CN1474482A - 可热插拔带簧插针及螺旋带簧圈 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可热插拔带簧插针及螺旋带簧圈，属于电连接器接触件。本发明的可热插拔带簧插针由螺旋带簧圈(1)、刚性针体(2)和后套(3)构成，结构简单一体化，可进行热插拔，采用不同引线形式和固定方式的后套(3)可适用不同应用场合，便于管理易于加工。本发明可热插拔带簧插针的主要接触部件螺旋带簧圈(1)是将弹性金属片冲压后卷圈成形，其加工工艺简单、成本较低、具有良好的一致性，适用于大批量生产，且螺旋带簧圈(1)采用了螺旋曲面接触方式，与刚性插孔是多面包络接触，动态接触电阻稳定，具有耐冲击、抗振动、承受电流大、插拔柔和、接触电阻小的特点。
Description
所属技术领域
本发明属于电连接器接触件，特别涉及一种可热插拔带簧插针及螺旋带簧圈。
背景技术
电连接器是使用领域很广的一种电子器件，其核心是由插针接触件和插孔接触件组成的接触偶，其功能是通过插针接触件和插孔接触件对插后有效、可靠的接触来完成。为了使插针接触件和插孔接触件具有更好的接触性能而将其中一端设计成弹性接触件。
目前已有的电连接器接触偶多为弹性插孔与刚性插针相配。而采用刚性插孔与弹性插针相配，可在不降低接触性能的前提下使插孔与插针的体积缩小、结构简化，更易于制造。在现有技术中，已有的可靠性、稳定性较好的弹性插针接触件为绞线插针，它是将缠绕在一起的一束弹性金属丝加工成中间大两端小的鼓腰形，当绞线插针***刚性插孔时，这些弹性金属丝由于本身的弹性张力紧紧地撑附在插孔的内壁表面，构成多线并联接触***。
这种绞线插针结构存在下述不足：(1)由于绞线插针是缠绕在一起的一束弹性金属丝构成的弹性插针，其刚性差，在与刚性插孔进行对插时会因弹性插针弯曲变形而受力破坏，造成衔接故障和事故；(2)由于绞线插针属于弹性插针，加工时的尺寸无法保证一致，影响插拔力的一致性；(3)加工工艺复杂，精度要求高，导致产品合格率低，成本提高；(4)由绞线插针的结构可以看出，弹性金属丝不可能很粗，使得每根丝难以承受较大电流的冲击；(5)使用过程中绞线插针的“挤堆”现象无法克服。
另外在专利申请公开号为：CN 1144020A的“用于快速连接和断开的连接器”专利文稿中公开了一种“凸型部件”，它是将一个称为“盘簧”的零件套在连接插头的外径上起电连接作用。专利文稿中未对“盘簧”进行描述，由说明书附图可知其为圆筒状，侧壁分割成的若干条两端相连并与端面垂直的金属条向外弯曲成鼓腰形，呈两头小、中间大的结构。
这种结构的不足之处在于当装有盘簧的插针***刚性插孔后，盘簧的金属条仅在鼓腰顶点处与插孔内表面接触，不能使整根金属条都紧紧的撑附在刚性插孔内表面，其接触性能受到了限制。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足，提供一种加工工艺简单、具有良好的一致性、接触紧密可靠、使用寿命长的可热插拔带簧插针接触件，它以套装在刚性针体外径上的螺旋带簧圈作为插针接触件的接触部分，融合了刚性插针和弹性插针的优点，可承受大电流的冲击。
本发明的目的是这样实现的：可热插拔带簧插针基本上包括三个主要部分，即刚性针体、螺旋带簧圈和后套，若将刚性针体和后套做成一体则称为基体。
可热插拔带簧插针的结构如下所述：由一端面有圆柱形盲孔，另一端按不同引线方式加工成不同结构的后套，其内装有外径为盲孔内径的中部有一环形凹槽的圆柱状刚性针体，螺旋带簧圈被套装在刚性针体的环形凹槽内，凹槽的深度恰好使螺旋带簧圈表面与刚性针体表面平齐或略低，凹槽的直径略大于螺旋带簧圈的内径，使螺旋带簧圈依靠本身的弹力紧紧贴附在刚性针体凹槽圆周面上。刚性针体的一端嵌入后套的圆柱形盲孔内，使螺旋带簧圈的一端刚好被后套端面盲孔的内圆柱面与刚性针体外圆柱面夹紧，后套的盲孔端口向其轴心收缩，将装有螺旋带簧圈的刚性针体挡住，不能脱出而构成。
