引线框276可被模制到公外壳280中,而在其它实施例中,接地引线框276可与公外壳280独立地形成并且压入配合到公外壳280中。此外,在其它实施例中,接地引线框276可耦合至紧固件284,可喷涂/刷涂到公外壳280上(例如热喷涂、冷喷涂),焊接(电阻、激光、声波/振动焊接)到公外壳280上,或者热粘接到公外壳280上。
该接地引线框276由导电材料制成,例如金属或在本文中公开的其它材料。可使用的导电材料的例子包括不锈钢、镍、铝、银、金、铜、镀镍铜、镀镍玻璃、钢、锌、黄铜、青铜、铁、铂、铅、钼、钙、钨、锂、锡或其它类似材料。在一些实施例中,接地引线框276可由高导电塑料或其它高导电材料制成。应理解,在某些实施例中,希望接地引线框276与公外壳280相比具有更低电阻,以便确保电流从公外壳280流向接地引线框276、紧固件284,并最终流向地。
B.公内壳
如图2、4、7-14、16、20和25所示,公内壳224具有:(i)主体226、(ii)公内壳插座260、(iii)保持装置214、以及(iv)高压互锁装置217的一部分。主体226包括形成接收器230的一组壁228a-228d,该接收器230配置为接收公端子组件430的一部分和电线590(参见图8和11)。侧壁228a、228b、228d还包括公锁定装置256,在此示例性实施例中,所述公锁定装置256包括:(i)配置为接收公锁定构件300的一部分的锁定构件开口238、以及(ii)多个锁定构件突起234a、234b,它们配置为与公锁定构件300的第一部分310相互作用,以将公端子组件430固定在公壳组件220内。下面将结合图7-14更详细地论述锁定构件开口238和锁定构件突起234a、234b之中的每一个。应理解,公锁定装置256可包括不同的部件布置形式、组合或数量。例如,侧壁228b、228d可包括凹部,该凹部与形成在公锁定构件300上的突起相互作用。在另一些实施例中,公锁定装置256可包括利用磁力、弹簧力、材料偏压力、压缩力或这些力的组合的结构。
如图7-14所示,插座260由一组端子插座侧壁262a-262d和端子插座前壁264形成。侧壁262a-262d与前壁264结合形成碗状插座266。插座266配置为紧密地接收公端子组件430的大部分。这种配置为公端子组件430提供了额外的刚性,并限制了公端子组件430的暴露量。但是,整个公端子组件430没有被壳体224包围。因此,为了便于将公端子430耦合至母端子800,侧壁262a-262d分别具有贯穿其中的公端子开口268a-268d。公端子开口268a-268d贯穿侧壁262a-262d的中间段,并配置为允许公端子组件430的一部分探出或越过侧壁262a-262d,以使公端子组件430能够与母端子800接触。公端子开口268a-268d可构造为使得其尺寸不足以接受组装人员的手指、探针或其它异物的***。
应理解,公端子组件430的一部分探出外表面274的程度越大,该部分与异物意外接触的可能性就越大。因此,公端子组件430的探出外表面274的部分需要平衡这种能力,以便与母端子800形成适当的连接。在本文中公开的设计平衡了这些因素,并且公端子组件430的探出外表面274的部分小于2毫米,优选小于0.5毫米。与公端子开口268a-268d的长度相比,公端子组件430的探出外表面274的部分小于该长度的8%,优选小于该长度的4%。
公内壳224配置为与公端子组件430接触,因此公内壳224应由不导电材料(例如PA、PPA、PE、PBT、PP、PVC、其它热塑性塑料或其它类似的聚合物和/或塑料)形成。应理解,所选择的不导电材料应能够充分隔离端子组件430,即使在大电流载荷流过端子组件430时也应如此。如上文以及本申请的其它部分所述,公内壳224可使用任何适当的方法形成,例如注射成型技术、3D打印、铸造、热成型或任何其它类似技术。
在其它实施例中,插座260和公端子开口268a-268d可具有不同的构造,以容纳不同形状的公端子组件430。例如,插座260可具有细长矩形构造,以接收在图51中示出并在PCT专利申请PCT/US2019/036010的图59-68中说明的公端子组件。此外,在PCT专利申请PCT/US2019/036010的这个实施例中,端子接收器没有位于侧壁的中间段内的公端子开口,因为侧壁没有接触臂。或者,插座260可具有基本上为圆形的构造,以接收在图54中示出并在PCT专利申请PCT/US2019/036010的图87-96中说明的公端子组件。在另一些实施例中,插座260可以是三角形、六边形或任何形状。
公内壳224的保持装置214配置为帮助将公端子组件430保持在公内壳224内。具体而言,保持装置214包括:(i)电线接收器215,其直径等于或稍大于包围电线590的涂层592a的外径、以及(ii)配置为与从侧壁228a、228c延伸的突起相互作用的耦合机构216。保持装置214有助于防止电线590在公端子组件430或电线590耦合至公端子组件430的区域上施加应力。保持装置214由不导电材料制成,并且通常由硬塑料形成。
内壳224的高压互锁装置217设计用于在向端子430、800供电时防止端子430、800暴露于锻造主体。具体而言,高压互锁装置217作为由任何数量的类似开关组成的电路回路中的开关,在这些开关之中的任何一个接通时,会中断流过整条回路的电流。该电路的断开是向控制装置发出的一个信号,以使控制装置动作从而切断***100的供电。换句话说,在公端子组件430正确连接在母端子800内之前,***100不向端子430、800供电。典型情况下,在连接器***设计用于处理超过100伏的电压时,需要高压互锁装置217。因此,在本文中公开的***100具有高压互锁装置217,因为它设计用于处理超过100伏的电压。在美国专利7,084,361、7,586,722、7,641,499和8,597,043中公开了高压互锁装置的更多细节,这些专利的内容通过整体引用结合在此。
在该***100中,内壳224的高压互锁装置217包括形成多个高压互锁接收器219a、219b的一组侧壁218。其中多个高压互锁接收器219a、219b中的每个高压互锁接收器配置为接收多个高压互锁突起690a、690b之中的一个高压互锁突起,其中所述多个突起690a、690b从母内壳621延伸。另外,多个高压互锁接收器219a、219b包含在高压互锁接收器219a、219b之间延伸的金属元件。在公端子组件430正确连接在母端子800内时,该金属元件与包含在多个高压互锁突起690a、690b内的电线形成闭合电路。闭合该电路允许向端子430、800供电。应理解,除非该电路闭合,否则不会向端子430、800供电。如上文所述,这有助于在向端子430、800供电时防止异物与这些端子接触。应理解,作为在本文中公开的互锁装置217的补充或替代,可使用其它类型的高功率互锁装置。在美国专利7,084,361、7,586,722、7,641,499和8,597,043中说明了这种互锁装置。高压互锁接收器219a、219b和高压互锁突起690a、690b由不导电材料制成,并且通常由硬塑料形成。
C.公端子组件
图2-14、16-20、25、35-40和42-43提供了第一实施例的公端子组件430的各种视图,而图49-55中示出了公端子组件的其它实施例。在第一实施例中,公端子组件430包括弹簧构件440a和公端子470。公端子470包括公端子主体472和公端子连接构件或连接片474。所述公端子主体472包括:(i)第一或前公端子壁480、(ii)一组公端子侧壁482a-482d、以及(iii)第二或后部公端子壁484。这些壁480、482a-482d的组合形成弹簧接收器486。弹簧构件440a包括一组弹簧构件侧壁442a-442d和后弹簧壁444。
请参考图5-6,弹簧构件侧壁442a-442d的配置分别包括:(i)第一或弧形弹簧段448a-448d、(ii)第二弹簧段、底部弹簧段、或中间弹簧段450a-450d、以及(iii)第三段或弹簧臂452a-452h。弧形弹簧段448a-448d在后弹簧壁444与底部弹簧段450a-450d之间延伸,并使底部弹簧段450a-450d基本上垂直于后弹簧壁444。换句话说,底部弹簧段450a-450d的外表面基本上垂直于后弹簧壁444的外表面。
底部弹簧段450a-450d位于弧形段448a-448d与弹簧臂452a-452h之间。如图5-6所示,底部弹簧段450a-450d不是彼此连接的,因此在弹簧构件440a的底部弹簧段450a-450d之间形成中间段间隙。这些间隙有助于弹簧臂452a-452h的全方向扩张,这有助于公端子470与母端子800之间的机械耦合。弹簧臂452a-452h从弹簧构件440a的底部弹簧段450a-450d向远离后弹簧壁444的方向延伸,并终止于自由端446。弹簧臂452a-452h大致与底部弹簧段450a-450d共面,因此弹簧臂452a-452h的外表面与底部弹簧段450a-450d的外表面共面。与在PCT/US2018/019787的图4-8中公开的弹簧臂31不同的是,弹簧臂452a-452h的自由端446没有曲线部件。相反,弹簧臂452a-452h具有基本平坦的外表面。这种配置是有益的,因为它确保与弹簧440a相关的力是基本上垂直于公端子主体472的自由端488施加的。相比之下,在PCT/US2018/019787的图4-8中公开的弹簧臂31的曲线部件不按这种方式施加力。
像底部弹簧段450a-450d一样,弹簧臂452a-452h彼此不连接。换句话说,有在弹簧臂452a-452h之间延伸的弹簧臂开口。由于有弹簧臂开口和弹簧指孔口,各个弹簧指452a-452h彼此不连接,或者不连接至除了底部弹簧段450a-450d之外的结构。这种配置允许弹簧臂452a-452h的全方向运动,这有助于公端子470与母端子800之间的机械耦合。在其它实施例中,弹簧臂452a-452h可耦合至其它结构,以限制它们的全向扩张。各个弹簧臂452a-452h和开口的数量及宽度可以变化。此外,各个弹簧臂452a-452h的宽度通常彼此相等;但是,在其它实施例中,弹簧臂452a-452h之中的一个可比其它弹簧臂宽。
