TWI528654B - 具容限補償之組合電氣連接器 - Google Patents

Description

具容限補償之組合電氣連接器

本發明係關於一種組合電氣連接器，且尤其關於一種連接器，其在一外部外殼中接收兩個內部外殼，該等內部外殼每一者皆配備電氣接點元件。本發明尤其適用於涉及在汽車中所謂的互鎖電路。

在汽車中，若操作具高於該低電壓範圍(亦即高於60伏特(V))電壓的電氣裝置，為了安全起見必須安裝控制機制，以在該高電壓車輛電氣系統及其組件上監測絕緣損害，以及偵測服務及/或偵錯工作與未完成的組裝程序。一種可能性係安裝控制電路，即所謂的互鎖電路。若中斷此互鎖電路，則特殊裝置確保所呈現之電壓盡快降低。舉例來說，此可藉由接觸器做到，該接觸器中斷該電路或該電容放電。

尤其是在由電動馬達驅動汽車的情況下，由於該等需求電力，故呈現該範圍介於300 V至650 V間的電壓。尤其是在連接該電動馬達至其他組件的連接器的該情況下，例如該傳輸外殼，因此有必要為了安全起見，若卸除該電力供應連接器，則確實地打開該互鎖電路。

一般而言，尤其是在汽車電子學領域，經常發生必須關閉插頭及插座(plug-and-socket)連接之問題，其中顯著的容限施加於相對於彼此而即將連接的該等兩個組件之該等位置。

自美國專利號7,393,229 B2，已知用於連接器的可旋轉固定座，其補償在該x、y方向的位置偏差，允許該連接器的旋轉運動，使其接觸該接合插頭。在此公開說明書中所顯示之連接器配置之目的，亦係為了補償在連接器與其顧及幾何形狀容限類型的接合連接器之間的徑向位置偏差。

美國專利號6,739,893 B2係關於一插頭連接的配置，其被結合至一電子模組的外殼，並讓在x、y方向的容限補償成為可能。為了此目的，提供具插銷開口的一插件，其可移動地被嵌入於該外殼的凹處中。當藉由連接該插件至該電路載體而形成該插頭連接時，藉由插件及外殼之該連接點上的超出量，該插件之該等插銷開口相對於該等接觸元件的校準係成為可能。使用在此公開說明書中所提出之配置，舉例來說，在汽車中作為控制器之電子模組的情況下。因而藉由提供橫向間隙，補償在x、y方向的容限。

自美國專利號7,044,751 B2，已知用於將一印刷電路板連接至一第一及一第二控制器的配置。在此公開的說明書中，當一電子模組焊接至一印刷電路板時，不直接焊接屬於一第二電子控制器的該等端點，而是透過一中間轉接器，因此在該缺陷情況下，可以很容易地分開該等兩個控制器。

美國專利號6,065,988係關於用於一電子模組的一組裝結構。在一可移動的內部外殼中容置一些相同的電氣接點，且此內部外殼藉由對相關接合接點施一彈力而被擠壓。支撐該彈力抵住該外部外殼。此配置適合用於確保即使存在著振動，前部接點與其接合接點之間有足夠的接點壓力，例如用於在一汽車中的接點儀表板。

然而，已知的連接器總是基於對所有即將關閉的接點而言，該等相同的幾何形狀容限皆適用的假設。由多於一個插頭系統所構成之組合連接器在該等已知的配置中並未列入考慮。

本發明所根據之該目的明確說明一種組合電氣連接器，其讓同時***及拔出不同系統的連接器成為可能，尤其是在該***方向上具有不同幾何形狀容限的連接器。

藉由該等獨立申請專利範圍之該主旨達成此目的。本發明具優勢的進一步發展係該等從屬申請專利範圍之該主旨。

本發明係基於該想法，而在外部外殼中提供第一及第二插座，用於分別容置該第一及第二內部外殼，並形成該第二插座，因此該第二內部外殼係容置於該第二插座，並且以相對於該外部外殼之***方向移動。

如此，可能補償該第二連接器與其接合連接器之間的容限，即使它們係明顯高於該第一連接器及其接合連接器之該等所容許之幾何形狀偏差。尤其是，在用於汽車的該情況下，該第一內部外殼可佈置為一高電壓供應接點，且該第二內部外殼可佈置為一互鎖連接器。根據本發明之配置隨後達成目的，即必要時，能夠在該互鎖電路明顯補償較高容限，且同時確保當移除該組合連接器時，該互鎖電路之連接係打開的。

藉由使用根據本發明之該組合連接器，其中在一個拆卸步驟中，該承載電壓的高電壓連接器及該互鎖電路皆係打開的，達成對於維修工程師而言的該最大可能安全性。

根據本發明具優勢的具體實施例，該第二插座亦具有固持裝置，其將該第二內部外殼緊密地固定於該外部外殼中。因而可能確保在該維修情況下，若沒有工具則無法自該外殼拆卸為該低電壓接線器的一部分之該互鎖插頭。