构成可热插拔带簧插针的核心部件螺旋带簧圈呈圆筒状，是将弹性金属片按要求冲压分割成由均匀相间的若干条两端相连并与端面具有特定倾斜角的弹性金属条组成的栅形金属片，然后卷圈成型。由于栅形金属片的每一根金属条都具有特定倾斜角，根据解析几何理论，栅形金属片卷圈成型后每根弹性金属条都呈螺旋状态，且在进行卷圈时使每一根金属条中部略微向外鼓出，整体呈两端细、中间粗的腰鼓状，以便更好地与刚性插孔内表面接触，经过定型处理后得到螺旋带簧圈。由于螺旋带簧圈中所有弹性金属条的两端都连接在一起并联承受电流，故承受电流的能力大大提高，且螺旋带簧圈采用螺旋曲面接触方式，具有极高的接触性能。
可热插拔带簧插针接触件是由在中部环形凹槽内套装有一螺旋带簧圈的圆柱形刚性针体，其一端嵌入后套端面的圆柱形盲孔内，使螺旋带簧圈的一端刚好被后套盲孔的内圆柱面与刚性针体的外圆柱面夹紧，后套的盲孔端口向其轴心收缩，将装有螺旋带簧圈的刚性针体挡住，不能脱出而构成。
可热插拔带簧插针接触件的后套为一端面有一内径为圆柱状刚性针体外径的圆柱形盲孔，另一端按不同引线方式加工成不同结构的圆柱体。
可热插拔带簧插针接触件的圆柱形刚性针体表面与螺旋带簧圈表面平齐或略高。
可热插拔带簧插针接触件的螺旋带簧圈是由均匀相间的若干条两端相连并与端面具有特定倾斜角的弹性金属条组成的弹性金属圈，呈两端细、中间粗的“腰鼓”形。
可热插拔带簧插针接触件的螺旋带簧圈的每一根弹性金属条都处于螺旋状态，且在中部略微向外鼓出，整体呈两端细、中间粗的腰鼓状，弹性金属条两端相连部分为同直径的圆筒状。
可热插拔带簧插针接触件的螺旋带簧圈的若干条两端相连的弹性金属条与端面的倾斜角在95°～120°(左旋)之间或60°～85°(右旋)之间。
可热插拔带簧插针接触件的螺旋带簧圈是将弹性金属片按要求冲压分割成由均匀相间的若干条两端相连并与端面具有特定倾斜角的弹性金属条组成的栅形金属片，然后卷圈成型，其工艺方法如下：
(1)、冲压：用按要求制作的冲压模将弹性金属片冲压分割成由均匀相间的若干条两端相连并与端面具有95°～120°倾斜角的弹性金属条组成的栅形金属片；
(2)、卷圈成型：将栅形金属片垂直放置在基板上，基板上有一两端直径与所需制作螺旋带簧圈内径同尺寸而中部略粗为圆弧鼓腰的圆柱形芯棒，使栅形金属片位于圆柱形芯棒的外侧且使弹性金属条与基板面处于95°～120°倾斜角位置，用压力使栅形金属片沿圆柱形芯棒的外表面弯曲成中间略粗的圆筒形并使弹性金属条紧紧的包裹在圆柱形芯棒圆弧鼓腰的外表面；
(3)、时效和表面处理：通过对卷圈成型的弹性金属圈进行时效处理和表面处理后就得到左旋的螺旋带簧圈。
(4)、在卷圈过程中，若将冲制好的具有95°～120°倾斜角的栅形金属片沿中心线翻面后放置在基板上则该栅形金属片的弹性金属条与基板呈60°～85°倾斜角，卷圈后得到右旋的螺旋带簧圈。
(5)、卷圈成型也可先利用直径与所需制作螺旋带簧圈内径同尺寸的圆柱形芯棒将栅形金属片卷制成粗细一致的圆筒形，再套在直径比所制作螺旋带簧圈内径略小而中部略粗呈圆弧形鼓腰的圆柱形芯棒上滚搓产生圆弧形鼓腰。
当可热插拔带簧插针***刚性插孔后，由于螺旋带簧圈的鼓腰部分的外径略大于刚性插孔的内径，每根弹性金属条由于弹力作用撑附在刚性插孔的内表面，同时由于每根弹性金属条呈螺旋状态，其曲面变化与插孔内表面的弧度相吻合，每根弹性金属条的有效长度都与插孔内表面紧密接触，形成矩形接触面，总的接触效果为若干根弹性金属条面积的总和——多面包络接触。由于起接触作用的螺旋带簧圈是装在刚性针体中部的环形凹槽内，在可热插拔带簧插针与刚性插孔进行插拔时带簧插针与刚性插孔最先接触和最后断开的是刚性针体的端部，这样避免了由于热插拔使弹性部件螺旋带簧圈受电流冲击而损伤失效。