弹簧构件440a通常由单片材料(例如金属)形成。因此,弹簧构件440a是单件式弹簧构件440a,或者具有一体形成的构造。尤其是,以下构造是一体形成的:(i)后弹簧壁444、(ii)曲线段448a-448d、(iii)底部弹簧段450a-450d、以及(iii)弹簧指452a-452h。为了一体地形成这些构造,弹簧构件440a通常是使用模制成型工艺形成的。模制成型工艺机械地迫使弹簧构件440a成形。如在下文和PCT/US2019/036010中更详细地论述的,在弹簧构件440a由平金属片形成、安装在公端子472内并连接至母端子800、并且承受高温的情况下,弹簧构件440a在接触臂494a-494h上施加向外的弹簧热力STF,其中的部分原因是弹簧构件440a试图恢复到平金属片形态。但是,应理解,也可利用形成弹簧构件440a的其它方式,例如铸造或使用添加制造工艺(例如3D打印)。在其它实施例中,弹簧构件440a的构造可以不是由单件形成或一体形成的,而是由焊接在一起的独立部件形成的。
图48A-48B示出了弹簧构件440b的一个不同实施例的视图,该弹簧构件440b配置为与公端子470的第一实施例结合工作。第一实施例与第二实施例之间的主要区别包括对弹簧构件440a的构造的两个改变,这些改变包括:(i)凹部439和相关的加强肋441、以及(ii)底部弹簧段450a-450d的宽度。如PCT/US2019/036010所述,弹簧构件440a的构造的这些变化改变了与弹簧440a相关的力。具体而言,弹簧偏压力SBF是在公端子组件430***在母端子800内时由弹簧构件440a施加的抵抗弹簧构件440a的自由端446向内偏转的力量。具体而言,由于公端子主体472的外表面的一部分稍大于母端子800的内部,因此在公端子组件430***期间会发生这种向内偏转。因此,在公端子组件430***到母端子800中时,外表面的一部分被朝着公端子470的中心490压迫。外表面上的这个向内的力使弹簧构件440a的自由端446向内(即,朝中心490)移动。弹簧构件440a通过提供弹簧偏压力SBF来抵抗这种向内的位移。此外,如PCT/US2019/036010所述,与弹簧构件440b的第二实施例相比,弹簧构件440a的第一实施例具有较大的***力,因而具有较大的弹簧偏压力SBF。
图4、7-14和16-25示出了公端子470的第一实施例。如上文所述,公端子470的第一实施例包括公端子主体472和公端子连接片474。具体而言,公端子连接片474耦合至公端子主体472,并且配置为接收将公端子组件430连接至屏蔽连接器***100外部的装置(例如交流发电机)的结构(例如引线或电线,如图8和11所示)的一部分。电线590通常焊接到连接片474上;但是,本公开考虑了将电线590连接至连接片474的其它方法(例如将电线590形成为连接片474的一部分)。
如图2、8、11、20、25和42-43所示,所述一组公端子侧壁482a-482d彼此耦合,并且通常形成矩形棱柱。这组公端子侧壁482a-482d的配置包括:(i)通常具有“U形”构造的侧壁部分492a-492d、(ii)接触臂494a-494h、以及(iii)多个接触臂开口496a-496l。如图2、5-6和42所最佳地示出的,侧壁部分492a-492d基本上是平面的,并且具有U形构造。该U形构造由三段基本上平直的段形成,其中第二或中间段500a-500d的一端耦合至第一或端部段498a-498d,另一端耦合至第三或相对的端部段502a-502d。接触臂494a-494h:(i)从侧壁部分492a-492d的中间段500a-500d的一部分延伸,(ii)向远离后公端子壁484的方向延伸,(iii)横跨接触臂开口496a-496l的一部分,并且(iv)在公端子前壁480附近终止。这种构造与PCT/US2018/019787中的图9-15、18、21-31、32、41-42、45-46、48和50所示的端子构造相比是有益的,因为这使得:(i)总长度较短,这意味着形成这种构造需要的金属材料较少,并且公端子470可安装在较窄的受限空间内,(ii)载流能力较高,(iii)更易组装,(iv)结构刚性提高,因为接触臂494a-494h位于第一公端子侧壁部分492a-492d内,(iv)获得有关PCT/US2019/036010公开的益处,以及(v)获得本文所公开的或本领域普通技术人员可从本公开推断出的其它有益特征。
所述一组接触臂开口496a-496l是与公端子侧壁482a-482d的中间部分500a-500d一体形成的。接触臂开口496a-496l沿着接触臂494a-494h的横向长度延伸,以形成使接触臂494a-494h不横向连接至以下构造的结构:(i)另一个接触臂494a-494h或(ii)除了接触臂494a-494h所耦合的公端子侧壁部分492a-492d的一部分之外的结构。另外,接触臂开口496a-496l与弹簧臂开口对准。这种开口构造形成与接触臂494a-494h数量相同数量的弹簧臂452a-452h。换句话说,图5-6示出了八个弹簧臂452a-452h和八个接触臂494a-494h。另外,这些附图表明弹簧臂452a-452h的宽度基本上与接触臂494a-494h的宽度相匹配。应理解,在其它实施例中,弹簧臂452a-452h的数量可能与接触臂494a-494h的数量不匹配。例如,弹簧臂452a-452h的数量可较少。
接触臂494a-494h以向外的角度朝远离后公端子壁484的方向延伸。尤其是,在公端子侧壁492a-492d的一部分的外表面与接触臂494a-494h的第一部分的外表面之间,所述向外的角度可在0.1度和16度之间,优选在5度和12度之间,最优选在7度和8度之间。在多个附图中示出这个向外的角度,但是结合图25、36-37、39和40能够最佳地看出这个向外的角度。当公端子组件430***到母端子800内时,这种构造允许母端子800使接触臂494a-494h向内并朝向公端子470的中心490偏转或移位。在图39-40中以及包含在PCT/US2019/036010中的其它附图中最佳地示出了这种向内偏转。这种向内偏转通过确保接触臂494a-494h与母端子800接触而有助于确保产生适当的机械和电连接。
如图5-6、20、36-37和39-40所示,接触臂494a-494h的末端布置为:(i)在由U形侧壁部分492a-492d形成的孔口内,(ii)在弹簧接收器486内,(iii)基本上平行于公端子侧壁492a-492d,并且(iv)在弹簧构件440a***到弹簧接收器486内时,与弹簧臂452a-452h的平坦外表面接触。这种构造与PCT/US2018/019787中的图3-8所示的构造相比是有益的,因为公端子组件430的组装人员不必施加很大的力来使接触臂494a-494h的大部分向外变形以接收弹簧构件440a。在PCT/US2018/019787的图6中最佳地示出了这种必要的变形,这是由于接触臂11的倾斜以及弹簧臂31的外表面和接触臂11的内表面彼此相邻并且在它们间没有间隙导致的。与PCT/US2018/019787中的图3-8相比,本申请的图6、37-38、40、43和46示出了在弹簧构件440a的外表面与接触臂494a-494h的内表面之间形成有间隙。因此,将弹簧构件440a***到弹簧接收器486中需要的力很小,因为组装人员在***弹簧440a期间不必迫使接触臂494a-494h显著变形。
公端子470通常由单片材料(例如金属)形成。因此,公端子470是单件式公端子470,并且具有一体形成的构造。为了一体地形成这些构造,公端子470通常是使用冲切工艺形成的。但是,应理解,也可利用形成公端子470的其它方式,例如铸造或使用添加制造工艺(例如3D打印)。在其它实施例中,公端子470的构造可以不是由单件形成或一体形成的,而是由焊接在一起的独立部件形成的。在形成公端子470时,应理解,可在公端子470内形成任何数量(例如在1和100之间)的接触臂494a-494h。
将弹簧构件440a置于公端子组件430内需要通过多个步骤或阶段完成。图5提供了处于分解状态SD的公端子组件430的第一实施例,图6提供了处于部分组装好的状态SP的公端子组件430的第一实施例,图8提供了处于组装好的状态SA的公端子组件430的第一实施例。在图5中示出了组装公端子组件430的第一阶段,其中前公端子壁480处于打开或平坦位置PO,并且弹簧构件440a与公端子470分离。在该打开位置PO,前公端子壁480基本上与公端子侧壁482c共面。公端子470的这种形态露出了弹簧接收器486,并使公端子470处于准备接收弹簧构件440a的状态。在图6中示出了组装公端子组件430的第二阶段,其中前公端子壁480处于打开或水平位置PO,并且弹簧构件440a被置于或***到弹簧接收器486内。为了达到***状态,向弹簧构件440a施加了***力FI,以将弹簧构件440a***到弹簧接收器486中。***力FI施加在弹簧构件440a上,直到第二或后公端子壁484处于与后弹簧壁444相邻的位置,公端子470的自由端488基本上与弹簧构件440a的自由端446对准,并且公端子侧壁482a-482d的一部分处于与弹簧构件侧壁442a-442d的一部分相邻的位置。
在图8中示出了组装公端子组件430的第三阶段,其中:(i)前公端子壁480是封闭或竖直的PCL,并且(ii)弹簧构件440a被置于弹簧接收器486内。为了封闭前公端子壁480,向公端子壁480上施加了向上的力,以使其围绕其接缝弯曲,从而使其处于与侧壁482a-482d相邻的位置。在前公端子壁480处于适当位置之后,将顶部边缘耦合(例如焊接)至公端子主体472的侧壁480。在此,前公端子壁480的封闭或竖直PCL确保弹簧构件800保持在公端子470内。应理解,在其它实施例中,前公端子壁480可省略,可不具有贯穿其中的防触探针开口510,可不从侧壁482a-482d完整地延伸(例如从任何侧壁482a-482d部分地延伸),或者可以是耦合至两个侧壁482a-482d的单独部件。
D.公端子在公内壳内的耦合