本发明与现有技术相比有以下优点和积极效果：(1)由螺旋带簧圈、刚性针体和后套构成的可热插拔带簧插针接触件结构简单一体化，减少了加工中铜材的消耗量，有利成批生产，采用不同引线形式和固定方式的后套可适用不同应用场合，便于管理和生产；(2)可热插拔带簧插针接触件采用了螺旋曲面接触方式，与刚性插孔是多面包络接触，动态接触电阻稳定，具有耐冲击、抗振动、承受电流大、插拔柔和、接触电阻小的特点。(3)可热插拔带簧插针与刚性插孔进行插拔时最先接触和最后断开的是带簧插针刚性针体的端部，这样避免了由于热插拔使弹性部件螺旋带簧圈受电流冲击而损伤失效。(4)可热插拔带簧插针接触件主要接触部件螺旋带簧圈是将弹性金属片冲压后卷圈成型，其加工工艺简单、成本较低、具有良好的一致性，适用于大批量生产；
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是专利附图中展示的盘簧图形
图2是可热插拔带簧插针的结构示意图
图3是螺旋带簧圈的轴测图
图4是图3的展开示意图
图5是刚性针体示意图
图6是制作螺旋带簧圈的圆柱形芯棒1示意图
图7是制作螺旋带簧圈的带圆弧形鼓腰的圆柱形芯棒2示意图
图8是可热插拔带簧插针另一实施例
图中1.螺旋带簧圈，2.刚性针体，3.后套，4.环形凹槽，5.圆柱形芯棒1，6.圆柱形芯棒2，7.圆弧形鼓腰，8.基体，A.压接或收缩处
具体实施方式
图1所示的是专利申请公开号为：CN 1144020A的“用于快速连接和断开的连接器”专利文稿附图中展示的“盘簧”图形，由图可知其为圆筒状，侧壁分割成的若干条两端相连并与端面垂直的金属条向外弯曲成鼓腰形，呈两头小、中间大的结构。
图2所示的可热插拔带簧插针是由在中部环形凹槽内(4)套装有一螺旋带簧圈(1)的圆柱形刚性针体(2)，其一端嵌入后套(3)端面的圆柱形盲孔内，使螺旋带簧圈(1)的一端刚好被后套(3)盲孔的内圆柱面与刚性针体(2)的外圆柱面夹紧，后套(3)的盲孔端口向其轴心收缩(A处)，将装有螺旋带簧圈(1)的刚性针体(2)挡住，不能脱出，后套(3)另一端按不同引线方式加工成不同结构而构成的。
图3所示的是螺旋带簧圈的轴测图，螺旋带簧圈(1)呈圆筒状，是将弹性金属片按要求冲压分割成由均匀相间的若干条两端相连并与端面具有特定倾斜角的弹性金属条组成的栅形金属片，然后卷圈成型。由于栅形金属片的每一根金属条都具有特定倾斜角，根据解析几何理论，栅形金属片卷圈成型后每根弹性金属条都呈螺旋状态，且在进行卷圈时使每一根金属条中部略微向外鼓出，整体呈两端细、中间粗的腰鼓状，以便更好地与刚性插孔内表面接触，经过定型处理后得到螺旋带簧圈(1)。由于螺旋带簧圈(1)中所有弹性金属条的两端都连接在一起并联承受电流，故承受电流的能力大大提高，且螺旋带簧圈(1)采用螺旋曲面接触方式，具有极高的接触性能。图4是其展开示意图。
图5所示的是刚性针体示意图，是一外径为后套(3)端面盲孔内径的中部有一环形凹槽(4)的圆柱体，螺旋带簧圈(1)被套装在刚性针体(2)的环形凹槽(4)内，凹槽的深度恰好使螺旋带簧圈(1)表面与刚性针体(2)表面平齐或略低，凹槽的直径略大于螺旋带簧圈(1)的内径，使螺旋带簧圈(1)依靠本身的弹力紧紧贴附在刚性针体(2)凹槽圆周面上。
图6所示的是制作螺旋带簧圈的圆柱形芯棒1，为一直径与所需制作螺旋带簧圈(1)内径尺寸相同的圆柱体。
图7所示的是制作螺旋带簧圈的带圆弧形鼓腰的圆柱形芯棒2，为一两端直径与所需制作螺旋带簧圈(1)内径同尺寸而中部略粗为圆弧鼓腰(7)的圆柱体。
可热插拔带簧插针接触件的特征在于：是由在中部环形凹槽(4)内套装有一螺旋带簧圈(1)的圆柱形刚性针体(2)，其一端嵌入后套(3)端面的圆柱形盲孔内，使螺旋带簧圈(1)的一端刚好被后套(3)端面盲孔的内圆柱面与刚性针体(2)的外圆柱面夹紧，后套(3)端面的盲孔端口向其轴心收缩(A处)，将装有螺旋带簧圈(1)的刚性针体(2)挡住，不能脱出而构成。
可热插拔带簧插针接触件的特征在于：后套(3)是一端面有一内径为圆柱状刚性针体(2)外径的圆柱形盲孔，另一端按不同引线方式加工成不同结构的圆柱体。
可热插拔带簧插针接触件的特征在于：圆柱形刚性针体(2)表面与螺旋带簧圈(1)表面平齐或略高。
可热插拔带簧插针接触件的特征在于：其螺旋带簧圈(1)是由均匀相间的若干条两端相连并与端面具有特定倾斜角的弹性金属条组成的弹性金属圈，呈两端细、中间粗的“腰鼓”形。
可热插拔带簧插针接触件的特征在于：其螺旋带簧圈(1)的每一根弹性金属条都处于螺旋状态，且在中部略微向外鼓出，整体呈两端细、中间粗的腰鼓状，弹性金属条两端相连部分为同直径的圆筒状。
可热插拔带簧插针接触件的特征在于：其螺旋带簧圈(1)的若干条两端相连的弹性金属条与端面的倾斜角在95°～120°(左旋)之间或60°～85°(右旋)之间。
可热插拔带簧插针接触件的特征在于：其螺旋带簧圈(1)是将弹性金属片按要求冲压分割成由均匀相间的若干条两端相连并与端面具有特定倾斜角的弹性金属条组成的栅形金属片，然后卷圈成型，其工艺方法如下：
(1)、冲压：用按要求制作的冲压模将弹性金属片冲压分割成由均匀相间的若干条两端相连并与端面具有95°～120°倾斜角的弹性金属条组成的栅形金属片；
(2)、卷圈成型：将栅形金属片垂直放置在基板上，基板上有一两端直径与所需制作螺旋带簧圈内径同尺寸而中部略粗为圆弧鼓腰(7)的圆柱形芯棒2(6)，使栅形金属片位于圆柱形芯棒2(6)的外侧且使弹性金属条与基板面处于95°～120°倾斜角位置，用压力使栅形金属片沿圆柱形芯棒2(6)的外表面弯曲成中间略粗的圆筒形并使弹性金属条紧紧的包裹在圆柱形芯棒2(6)圆弧鼓腰(7)的外表面；
(3)、时效和表面处理：通过对卷圈成型的弹性金属圈进行时效处理和表面处理后就得到左旋的螺旋带簧圈(1)。
(4)、在卷圈过程中，若将冲制好的具有95°～120°倾斜角的栅形金属片沿中心线翻面后放置在基板上则该栅形金属片的弹性金属条与基板呈60°～85°倾斜角，卷圈后得到右旋的螺旋带簧圈(1)。
(5)、卷圈成型也可先利用直径与所需制作螺旋带簧圈(1)内径同尺寸的圆柱形芯棒1(5)将栅形金属片卷制成粗细一致的圆筒形，再套在直径比所制作螺旋带簧圈内径略小而中部略粗呈圆弧形鼓腰(7)的圆柱形芯棒2(6)上滚搓产生圆弧形鼓腰。
当可热插拔带簧插针***刚性插孔后，由于螺旋带簧圈(1)的鼓腰部分的外径略大于刚性插孔的内径，每根弹性金属条由于弹力作用撑附在刚性插孔的内表面，同时由于每根弹性金属条呈螺旋状态，其曲面变化与插孔内表面的弧度相吻合，每根弹性金属条的有效长度都与插孔内表面紧密接触，形成一个矩形接触面，总的接触效果为若干根弹性金属条面积的总和——多面包络接触。由于起接触作用的螺旋带簧圈(1)是装在刚性针体(2)中部的环形凹槽(4)内，在可热插拔带簧插针与刚性插孔进行插拔时带簧插针与刚性插孔最先接触和最后断开的是刚性针体(2)的端部，这样避免了由于热插拔使弹性部件螺旋带簧圈(1)受电流冲击而损伤失效。
图6所示的是可热插拔带簧插针另一实施例，是在图2所示可热插拔带簧插针的基础上将刚性针体(2)与后套(3)制作为一体的基体(8)，结构更为简单，螺旋带簧圈(1)依靠本身的弹力紧紧贴附在基体(8)的环形凹槽(4)的圆周面上。