图4和7-12示出了公端子组件430在公内壳224内的定位,该定位操作是通过多个步骤或阶段进行的,以将公端子组件430从未就位位置PUS移动至就位位置PS。在图7-9中示出这个过程的第一步,首先使用公固定装置239将公端子组件430固定在插座260内。此示例性实施例中的固定装置239包括固定臂240。在公端子组件430上施加的第一***力FI导致固定臂240与公端子组件430的前公端子壁480相互作用。这种相互作用会导致固定臂240向外并朝向前公壳主体226的侧壁228b、228d弹性变形,并进入固定臂间隙244。将固定臂240的一部分置于固定臂间隙244内会增大开口的尺寸,并允许公端子组件430***到插座260中。应理解,组装人员必须施加足够的***力FI以使固定臂240弹性变形。若施加的***力不足,则组装人员不能使固定臂240弹性变形;因此,组装人员不能将公端子组件430置于公壳组件220内。此外,应理解,固定臂突起242的宽度、固定臂240的长度、固定臂240的厚度以及固定臂240的材料会改变将公端子组件430耦合至公壳组件220所需的***力FI的大小。
图10-12示出了此过程的下一个步骤,这个步骤是在组装人员在公端子组件430上施加第二***力FI时发生的,这导致:(i)前公端子壁480贴靠前壁264的内表面272,(ii)接触臂494a-494h处于公端子开口268a-268d内。此时,由于固定臂240可配装到形成在公端子470的后公端子壁484内的固定臂接收器476中,因此固定臂240可返回到其原始或非变形状态。在固定臂240从变形状态返回到原始或非变形状态时,固定臂240的返回可导致一声可听见的声音(例如咔嗒声)。这种可听得见的声音会向组装人员告知公端子组件430正确地连接在公壳组件220内;因此,符合行业标准和/或要求(例如USCAR)。一旦固定臂240返回到其初始状态,公端子组件430就在公内壳224内完全就位。
图13-14示出了此过程的最后一步,这一步是在组装人员在公锁定构件300上施加锁定力FL时发生的。在公锁定构件300上施加锁定力FL会导致公锁定构件300的第一部分310向外弹性变形,从而越过公锁定构件突起234a、234b。同时,在公锁定构件300上施加锁定力FL不会导致公锁定构件300的第二部分以与第一部分310相同的方式弹性变形。由于公内壳224的构造,第一部分310以不同于第二部分的方式弹性变形。具体而言,第一部分310抵靠侧壁228b、228d的外表面行进,并且必须越过锁定构件突起234a、234b,而第二部分抵靠侧壁228b、228d的内表面行进,并且不必越过任何锁定构件突起234a、234b。
一旦公锁定构件300越过第二公锁定构件突起234b,公锁定构件300的第一部分310就会返回到其原始或非变形状态。在公锁定构件300从变形状态移动到非变形状态时,公锁定构件300的第一部分部310的返回可引起一声可听见的声音(例如咔嗒声)。这种可听得见的声音会向组装人员告知公锁定构件300正确地连接至公内壳224;因此,符合行业标准和/或要求(例如USCAR)。此外,在公锁定构件300正确地连接至公壳组件220时(参见图12),第二部分位于固定臂间隙244内。将第二部分置于固定臂间隙244内可确保在不损坏壳体220的前提下无法将公端子组件430从公壳组件220移除,因为固定臂间隙244被第二部分占据,因而固定臂240不能弹性变形到固定臂间隙244内。此时,公端子组件430处于就位和锁定位置PSL,其中公端子430正确地耦合至公壳组件220。
在公锁定构件300正确地连接至公壳组件220时,公锁定构件300还可将公锁定构件300的一部分(未示出)置于公端子组件430的后面。公锁定构件300的这个部分可类似于结合PCT/US2019/36070的图2、19-20和25-29示出并说明的副锁。这个附加的副锁可帮助进一步将公端子组件430固定到公内壳224上,并且可减少公端子组件430受到的振动力。在另一些实施例中,可利用附加的锁定构造来将公端子430锁定在公端子壳体220内。
若不能将公端子组件430从公壳组件220断开,则组装人员就很难在不潜在地损害公壳组件220的完整性的前提下将电线590耦合(例如焊接)至公端子组件430。但是,还有需要这种功能的替代实施例。例如,可将电线590耦合至公端子组件430,然后可使用注射成型或添加制造工艺在公端子组件430周围形成壳体。在另一个示例中,如果使用一种不同的方法将电线590连接至公端子组件430(例如推入附接方法),那么公壳组件220可能不一定必须是可分解的。在另一些实施例中,公壳220可配置为提供辅助锁定部件,例如结合PCT/US2019/36070中的母壳说明的部件712。
图1-4、7-12和30-49示出了公连接器组件200具有直线型构造。换句话说,公端子组件430的一部分基本上平行于电线590布置。在将公连接器组件200耦合至母连接器组件600时,组装人员会施加基本上平行于电线590的耦合力FC。如上文所述,公连接器组件200也可具有其它构造。例如,公连接器组件200的总体形状可基本上是“L形”的。在其它实施例中,公连接器组件200的总体形状可以在直线形和L形之间。
E.电缆应变消除组件
图2、4、16-17、20、23、25、36-37和39-40示出了应变消除组件300的视图,该应变消除组件300配置为:(i)吸收或抑制施加到电缆590上的应力或应变,并且(ii)密封壳体280的后部,以帮助最大限度地提高外壳280的屏蔽效应的效率。为了实现这一点,应变消除组件550利用电缆密封件552和护圈554。电缆密封件552配置为套在电缆上,并与电缆或电线590的外涂层592a相互作用。电缆密封件552可由柔性不导电材料(例如硅材)制成。
电缆密封件552有助于吸收可能施加到电缆590上的力。护圈554具有配置为将电缆密封件552保持在正确位置的后壁556。像密封件270和前帽286一样,护圈554也可由不导电材料(例如热塑性塑料)构成,或者可由导电材料(例如下文中论述的任何材料)制成。在某些实施例中,希望至少为护圈554使用导电材料,以帮助最大限度地提高壳体280的屏蔽效应的效率。
护圈554配置为通过护圈耦合装置556耦合至所述一组侧壁281a-281d。具体而言,此实施例中的护圈耦合装置556是:(i)从侧壁281b、281d延伸的突起558、以及(ii)作为突起558的接收装置的开口559。如图2、4、16-17、20、23、25、36-37和39-40所示,可通过向护圈554施加力FFC而将护圈554耦合至所述一组侧壁281a-281d。力FFC必须足以使护圈554的一部分暂时变形,以允许护圈554滑过突起558。在护圈554从变形状态返回到原始或非变形状态时,护圈554的返回可导致一声可听见的声音(例如咔嗒声)。这种可听得见的声音会向组装人员告知护圈554正确地连接至公外壳280;因此,符合行业标准和/或要求(例如USCAR)。
F.护罩和固定构件
图1-4、18、20、25、36-37和39-40示出了护罩330和固定构件332。护罩330配置为与公外壳280电接触和机械接触,并且设计为至少遮盖电缆590的一部分。优选护罩330遮盖整条电缆,并形成端到端的电接地。固定构件332可以是棘轮型带,或者可具有将带的两端耦合在一起的压接型连接器。固定构件332配置为配装在突起286a、286b之间以及接地引线框276上方。这种配置有助于确保从紧固件284延伸至以下部件的适当接地路径:i)接地引线框276、ii)公外壳280、以及iii)护罩330,这是通过带或固定构件332实现的。
护罩330和固定构件332均可由导电材料(例如金属或下文说明的任何导电材料)制成。应理解,护罩330可由机织或编织金属材料制成,或者可由柔性导电塑料制成。具体而言,护罩330和固定构件332可由不锈钢、镍、铝、银、金、铜、镀镍铜、镀镍玻璃、钢、锌、黄铜、青铜、铁、铂、铅、钼、钙、钨、锂、锡或其它类似金属制成。这种设计对于由交变电流产生的高能电磁场可能是最有效的。
G.保护构件
图1-4、18、20、25、36-37和39-40示出了保护构件340。保护构件340配置为套在护罩330上,并且设计用于保护护罩330免受各种元件和异物的影响。保护构件34由不导电材料(例如橡胶或热收缩材料)制成。这有助于将护罩330与包含在***内的其它电气***隔离。
II.母连接器组件
图1-2和26-40提供了母连接器组件600的各种视图。母连接器组件600包括:(i)母壳组件620、(ii)母端子800、以及(iii)防触探针780。像公壳组件220一样,母壳组件620也具有复杂的几何形状,带有多个凹部和突起。尤其是,母壳组件620具有:(i)由导电材料制成的母外壳623、以及(ii)由不导电材料制成的母内壳621。
A.母外壳
母外壳623包括:(i)安装凸缘670、(ii)由一组侧壁672a-672d形成的主体671、以及(iii)母壳耦合装置674。安装凸缘670具有基本上为矩形的形状,并且包括多个贯穿其中的开口675,其中开口675配置为接收细长紧固件,以使安装凸缘670能够耦合至装置(例如交流发电机、配电***、起动器等)。如图30和32所示,安装凸缘670与主体671一体形成。主体671及其侧壁672a-672d配置为形成外壳接收器676,该外壳接收器676设计成用于接收:(i)母内壳621的一部分、以及(ii)公壳220的一部分(参见图39-40)。在母内壳621被正确地置于外壳接收器676内时,母连接器组件处于完全就位位置PFS。主体671也与母壳耦合装置674的一个部件一体形成。具体而言,主体671与壳体接收器675(参见图28)一体形成,该壳体接收器675配置为接收细长紧固件630,以将母内壳621耦合至母外壳623。
应理解,母外壳623可使用任何已知的技术(例如注射成型技术、3D打印、铸造、热成型等)从导电材料制成。尤其是,母外壳623可由下述的多种导电塑料制成。从这些导电材料之中的至少一种制造母外壳623可衰减通过***100发出的EMF。
B.母内壳