本发明与现有技术相比有以下优点和积极效果：(1)由螺旋带簧圈、刚性针体和后套构成的可热插拔带簧插针接触件结构简单一体化，易于加工，有利成批生产，采用不同引线形式和固定方式的后套可适用不同应用场合，便于管理；(2)可热插拔带簧插针接触件采用了螺旋曲面接触方式，与刚性插孔是多面包络接触，动态接触电阻稳定，具有耐冲击、抗振动、承受电流大、插拔柔和、接触电阻小的特点。(3)可热插拔带簧插针与刚性插孔进行插拔时最先接触和最后断开的是带簧插针刚性针体的端部，这样避免了由于热插拔使弹性部件螺旋带簧圈受电流冲击而损伤失效。(4)可热插拔带簧插针接触件主要接触部件螺旋带簧圈是将弹性金属片冲压后卷圈成型，其加工工艺简单、成本较低、具有良好的一致性，适用于大批量生产。
Claims (7)
1、一种可热插拔带簧插针接触件及螺旋带簧圈，其特征在于可热插拔带簧插针接触件是由在中部环形凹槽内套装有一螺旋带簧圈的圆柱形刚性针体，其一端嵌入后套端面的圆柱形盲孔内，使螺旋带簧圈的一端刚好被后套盲孔的内圆柱面与刚性针体的外圆柱面夹紧，后套的盲孔端口向其轴心收缩，将装有螺旋带簧圈的刚性针体挡住，不能脱出而构成的。
2、根据权利要求1所述的可热插拔带簧插针接触件及螺旋带簧圈，其特征在于其螺旋带簧圈是由均匀相间的若干条两端相连并与端面具有特定倾斜角的弹性金属条组成的弹性金属圈，呈两端细、中间粗的“腰鼓”形。
3、根据权利要求1所述的可热插拔带簧插针接触件及螺旋带簧圈，其特征在于后套为一端面有内径为圆柱状刚性针体外径的圆柱形盲孔，另一端按不同引线方式加工成不同结构的圆柱体。
4、根据权利要求1所述的可热插拔带簧插针接触件及螺旋带簧圈，其特征在于圆柱形刚性针体表面与螺旋带簧圈表面平齐或略高。
5、根据权利要求2所述的可热插拔带簧插针接触件及螺旋带簧圈，其特征在于其螺旋带簧圈的每一根弹性金属条都处于螺旋状态，且在中部略微向外鼓出，整体呈两端细、中间粗的腰鼓状，弹性金属条两端相连部分为同直径的圆筒状。
6、根据权利要求2所述的可热插拔带簧插针接触件及螺旋带簧圈，其特征在于螺旋带簧圈的若干条两端相连的弹性金属条与端面的倾斜角在95°～120°(左旋)之间或60°～85°(右旋)之间。
7、根据权利要求2所述的可热插拔带簧插针接触件及螺旋带簧圈，其特征在于螺旋带簧圈是将弹性金属片按要求冲压分割成由均匀相间的若干条两端相连并与端面具有特定倾斜角的弹性金属条组成的栅形金属片，然后卷圈成型，其工艺方法如下：
(1)、冲压：用按要求制作的冲压模将弹性金属片冲压分割成由均匀相间的若干条两端相连并与端面具有95°～120°倾斜角的弹性金属条组成的栅形金属片；
(2)、卷圈成型：将栅形金属片垂直放置在基板上，基板上有一两端直径与所需制作螺旋带簧圈内径同尺寸而中部略粗为圆弧鼓腰的圆柱形芯棒，使栅形金属片位于圆柱形芯棒的外侧且使弹性金属条与基板面处于95°～120°倾斜角位置，用压力使栅形金属片沿圆柱形芯棒的外表面弯曲成中间略粗的圆筒形并使弹性金属条紧紧的包裹在圆柱形芯棒圆弧鼓腰的外表面；
(3)、时效和表面处理：通过对卷圈成型的弹性金属圈进行时效处理和表面处理后就得到左旋的螺旋带簧圈。
(4)、在卷圈过程中，若将冲制好的具有95°～120°倾斜角的栅形金属片沿中心线翻面后放置在基板上则该栅形金属片的弹性金属条与基板呈60°～85°倾斜角，卷圈后得到右旋的螺旋带簧圈。
(5)、卷圈成型也可先利用直径与所需制作螺旋带簧圈内径同尺寸的圆柱形芯棒将栅形金属片卷制成粗细一致的圆筒形，再套在直径比所制作螺旋带簧圈的内径略小而中部略粗呈圆弧形鼓腰的圆柱形芯棒上滚搓产生圆弧形鼓腰。
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