母内壳621进一步包括主体640和接口区域680。主体640包括一组侧壁642a-642d,这组侧壁642a-642d形成配置为接收母端子组件800的母内壳插座653(参见图29-34)。母壳组件620的侧壁642a-642d之中的至少一个具有用于在公端子430***期间使接触臂494a-494h移位的装置。请参考图34,母壳组件620的侧壁642a-642d包括内段651,该内段651设计为在公端子组件200***母壳组件620的插座653期间与公端子430的接触臂494a-494h的一部分滑动接合,如下文所详述。内段651相对于侧壁642a-642d的外表面以内角α成角度或倾斜。在此示例性实施例中,内角α在0.01度和15度之间,优选在1度和7度之间,最优选为5度。此外,内角α基本上是恒定的。在操作人员(例如工人或机器人)将公连接器组件200***母连接器组件600的接收器814中时,该成角度的内段651用于在这两个部件滑动接合时向内压缩接触臂494a-494h。
如在图34中最佳地示出的,成角度的内段651包括最前面的前部658和最后面的后部654,这两部分限定了内段651的长度。最前面的部分658和最后面的部分654从母壳组件620的前缘620a凹入。在母端子***座653接收时,最后面的部分654处于与母端子800的最前面的边缘818相邻的位置。此外,如图33所示,由于其成角度的构造,成角度的内段651具有在内段651的第一边缘660a的最前面的部分658与内段651的第一边缘660b的相对的最前面的部分658之间延伸的前部宽度657。前部宽度657与在内段651的第一边缘662a的最后面的部分654与内段651的第一边缘662b的相对的最后面的部分654之间延伸的内段651的后部宽度661相比大约大1%至15%。换句话说,内段的前部宽度657大于内段的后部宽度661,这有助于在公连接器组件200滑动***母连接器组件600的插座653中时将接触臂494a-494h向内压缩。
请再次参考图33和34,成角度的内段651的最后面的部分654至少布置为与母端子800的内表面822共面,并且优选位于内表面822的内侧。换句话说,内段的后部宽度661小于在一个侧壁812b的内表面822的最前面的部分818与一个侧壁812d的内表面822的相对的最前面的部分818之间延伸的前接收器宽度811。在此示例性实施例中,后部宽度661可比接收器宽度811小0.6毫米。
应理解,在其它实施例中,内段651的倾斜或成角度的构造可以不是恒定的,可以不从壳体620的前缘凹入,其尺寸可以不同,并且内段651在壳体620内可以不是连续的;相反,它可以是不连续的,因此只存在于某些位置。还应理解,内段651通常由与母壳的其余部分相同的材料形成,例如聚合物(例如尼龙或塑料)。使用聚合物材料是有益的,因为与金属接触臂494a-494h和金属母端子800之间的摩擦相比,金属接触臂494a-494h与聚合物材料之间的摩擦较小。在替代实施例中,可使用涂层、衬层或其它材料内衬或涂覆在内表面652上,以减小与接触臂494a-494h的摩擦。
如附图(包括图26)所示,接收器630从侧壁642b、642d向外延伸。在所示的实施例中,细长紧固件630穿过接收器630并进入开口675,以将母内壳621耦合至母外壳623。母内壳621配置为与母端子800接触,因此母内壳621应由不导电材料(例如PA、PPA、PE、PBT、PP、PVC、其它热塑性塑料或其它类似的聚合物和/或塑料)形成。应理解,所选择的不导电材料应能够充分隔离端子800,即使在大电流载荷流过端子800时也应如此。如上文以及本申请的其它部分所述,母内壳621可使用任何适当的方法形成,例如注射成型技术、3D打印、铸造、热成型或任何其它类似技术。
C.母端子
图2、28-30、32、33-34、36-37和39-40示出了母端子800的各种视图。母端子800包括:(i)母端子主体810、以及(ii)母端子连接片816。连接片816直接连接至母端子主体810,并且配置为连接至屏蔽连接器***100外部的结构(例如散热器风扇)的一部分。母端子主体810具有管状构造,并且由一组母端子侧壁812a-812d组成,这组母端子侧壁812a-812d彼此耦合以形成大致矩形的形状。具体而言,这组母端子侧壁812a-812d之中的一个母端子侧壁812a:(i)基本上平行于这组母端子侧壁812a-812d之中的另一个母端子侧壁812c,并且(ii)基本上垂直于这组母端子侧壁812a-812d之中的两个母端子侧壁812b、812d。母端子主体810限定母端子接收器814。母端子接收器814设计并配置为在公端子470***母端子接收器814时以电气和机械方式耦合至公端子470的一部分。
母端子800通常由单片材料(例如金属)形成。因此,母端子800是单件式母端子800,并且具有一体形成的构造。尤其是,连接片816与母端子主体810一体形成,具体而言是与一个母端子侧壁812c一体形成。为了一体地形成这些构造,母端子800通常是使用冲切工艺形成的。但是,应理解,也可利用形成母端子800a的其它方式,例如铸造或使用添加制造工艺(例如3D打印)。在其它实施例中,母端子800的构造可以不是由单件形成或一体形成的,而是由焊接在一起的独立部件形成的。
D.母端子在母壳内的耦合
图29-32示出了母端子800在母壳组件620内的定位和耦合。母端子800在母壳组件620内的耦合是通过多个步骤或阶段进行的,这将母端子800从未就位位置PUS移动到就位位置PS。此过程的第一步首先使用母固定装置647将母端子800固定在母壳组件620内。此示例性实施例中的固定装置647包括母固定臂648。第一***力FI使固定臂648与母端子800的最前面的部分818相互作用。这种相互作用会导致固定臂648向外并朝向侧壁642b、642d弹性变形。具体而言,固定臂648会弹性变形进入固定臂间隙650。将固定臂648置于固定臂间隙650内会允许母端子800***母壳组件620中。应理解,组装人员必须施加足够的***力FI以使固定臂648弹性变形。若施加的***力FI不足,则组装人员不能使固定臂648弹性变形;因此,不能将母端子800置于母壳组件620内。还应理解,固定臂648的长度、固定臂648的厚度和固定臂648的材料会改变将母端子800耦合至母壳组件620所需的***力FI的大小。
将母端子800耦合在母壳组件620内的过程的下一步发生在组装人员在母端子800上施加第二***力FI时,这会导致:(i)母端子800的最前面的部分818贴靠内段651的最后面的部分654,(ii)母端子800的最后面的部分820贴靠固定臂648。此时,由于固定臂648可配装到母端子800的最后面的部分654中,因此固定臂648可返回到其原始或非变形状态。在固定臂648从变形状态返回到原始或非变形状态时,固定臂648的返回可导致一声可听见的声音(例如咔嗒声)。这种可听得见的声音会向组装人员告知母端子800正确处于母壳组件620内;因此,符合行业标准和/或要求(例如USCAR)。此外,如图15-26所示,母壳组件620可正确地处于母壳组件620内,同时母锁定构件700仅连接至第一锁定构件突起644a。这是因为母锁定构件700不向上延伸到超过侧壁642c的内表面656的位置(参见图20)。一旦固定臂648返回到其初始或非变形状态并且母壳组件620可被正确地置于母壳组件620内,母壳组件就处于就位位置PS。
虽然将母端子800从母壳组件620断开的能力是有益的,因为这使得制造更容易且更廉价,但是这个功能可为具有其它构造的连接器提供更大的益处。例如,若母端子80连接至电线而不是利用接线柱816;那么这种断开功能可提供更大的益处,因为客户在不会潜在地损害公壳620的完整性的前提下很难将电线890耦合(例如焊接)至母端子800。不过,还有允许不要求具有分解母壳组件620的能力的替代实施例。例如,壳体620可使用注射成型或添加制造工艺在母端子800周围形成。在另一些实施例中,母壳620可配置为提供如PCT/US2019/36070所述的辅助锁定部件(参见部件712)。
E.防触探针
防触探针配置为配装在母端子800内,并用于减少异物(例如人的手指)与母端子800接触的机会。因此,内表面822与防触探针的最外边缘782之间的距离小于10毫米,优选小于6毫米。防触探针开口510的形状配置为基本上与防触探针780的形状相匹配。这些形状的匹配有助于确保防触探针780向防触探针开口510正确***。此外,防触探针与开口780和510的匹配和尺寸设计可减少公连接器组件200与母连接器组件600之间的振动。这些部件之间的振动的减少可有助于减少屏蔽连接器***100的故障。
在替代实施例中,防触探针780和开口510可具有不同的构造,包括不同的形状。防触探针270通常由与母壳620相同的材料形成,这种材料是不导电材料(例如塑料或尼龙)。在其它实施例中,防触探针780可由其它材料形成。但是,为了使防触探针780按预期的方式工作,该材料不应是高导电性的,因为这样的材料会将电流从母端子800传递至探针270;因此这使防触探针780的作用之一不能实现。此外,应理解,不只一个防触探针可与单个公端子组件430结合使用。
III.公连接器组件与母连接器组件的耦合
图35-40示出了公连接器组件200与母连接器组件600的耦合。具体而言,连接器组件200、600最初时处于分离或脱离位置PD,在该位置,连接器组件200、600不彼此机械或电接触。在脱离状态PD中,组装人员在公连接器组件200上施加耦合力FC,以迫使公连接器组件200朝母连接器组件600移动。这个力导致连接器组件200、600移动到中间位置PI(参见图35-37)。在这个中间位置PI:(i)公内壳224的侧壁228a、228c与母壳组件620的侧壁642b、642d接触,并且(ii)接触臂494a-949h处于与母壳组件620的内段651接触的位置。但是,在这个中间位置PI,公连接器组件200未通过机械或电气方式耦合至母连接器组件600,因为组件200、600未彼此完全接合。
组装人员从中间位置PI继续在公连接器组件200上施加耦合力FC,以迫使公连接器组件200朝母连接器组件600移动。这个力导致连接器组件200、600移动到连接位置PC(参见图38-40)。随着连接器组件200、600从中间位置PI移动到连接位置PC,接触臂494a-494h被压向公端子470的中心490(比较图36-37和图39-40)。接触臂494a-494h的向内压缩又导致弹簧臂452a-452h朝着公端子470的中心490向内变形。如上文所述,弹簧构件440抵抗这种向内压缩,并在接触臂494a-494h上施加向外的弹簧偏压力。在连接位置PC,公连接器组件200与母连接器组件600通过机械和电气方式耦合。
此外,在连接位置PC,以下部件处于母壳623内:(i)母内壳621的至少一部分、(ii)公内壳224的至少一部分、(iii)公外壳280的至少一部分、(iv)公端子470的至少一部分、(v)弹簧构件440a的至少一部分,以及(vi)母端子800的至少一部分。换句话说,在连接位置,母内壳621的至少一部分、公内壳224的至少一部分、公外壳280的至少一部分、公端子470的至少一部分、弹簧构件440a的至少一部分以及母端子800的至少一部分位于母外壳623内。而且,在连接位置PC,以下部件处于母内壳621内:(i)公内壳224的至少一部分、(ii)公端子470的至少一部分、(iii)弹簧构件440a的至少一部分、以及(iv)母端子800的至少一部分。换句话说,在连接位置,公内壳224的至少一部分、公端子470的至少一部分、弹簧构件440a的至少一部分以及母端子800的至少一部分位于母内壳621内。此外,在连接位置PC,公端子470的至少一部分和弹簧构件440a的至少一部分位于母端子800内。换句话说,在连接位置,公端子470的至少一部分和弹簧构件440a的至少一部分位于母端子800内。此外,在连接位置PC,公端子470的至少一部分和弹簧构件440a的至少一部分位于公内壳224内。此外,公端子470和弹簧构件440a的大部分延伸到公外壳280之外。
如图36-37和39-40所示,屏蔽连接器***100包括:(i)由高导电材料制成的第一组结构(例如端子430、800),所述第一组结构基本上被由不导电材料制成的第二组结构(例如内壳224、621)包围;(ii)第二组结构(例如内壳224、621)基本上被第三组结构(例如外壳280、623)包围;(iii)第三组结构(例如外壳280、623)被第四结构(例如护罩330)部分地包围,以及(iv)第四结构基本上被第五结构(例如保护构件340)包围。
由于图41的曲线图所示的原因,公连接器组件200和母连接器组件600优于在PCT/US2018/019787中说明的连接器。具体而言,***力在Y轴上绘出,***距离在X轴上绘出。屏蔽连接器***100由实线950示出,而在PCT/US2018/019787中说明的非屏蔽连接器由虚线952示出。两个连接器的线在点954和956之间相等,因为这些线表示连接器从断开位置PD移动到中间位置PI。在点956处,屏蔽连接器***100的***力开始增大,因为接触臂494a-494h被内段651向内压迫。在PCT/US2018/019787中公开的连接器的***力在点956处未开始增大,因为接触臂的替代构造需要组装人员进一步***连接器才能使接触臂与连接器内的结构接合。因此,在点958处,在PCT/US2018/019787中公开的连接器的***力最终开始增大,因为接触臂已经与连接器的内部结构接触。基于这个特性,本申请中说明的屏蔽连接器***100优于PCT/US2018/019787中说明的连接器***,因为连接器组件200、600在从断开位置PD前进到中间位置PI之前经历的距离较小。而这又意味着屏蔽连接器***100可安装在较小的空间或区域内,因为它不需要这样的额外距离来形成连接。
接下来,线960和962示出了将连接器从中间位置PI向连接位置PC移动所需的***力。具体而言,线960与屏蔽连接器***100相关联,而线962是在PCT/US2018/019787中说明的连接器。线960的斜率小于线962的斜率,这意味着与在PCT/US2018/019787中说明的连接器组件相比,在本文中说明的连接器组件200、600需要较平缓的力。这是因为在本文中说明的接触臂494a-494h沿着内段651的聚合物或塑料材料表面滑动,而在PCT/US2018/019787中说明的接触臂沿着金属表面滑动。这是屏蔽连接器***100与在PCT/US2018/019787中说明的连接器***相比的另一个优点。换句话说,与在PCT/US2018/019787中说明的连接器***相比,在本文中说明的屏蔽连接器***100可利用具有更大偏压力的弹簧构件440,且同时符合USCAR 25规范。这样的益处在于,使用具有较大偏压力的弹簧构件440a会确保屏蔽连接器***100保持正确连接,同时在***100的工作寿命内能接收较高功率。
最后,在本文中说明的接触臂494a-494h脱离内段651的最后面的边缘654之后,用于连接***100的***力在点964之后变得稳定。这是因为此时接触臂494a-494h已被完全压缩,因此将公端子组件400从内段651的最后面的边缘654移动到连接位置所需的附加力非常小(如果有的话)。此时***力的趋平几乎让人感觉到屏蔽连接器***100正朝着母连接器组件600“拉动”或吸引公连接器组件200。相比之下,在PCT/US2018/019787中说明的连接器***所需的***力一直在增大。这是因为所述接触臂未被完全压缩,直到公连接器耦合至母连接器。这是屏蔽连接器***100优于在PCT/US2018/019787中说明的连接器***的另一个显著优点。
A.公端子和母端子
图1-43以及PCT/US2019/036010中的附图示出了公端子组件430和母端子800的各种视图。具体而言,请参考图42-43,接触臂494a-494h的外表面的组合形成一个矩形,该矩形的宽/高比稍大于与母端子800相关联的矩形的宽/高比(例如大0.1%至15%)。在稍大的公端子组件430***稍小的母端子接收器800时,接触臂494a-494h的外表面被朝着公端子组件430的中心490压迫。由于接触臂494a-494h的外表面被朝着公端子组件430的中心490压迫,因此弹簧构件440a的自由端446也被朝着公端子组件430的中心490压迫。弹簧440a通过提供弹簧偏压力SBF(如图43中标记为“SBF”的箭头所示)来抵抗这种向内位移。该弹簧偏压力SBF通常向外指向公端子470的自由端488。换句话说,该弹簧偏压力SBF对接触臂494a-494h提供楔入或挤入效果,从而使接触臂494a-494h的外表面保持与母端子800接合。
附图示出了屏蔽连接器***100提供了一种符合某些汽车或机车规范的360°贴合的连接器。如本实施例所示,接触臂494a-494h是对称并且均匀间隔的。屏蔽连接器***100是360°贴合的,因为接触臂494a-494h的外表面与母端子800的每个侧壁482a-482d接触,并且弹簧偏压力SBF在所有四个主要方向(例如上、下、左、右)上施加从中心490大致向外的力。屏蔽连接器***100的360°贴合特性有助于在剧烈的机械条件(例如振动)下保持机械和电连接。在传统的刀片或叉形连接器中(即,仅在两个相对侧连接),振动可能形成谐波共振,这会导致连接器在特定频率下以更大的振幅振荡。例如,使叉形连接器受到谐波共振可能导致叉形连接器打开。叉形连接器在导电期间打开是不应发生的,因为叉形连接器与相关端子的瞬间机械分离可能导致闪弧。闪弧可能对端子以及由端子所构成的整个电气***产生严重的不良影响。但是,本公开的360°贴合特征能防止由强振动和电弧导致的灾难性故障。
公端子470(包括接触臂494a-494h)可由诸如铜、高导电性铜合金(例如C151或C110)、铝等第一种材料和/或另一种适当的导电材料形成。所述第一种材料的电导率优选高于80%IACS(国际退火铜标准,即,商用铜的电导率的经验推导标准值)。例如,C151的电导率通常是符合IACS标准的纯铜的电导率的95%。同样,C110的电导率为101%IACS。在某些工作环境或技术应用中,优选选择C151,因为它具有高应力和/或恶劣天气应用所需的防腐性。用于公端子470的第一种材料是C151,根据ASTM B747标准,其在室温下的弹性模量(杨氏模量)大约为115-125千兆帕斯卡(GPa),热膨胀系数(CTE)为17.6ppm/℃(从20℃至300℃)和17.0ppm/℃(从20℃至200℃)。弹簧构件400a、400b可由诸如弹簧钢、不锈钢(例如1/4硬301不锈钢)等第二种材料和/或具有比公端子470的第一种材料更高的刚度(例如按杨氏模量测量)和弹性的另一种适当材料形成。第二种材料的电导率优选小于第一种材料的电导率。第二种材料还具有在室温下大约为193GPa的杨氏模量、以及大约为17.8ppm/℃(从0℃至315℃)和16.9ppm/℃(从0℃至100℃)的热膨胀系数(CTE)。
基于上述示例性实施例,弹簧构件400a、400b的杨氏模量和CTE大于公端子470的杨氏模量和CTE。因此,在使屏蔽连接器***100经受高温(例如大约150℃)下的反复热循环的高功率应用中使用公端子470时:(i)公端子470变得有延展性并失去一些机械弹性,即,公端子470中的铜材软化,并且(ii)与公端子470相比,弹簧构件400a、400b不会变得有延展性或失去同样多的机械刚度。因此,在采用机械冷压成形(例如利用模锻成形工艺)的弹簧构件440a并且弹簧构件440a承受高温时,弹簧构件440a会试图至少返回到其在公端子组件430***母端子800内之前的未压缩状态,优选返回到其成形之前的初始平坦状态。这样,弹簧构件400a、400b会在公端子470的自由端488上施加大致向外的热弹簧力STF(如图49中标记为“STF”的箭头所示)。该热弹簧力STF取决于***100的安装环境中的局部温度条件,包括高温和/或低温。因此,弹簧偏压力SBF和热弹簧力STF的组合提供了合成偏压力SRBF,这个力确保在公端子470***母端子800时以及在***100操作期间接触臂494a-494h的外表面被迫与母端子800的内表面接触,从而确保电连接和机械连接。此外,在***100的重复操作期间,随着重复的热循环事件的进行,公端子组件430会使施加到母端子800的向外的合成弹簧力SRBF增大。
总的来说,***100是T4/V4/S3/D2/M2,其中***100满足并超过以下条件:(i)T4是***暴露于100至150℃,(ii)V4是剧烈振动,(iii)S1是密封高压喷射,(iv)D2是200,000英里耐久性,以及(v)M2是将公连接器组件200连接至母连接器组件600所需的力小于45牛。***100需要不到10牛的力来将公连接器组件200耦合至母连接器组件600,同时具有大于10牛的法向力。以下附图所示的端子组件430、800在55℃时可承载额定负载(RoA),或者在80℃时降额至80%:(i)在图50中,可使用16平方毫米电线承载190安,使用25平方毫米电线承载220安,使用35平方毫米电线承载236安,使用50平方毫米电线承载245安;(ii)在图1-43中,可使用50平方毫米电线承载245安,使用75平方毫米电线承载280安,使用100平方毫米电线承载330安;(iii)在图49中,可使用100平方毫米电线承载335安,使用150平方毫米电线承载365安,使用200平方毫米电线承载395安;(iv)在图51中,可使用100平方毫米电线承载365安;(v)在图54中,可使用16平方毫米电线承载88安;(vi)在图52中,可使用16平方毫米电线承载185安、以及(vi)在图55中,可使用25平方毫米电线承载225安。此外,本文公开的***100的其它性能规格对于本领域技术人员来说是显而易见的。
IV.导电材料
如上文所述,端子430、800由导电材料形成。因此,在本节中重点说明可在***100中与除了以下结构之外的结构结合使用的导电材料:(i)由不导电材料制成的结构、以及(ii)端子430、800。具体而言,以下结构可由导电材料制成:(i)公外壳280、(ii)接地引线框276、(iii)密封件271、(iv)前帽286、(v)护圈554、(vi)细长紧固件284、(vii)护罩330、(viii)保护构件340,以及(ix)母外壳623。这些结构可使用本领域已知的任何技术(例如注射成型技术、3D打印、铸造、热成型或任何其它类似技术)由导电塑料或聚合物成形为所需的形状。可使用的导电塑料的例子包括但不限于具有以下添加剂之中的至少一种的不导电塑料(例如PA、PPA、PE、PBT、PP、PVC或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯、尼龙6/6(PA66)、聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物(PC-ABS)、其它类似聚合物):
a.金属片、线、纤维、颗粒、纳米线、粉末(例如不锈钢、镍、铝、银、金、铜、镀镍铜、镀镍玻璃、钢、锌、黄铜、青铜、铁、铂、铅、钼、钙、钨、锂、锡、镍碳(NiC)或其它类似金属)。所述片、线、纤维、颗粒、纳米线、粉末应该足够小,能够散布在塑料中而不影响导电壳体的形状;
b.碳(例如炭黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯片、碳纤维、碳丝、气相生长碳纳米纤维、石墨纳米颗粒、石墨纤维或富勒烯纳米颗粒)。所述碳材的尺寸应该足够小,能够散布在塑料中而不影响导电壳体的形状;
c.金属涂覆的碳材,其中金属可包括上文的“a”中列出的任何金属,碳材可包括上文的“b”中列出的任何碳材;
d.导电聚合物(例如聚苯胺、聚吡咯、聚芴、聚亚苯基、聚芘、聚薁、聚萘、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因、聚炔(PAC)、聚对苯撑乙烯、聚噻吩、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)或聚对苯硫醚)。
e.掺杂聚合物(例如聚乙炔、聚对亚苯基、聚苯硫醚或聚吡咯可掺杂碘或砷或给电子物质,例如金属钠);以及
f.金属网(例如蜂窝网)。
应理解,上述列表仅是示例性的,并且意图包括任何类似的添加剂。此外,包含在美国专利8,377,585、8,268,222、7,829,006、7,759,002、7,726440、7,708,920、7,613,003、7,503,776、7,393,218、7,244,890和7,223,469中的所有化学成分、制造方法和所有其它相关信息均出于所有目的通过引用完全结合在此。
在图44和45中示出了这些示例性材料的屏蔽效果。具体而言,图45示出了与图44所示的曲线对应的各种材料的数值表格。这些曲线和表格示出了按照ASTM D4935测试的152毫米x152毫米x3毫米材料的衰减,该材料包含:(i)多种不同的聚合物和14重量%的其它材料、以及(ii)40重量%的纤维,其纤维束包含12K纤维。此处的纤维是镍碳或不锈钢纤维,聚合物是ABS、PA66、PC-ABS、PC和PP。从该曲线和表格中能够看出,PC-ABS/NiC的组合在1300MHz时提供大约115dB的衰减。总的来说,衰减是衡量电磁干扰屏蔽效果的主要指标之一。它指的是电磁信号屏蔽前的强度与屏蔽后的强度之间的差值。衰减以分贝(dB)表示,与有保护介质和无保护介质时的场强比值对应。信号强度或振幅的降低通常与距离成指数关系,而分贝范围按对数下降。这意味着50dB的衰减级别表示其屏蔽强度是40dB的十倍。
在其它实施例中,纤维、线、纳米线、纳米管、薄片或细丝可沿特定方向排列。这可通过在制造过程中向导电壳体250施加电场来实现。此外,可有目的地选择纤维、线、纳米线、纳米管、薄片或细丝的长度和厚度,以最大限度地提高屏蔽效果。例如,可能希望将较长和较细的纤维、线、纳米线、纳米管、薄片或细丝与较短和较粗的纤维、线、纳米线、纳米管、薄片或细丝混合。
在其它实施例中,导电材料可仅包括上面列出的单种添加剂成分。在其它实施例中,导电材料可包括多种添加剂成分的组合。例如,导电材料可包括:i)不导电的热塑性塑料、ii)碳基物质(例如在0.1%-10重量%之间)、iii)导电聚合物(例如在1%-30重量%之间)、以及iv)金属纤维(例如在10%-60重量%之间)。在另一个示例中,导电材料可包括:i)不导电的热塑性塑料、ii)碳基物质(例如在1%-20重量%之间)、以及iii)金属纤维(例如在10%-80重量%之间)。在又一个示例中,导电材料可包括:i)不导电的热塑性塑料、ii)碳基物质(例如在1%-20重量%之间)、以及iii)导电聚合物(例如在1%-30重量%之间)。如上文所述,可通过在导电材料的形成过程中施加磁场来改变这些材料的取向。
在其它实施例中,公外壳280可由外部涂覆(例如冷喷涂或热喷涂)有导电材料(例如金属、碳、导电聚合物或其它类似物质)的不导电热塑性塑料形成。在另一个替代实施例中,公外壳280可由上面列出的导电材料之一和外部涂覆(例如冷喷涂或热喷涂)有导电材料(例如金属、碳、导电聚合物或其它类似物质)的不导电热塑性塑料的组合形成。
在其它实施例中,部件271、276、280、284、286、330、340、554和623可具有多层导电材料(例如多达15层的不同导电材料)。例如,公外壳280可由两层导电塑料制成,其中内层材料具有最少量的添加剂,而外层具有较大量的添加剂。或者,公外壳280可由两层导电塑料制成,其中外层材料具有最少量的添加剂,而内层具有较大量的添加剂。在另一个实施例中,公外壳280可有三层,其中内层和外层可具有相同量的添加剂;但是,在内层与外层之间可能有辅助材料(例如金属、空气等)。
在其它实施例中,公外壳280还可包括模制到壳体280内的导电材料嵌体。与公外壳280的其余部分相比,该导电嵌体可具有较低电阻,并且这些嵌体可直接耦合至护罩400和/或接地引线框276。在另一些实施例中,部件271、276、280、284、286、330、340、554和623可由导电金属(例如冲压金属屏蔽层)形成。
V.图46-47所示的替代实施例
与在上文中结合图1-43说明的屏蔽连接器***100类似,图46-47示出了连接器***1100的另一个实施例。除了一些小变化(例如三个公端子组件430及其相关结构和母外壳未示出)之外,连接器***1100非常类似于屏蔽连接器***100。因此,为了简洁起见,下面不再重复上文中的与屏蔽连接器***100相关的公开内容。但是,应理解,相差1000的数字代表相似的结构。例如,与公端子组件430相关的公开内容也同样适用于公端子组件1430。
VI.图49-55所示的替代公端子组件
图49-55示出了可与本文公开的***100结合使用的公端子组件430的替代实施例。应理解,这些替代实施例的许多特征与在本文中公开的公端子组件的特征相同。例如,所有这些组件都包括位于具有接触部件的接收器内的弹簧构件。因此,为了简洁起见,下面不再重复上文中的与屏蔽连接器***100相关的公开内容。相反,在PCT/US2019/36010中公开了关于这些组件之中的每一个的更多细节,其中:结合图39-48公开了公端子组件2430,结合图49-58公开了公端子组件3430,结合图59-68公开了公端子组件4430,结合图69-78公开了公端子组件5430,结合图79-86公开了公端子组件6430,结合图87-96公开了公端子组件7430。应理解,屏蔽连接器***100可采用这些公端子组件2430、3430、4430、5430、6430、7430、8430之中的任何一个来代替上述的公端子组件430。因此,PCT/US2019/36010的公开内容通过引用完全结合在此。如果进行这种替换,应理解,需要修改母端子800和壳体220、620的内部,以接纳这种替代组件。
VII.***配置
图56提供了包括多个连接器***的机动车9000的简化电路图。机动车9000包括:(i)连接在直流/交流转换器9002与第二连接器***9003之间的第一连接器***9001,所述第二连接器***9003连接至配电盒9004,其中第一和第二连接器***9001、9003将交流/直流转换器9002连接至配电箱9004;(ii)连接至电动增压器9007的第三连接器***9005,其中第二和第三连接器***9003、9005将配电盒9004连接至电动增压器9007,(iii)连接至直流/直流转换器9007、第二配电箱9006和第一配电箱9004的第四连接器***9008;以及(iv)连接至第二配电箱9006和48伏电池9011的第五连接器***9010。应理解,这些连接器***的全部或一部分可包括提供屏蔽能力的导电壳体。
通过引用结合的资料和公开内容
PCT申请PCT/US2019/36127、PCT/US2019/36070、PCT/US2019/36010和PCT/US2018/019787、以及美国专利申请16/194,891,这些申请均通过引用完全结合在此,并成为本文的一部分。
美国汽车工程师学会(SAE)规范,包括:J1742_201003-“高压车载车辆电气线束的连接-测试方法和一般性能要求”,于2010年3月最后一次修订,这些资料均通过引用完全结合在此,并成为本文的一部分。
美国材料试验协会(ASTM)规范,包括:(i)D4935-18-“测量平面材料电磁屏蔽效能的标准试验方法”,以及(ii)ASTM D257-“绝缘材料的直流电阻或电导的标准试验方法”,这些资料均通过引用完全结合在此,并成为本文的一部分。
美国国家标准协会和/或EOS/ESD协会规范,包括:ANSI/ESD STM11.11-“静电耗散平面材料的表面电阻测量”,这些资料均通过引用完全结合在此,并成为本文的一部分。
德国工业标准(DIN)规范,包括“电子设备用连接器-试验和测量-第5-2部分:载流量试验;试验5b:电流-温度降额”(IEC 60512-5-2:2002),这些资料均通过引用完全结合在此,并成为本文的一部分。
美国汽车研究理事会(USCAR)规范,包括:(i)SAE/USCAR-2,第6次修订版,于2013年2月最后修订,ISBN:978-0-7680-7998-2;(ii)SAE/USCAR-12,第5次修订版,于2017年8月最后修订,ISBN:978-0-7680-8446-7;(iii)SAE/USCAR-21,第3次修订版,于2014年12月最后修订;(iv)SAE/USCAR-25,第3次修订版,于2016年3月修订,ISBN:978-0-7680-8319-4;(v)SAE/USCAR-37,于2008年8月修订,ISBN:978-0-7680-2098-4;(vi)SAE/USCAR-38,第1次修订版,于2016年5月修订,ISBN:978-0-7680-8350-7,这些资料均通过引用完全结合在此,并成为本文的一部分。
其它标准,包括联邦试验标准101C和4046,这些资料均通过引用完全结合在此,并成为本文的一部分。
工业应用性和定义
上述公开内容可代表本领域的改进,因为它改进了公连接器组件200与母连接器组件600之间的机械和电连接。这种改进包括屏蔽连接器***100,该屏蔽连接器***100比传统的现有技术连接器轻70%,小30-50%,便宜30-40%。在一些实施例中,公连接器组件200可具有38毫米高度、74毫米长度和50毫米宽度,而母连接器组件600可具有21毫米高度、28毫米长度和50毫米宽度。
虽然在上文中示出并说明了一些实施方式,但是在不显著脱离本公开的精神的前提下可设想出各种修改;本公开的保护范围仅受所附权利要求的范围的限制。例如,屏蔽连接器***100的总体形状可改变为:三棱柱、五棱柱、六棱柱、八棱柱、球体、圆锥体、四面体、长方体、十二面体、二十面体、八面体、椭球体或任何其它类似形状。虽然屏蔽连接器***100的总体形状可以改变,但是公端子组件430和母端子800的形状可以不变,以与整体屏蔽连接器***100的形状相匹配。例如,屏蔽连接器***100的形状可以是六棱柱,而公端子组件430和母端子800可基本上是立方体。在其它实施例中,公端子组件430的形状可改变为:三棱柱、五棱柱、六棱柱、八棱柱、球体、圆锥体、四面体、十二面体、二十面体、八面体、椭球体或任何其它类似形状。如果公端子组件430的形状改变为上述形状之中的任何一种,那么应理解,可改变母端子800,以便于公端子组件430向母端子800***、与母端子800电连接和从母端子800拔出。另外,如上文所述,虽然公端子组件430和母端子800的形状可以改变,但是屏蔽连接器***100的总体形状可以不变,以与公端子组件430的形状相匹配。
屏蔽连接器***100可具有任意数量的公端子组件430和任意数量的母端子800。例如,屏蔽连接器***100可具有:(i)X个公端子组件,其中X可以是任何正整数;以及Y个母端子800,其中Y等于X,或者(ii)X个公端子组件,其中X可以是任何正整数;以及Y个母端子800,其中Y不等于X(例如多个公端子组件430可配装在单个母端子800内)。优选屏蔽连接器***100具有1至50对公端子和母端子430、800,优选具有1至15对公端子和母端子430、800,更优选具有1至8对公端子和母端子430、800,最优选具有1至4对公端子和母端子430、800。应理解,这些成对的公端子和母端子430、800可按任何方式布置在壳体220、620内。例如,四对公端子430和母端子800可组织为立方体形式,其中两对在顶部,另外两对位于顶部两对的正下方。还应理解,在屏蔽连接器***100包含多个连接器时,***设计者可能需要减少电流/电压端子的绝对数目,以纳入爬电距离的考虑。
在其它实施例中,可省略一个或两个后弹簧壁444。弹簧构件440a可具有不同的构造,例如:(i)具有布置在自由端446附近的曲线肩部,(ii)具有与后壁相对设置的壁,该壁连接至弹簧指之一的一部分,以限制自由端446的运动,(iii)弹簧臂的宽度可大于中间段的宽度,(iv)弹簧指的宽度可与接触臂的宽度不匹配(例如弹簧指可比接触臂宽或窄),(v)或者这些特征的任何组合。
在其它实施例中,公端子主体472可具有不同的构造,例如:(i)接触开口可以不是直线的(例如曲线的),可以是不同的长度,可具有不同的宽度,可延伸到超过接触臂与侧壁相交的位置,或者可不占据每个接触臂的整个长度,(ii)接触臂可不以向外的角度从侧壁延伸,(iii)在弹簧构件与接触臂之间可不形成间隙,(iv)可由不同的材料组成(例如c151镀有(a)银、(b)锡、(c)ss301、(d)其它类似的材料,或者(e)多种这些材料的组合)。
标题和小标题(如果有)只是为了方便而使用的,并不是限制性的。词语“示例性”用于表示“用作示例,实例或例示”。对于所用的术语“包含”、“具有”等,当在权利要求中用作过渡连接词时,该术语应以类似于术语“包括”的解释方式解读为包含性的。诸如第一和第二等关系术语可用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开来,而不一定要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的此类关系或次序。
诸如一个方面、该方面、另一个方面、一些方面、一个或多个方面、一种实施方式、该实施方式、另一种实施方式、一些实施方式、一种或多种实施方式、一个实施例、该实施例、另一个实施例、一个或多个实施例、一种配置、该配置、另一种配置、一些配置、一种或多种配置、主题技术、公开、本公开、以及它们的其它变化形式等短语是为了方便而使用的,并不意味着与这样的短语相关的公开内容对于主题技术是必要的或者这样的公开内容适用于主题技术的所有配置。与这样的短语相关的公开内容可适用于所有配置,或者一种或多种配置。与这样的短语相关的公开内容可提供一个或多个示例。诸如一个方面或一些方面等短语可指一个或多个方面,反之亦然,并且这也类似地适用于其它前述短语。
鉴于前文的说明,对本公开的众多修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。本文说明了本公开的一些优选实施例,包括发明人已知的用于实施本公开的最佳方式。应理解,所示的实施例仅是示例性的,不应理解为构成对本公开的范围的限制。
Claims (35)
1.一种用于将部件电连接和机械连接至电源的屏蔽电连接器***,所述电连接器组件包括:
凸型连接器组件,包括:
(i)具有限定接收器的一组侧壁的凸型端子,所述侧壁包括横跨形成在侧壁中的孔口的一部分的接触臂,
(ii)具有底部和从底部延伸的弹簧臂的内部弹簧构件,该弹簧构件的尺寸使其处于凸型端子的接收器内,从而限定凸型连接器组件的部分组装位置,
(iii)由不导电材料制成并具有限定凸型内壳插座的一组侧壁的凸型内壳,该凸型内壳插座在就位位置接收(i)凸型端子、以及(ii)内部弹簧构件,并且其中所述侧壁具有孔口,该孔口配置为接收所述接触臂的一部分,以在就位位置露出接触臂的该部分,以及
(iv)由导电材料制成并具有限定凸型外壳接收器的一组侧壁的凸型外壳,该凸型外壳接收器在完全就位位置接收(i)凸型端子、(ii)内部弹簧构件、以及(iii)内凸型壳;以及
凹型连接器组件,包括:
(i)具有接收器的凹型端子,该接收器的尺寸使其适于接收凸型端子和弹簧构件;
(ii)由不导电材料制成并具有限定凹型内壳插座的一组侧壁的凹型内壳,该凹型内壳插座在就位位置接收凹型端子;
(iii)由导电材料制成并具有限定凹型外壳接收器的一组侧壁的凹型外壳,该凹型外壳接收器在完全就位位置接收:(i)凹型端子、以及(ii)凹型内壳;
其中,在屏蔽电连接器***的连接位置:(i)凸型端子和弹簧构件位于凹型端子的插座内,(ii)凸型端子、弹簧构件和凹型端子位于凹型外壳内,(iii)凸型端子和弹簧构件位于凹型内壳内,(iv)凸型端子和弹簧构件位于凸型内壳内,并且(v)凸型端子和弹簧构件二者的大部分延伸到凸型外壳之外。
2.如权利要求1所述的屏蔽电连接器***,其中,在该连接器***从部分组装位置移动到连接位置时,(a)凸型连接器组件***到凹型壳插座中,(b)凸型端子的接触臂与凹型壳的倾斜内段滑动接合,并且(c)在接触臂与倾斜内段滑动接合时,接触臂向内位移。
3.如权利要求1所述的电连接器***,其中,所述凸型端子包括多个接触臂,并且所述弹簧构件包括多个弹簧臂,并且
其中在连接位置,(i)第一弹簧臂在第一接触臂上施加第一向外的偏压力,以使第一接触臂位移并与凹型端子的接收器的内表面接合,并且(ii)第二弹簧臂在第二接触臂上施加第二向外的力,以使第二接触臂位移并与凹型端子的接收器的内表面接合,并且
其中第一向外偏压力的方向不同于第二向外偏压力的方向。
4.如权利要求1所述的屏蔽电连接器***,其中,所述凸型端子由高导电性铜材制成,包括通常称为C151或C110的铜合金之中的至少一种。
5.如权利要求1所述的屏蔽电连接器***,其中,所述弹簧构件由弹簧钢制成。
6.如权利要求1所述的屏蔽电连接器***,其中,所述凸型端子包括可移动的前壁,在弹簧构件位于所述接收器内以到达凸型连接器组件的完全组装位置时,该前壁包围接收器和弹簧构件。
7.如权利要求1所述的屏蔽电连接器***,其中,在连接位置,第一弹簧臂在接触臂上施加向外的偏置力,以使接触臂位移并与凹型端子的接收器的内表面接合。
8.如权利要求7所述的屏蔽电连接器***,其中,在连接位置,由于在电连接器***的使用期间经历高温,由弹簧臂施加在接触臂上的向外的偏压力因残余材料记忆和热膨胀而增大。
9.如权利要求1所述的屏蔽电连接器***,其中,所述凸型端子的一组侧壁包括两个相对的侧壁,这两个侧壁限定小于7.0毫米的外侧壁高度,并且其中所述电连接器组件可将100安电流从电源传输到部件,同时满足适用于汽车的USCAR规范。
10.如权利要求2所述的屏蔽电连接器***,其中,所述成角度的内段是沿着凹型壳的插座的内表面形成的一个成角度的表面。
11.如权利要求10所述的屏蔽电连接器***,其中,所述成角度的内段的成角度的表面是沿着凹型壳的插座的内表面连续形成的。
12.如权利要求7所述的屏蔽电连接器组件,其中,由弹簧臂施加在接触臂上的向外的力因高温和热循环引起的残余材料记忆和热膨胀而增大。
13.如权利要求1所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述凸型外壳的导电材料是包括以下材料的组合的导电塑料:(i)不导电塑料、以及(ii)下列材料中的至少一种:(a)金属薄片、线、纤维、颗粒、纳米线、粉末,(b)碳添加剂,(c)金属涂层碳,(d)导电聚合物,(e)掺杂聚合物,或(f)金属网。
14.如权利要求13所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述不导电塑料是下列材料之中的任何一种:聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、尼龙6/6或聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物。
15.如权利要求13所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述金属薄片、线、纤维、颗粒、纳米线或粉末是由以下材料之中的至少一种形成的:不锈钢、镍、铝、银、金、铜、镀镍铜、镀镍玻璃、钢、锌、黄铜、青铜、铁、铂、铅、钼、钙、钨、锂或锡。
16.如权利要求13所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述碳添加剂是由以下材料之中的至少一种形成的:炭黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯片、碳纤维、碳丝、气相生长碳纳米纤维、石墨纳米颗粒、石墨纤维或富勒烯纳米颗粒。
17.如权利要求13所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述导电聚合物是由以下材料之中的至少一种形成的:聚苯胺、聚吡咯、聚芴、聚亚苯基、聚芘、聚薁、聚萘、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因、聚炔(PAC)、聚对苯撑乙烯、聚噻吩、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)或聚对苯硫醚。
18.如权利要求13所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述掺杂聚合物由以下材料之中的至少一种形成的:聚乙炔、聚对亚苯基、聚苯硫醚或聚吡咯可掺杂碘或砷或给电子物质,例如金属钠。
19.一种在机动车中用于将部件电连接和机械连接至电源的屏蔽电连接器***,所述电连接器组件包括:
凸型连接器组件,包括:
(i)具有限定接收器的一组侧壁的凸型端子,其中至少一个侧壁具有横跨形成在该侧壁中的孔口的一部分的接触臂,
(ii)具有底部和从底部延伸的弹簧臂的内部弹簧构件,该弹簧构件的尺寸使其处于凸型端子的接收器内,从而限定凸型连接器组件的部分组装位置,
(iii)由不导电材料制成并具有限定凸型内壳插座的一组侧壁的凸型内壳,该凸型内壳插座在就位位置接收(i)凸型端子、以及(ii)内部弹簧构件,并且其中至少一个侧壁具有孔口,该孔口配置为接收所述接触臂的一部分,以在就位位置露出接触臂的该部分,以及
(iv)由导电材料制成并具有限定凸型外壳接收器的一组侧壁的凸型外壳,该凸型外壳接收器在完全就位位置接收(i)凸型端子、(ii)内部弹簧构件、以及(iii)内凸型壳;以及
凹型连接器组件,包括:
(i)具有接收器的凹型端子,该接收器的尺寸使其适于接收凸型端子和弹簧构件;
(ii)由不导电材料制成并具有限定凹型内壳插座的一组侧壁的凹型内壳,该凹型内壳插座在就位位置接收凹型端子;
(iii)由导电材料制成并具有限定凹型外壳接收器的一组侧壁的凹型外壳,该凹型外壳接收器在完全就位位置接收:(i)凹型端子、以及
(ii)凹型内壳;
其中,在屏蔽电连接器***的连接位置:(i)凸型端子和弹簧构件位于凹型端子的插座内,(ii)凸型端子、弹簧构件和凹型端子位于凹型外壳内,(iii)凸型端子和弹簧构件位于凹型内壳内,(iv)凸型端子和弹簧构件位于凸型内壳内,并且(v)凸型端子和弹簧构件的大部分延伸到凸型外壳之外。
20.如权利要求19所述的屏蔽电连接器***,其中,在该连接器***从部分组装位置移动到连接位置时,(a)凸型连接器组件***到凹型壳插座中,(b)凸型端子的接触臂与凹型壳的倾斜内段滑动接合,并且(c)在接触臂与倾斜内段滑动接合时,接触臂向内位移。
21.如权利要求19所述的电连接器***,其中,所述凸型端子包括多个接触臂,并且所述弹簧构件包括多个弹簧臂,并且
其中在所述连接位置,(i)第一弹簧臂在第一接触臂上施加第一向外的偏压力,以使第一接触臂位移并与凹型端子的接收器的内表面接合,并且(ii)第二弹簧臂在第二接触臂上施加第二向外的力,以使第二接触臂位移并与凹型端子的接收器的内表面接合,并且
其中第一向外偏压力的方向不同于第二向外偏压力的方向。
22.如权利要求19所述的屏蔽电连接器***,其中,所述凸型端子由高导电性铜材制成,包括通常称为C151或C110的铜合金之中的至少一种。
23.如权利要求19所述的屏蔽电连接器***,其中,所述弹簧构件由弹簧钢制成。
24.如权利要求19所述的屏蔽电连接器***,其中,在连接位置,第一弹簧臂在接触臂上施加向外的偏置力,以使接触臂位移并与凹型端子的接收器的内表面接合。
25.如权利要求24所述的屏蔽电连接器***,其中,在连接位置,由于在电连接器***的使用期间经历高温,由弹簧臂施加在接触臂上的向外的热力因残余材料记忆和热膨胀而增大。
26.如权利要求24所述的屏蔽电连接器***,其中,所述接触臂包括自由端,并且其中所述由弹簧臂施加的向外的力施加在接触臂的自由端。
27.如权利要求26所述的屏蔽电连接器***,其中,在所述弹簧臂施加向外的偏压力时,接触臂的自由端被弹簧臂的基本上平坦的外表面接合。
28.如权利要求19所述的屏蔽电连接器***,其中,所述凸型端子包括可移动的前壁,在弹簧构件位于所述接收器内以到达凸型连接器组件的完全组装位置时,该前壁包围接收器和弹簧构件。
29.如权利要求19所述的屏蔽电连接器***,其中,所述凸型端子的一组侧壁包括两个相对的侧壁,这两个侧壁限定小于7.0毫米的外侧壁高度,并且其中所述电连接器组件可将100安电流从电源传输到部件,同时满足适用于汽车的USCAR规范。
30.如权利要求19所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述凸型外壳的导电材料是包括以下材料的组合的导电塑料:(i)不导电塑料、以及(ii)下列材料中的至少一种:(a)金属薄片、线、纤维、颗粒、纳米线、粉末,(b)碳添加剂,(c)金属涂层碳,(d)导电聚合物,(e)掺杂聚合物,或(f)金属网。
31.如权利要求30所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述不导电塑料是下列材料之中的任何一种:聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺、聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、尼龙6/6或聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物。
32.如权利要求30所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述金属薄片、线、纤维、颗粒、纳米线或粉末是由以下材料之中的至少一种形成的:不锈钢、镍、铝、银、金、铜、镀镍铜、镀镍玻璃、钢、锌、黄铜、青铜、铁、铂、铅、钼、钙、钨、锂或锡。
33.如权利要求30所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述碳添加剂是由以下材料之中的至少一种形成的:炭黑、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯片、碳纤维、碳丝、气相生长碳纳米纤维、石墨纳米颗粒、石墨纤维或富勒烯纳米颗粒。
34.如权利要求30所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述导电聚合物是由以下材料之中的至少一种形成的:聚苯胺、聚吡咯、聚芴、聚亚苯基、聚芘、聚薁、聚萘、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因、聚炔(PAC)、聚对苯撑乙烯、聚噻吩、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)或聚对苯硫醚。
35.如权利要求30所述的屏蔽电连接器组件,其中,所述掺杂聚合物由以下材料之中的至少一种形成的:聚乙炔、聚对亚苯基、聚苯硫醚或聚吡咯可掺杂碘或砷或给电子物质,例如金属钠。
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