在該高電壓插頭外殼中，設計該小型互鎖插頭之該插座，因此可能在一方向上補償大約±1毫米(mm)的容限補償。舉例來說，此係該電動馬達與該傳輸外殼之間的該合適容限。然而，根據本發明之組合連接器解決方案，顯然不僅可用在混合及電動車輛之情況下的高電壓電路中，亦可用在兩個或多個連接器系統之間必須達成不同容限補償的任何地方。根據本發明而同樣以該解決方案所達成者為，若沒有輔助工具則無法自該高電壓插頭外殼拆卸該互鎖插頭。

將該第二內部外殼固定於該外部外殼中之該固持裝置，舉例來說可由兩個限制止動邊緣執行，而該兩個限制止動邊緣之間的該內部外殼係可移動。

若使該第二插座具有一插頭開口，以使該插頭及插座連接至該第二接合連接器，以及使該第二插座具有一安裝開口，以在該外部外殼中安裝該第二內部外殼，則現有的連接器系統可以很容易地被做為該第二內部外殼。對於特別簡單的安裝而言，該第二插座基本上可為管狀形式，該插頭開口及該安裝開口係在相反的末端區域。

一旦該插頭及插座連接關閉時，為了將其固定，可同 時將該第一及該第二內部外殼與該適當的接合連接器一起鎖定。舉例來說，這讓該內部外殼的彈性固定變得多餘。

因此，在維修情況下，可使該第二內部外殼及另一連接器一起脫離，根據本發明具優勢的進一步發展，具有該第二接合連接器的該插頭及插座連接之該鎖定裝置係可自外部取得並且尤其係可脫離。

尤其是在該汽車領域，通常必須保護該電氣接觸以免受到濕氣及灰塵的入侵。因此藉由密封裝置，可自該第一及該第二內部外殼各別的接合連接器密封。

尤其是，若該第一內部外殼係可用作涉及軌跡阻抗及電場強度的高電壓連接器，且該第二內部外殼係與互鎖安全電路相關，其將同時與該高電壓連接器接觸，則本發明之該等具優勢特性係有效的。

為了更了解本發明，基於在該等以下圖示中所顯示該等具體實施例更詳細地加以解釋本發明。提供該等相同的參考符號及該等相同的組件名稱給該等相同的部件。此外，該等具體實施例所顯示及說明之某些特徵或特徵的組合，其本身可代表獨立的創造性解決方案或根據本發明的解決方案。

第一圖以立體圖顯示，在第一具優勢的具體實施例中，根據本發明的組合電氣連接器100。在所顯示之該具體實施例中，組合電氣連接器100具有一外部外殼102，其在此具有的該形式為一密封的三極密封高電壓連接器。

因此，當脫離外部外殼102時，同時打開一互鎖電路，且相應地關閉該電源供應器，而在外部外殼102中，亦安裝互鎖連接器104作為一第二分開的內部外殼。互鎖插頭104係該低電壓接線器的一部分，且當組裝該車輛時，以方向106將其連接至高電壓插頭外部外殼102中。

如自第四圖之剖面示意圖觀察則尤其明顯，在一插座108中的外部外殼102上容置互鎖插頭104，因此一方面其被容置，故其可在方向106上移動，且另一方面，在一***物進入插座108之後，僅可使用一特殊工具將其自外部外殼102分開。此插座108基本上具有管狀形式，即使具有複雜的直徑，其被調適成互鎖插頭104之外側輪廓。

如自第一圖可見，互鎖插頭104具有已知為一連接器定位組件(Connector position assurance，CPA)110的一鎖定裝置。因此若即將移除整個組合電氣連接器100，則可脫離該互鎖插頭，CPA 110對裝配工而言，仍是可自外部取得的。為了避免該CPA的意外脫離，在外部外殼102上形成一框架122。

此外，在外部外殼102中，接收一第一內部外殼112，其封閉該高電壓接點在其中。舉例來說，可在一模組的外殼上固定組合連接器配置100，例如透過一螺栓接頭114的傳輸。但是或者，在此亦可提供鎖定裝置。

第二圖及第三圖係顯示該組合電氣連接器在一起***的狀態的兩個視圖。為了清楚起見，未顯示該等纜線供給。尤其是，在接點插座116上採用密封的電纜接點為此類高電壓連接器中一般已知者。

第四圖顯示一剖面示意圖，根據本發明之該組合電氣連接器配置，為了清楚起見，未顯示導電部件，例如電纜、插頭接腳及插座。

如在第四圖中可見，容置該第二內部外殼104之插座108具有兩個限制止動部118、120。該第二內部外殼104容置於該限制止動部118、120之間，因此其可在方向106上移動。該等高電壓接點容置在一第一內部外殼112中，有關電場強度及軌跡電阻係符合一高電壓外殼之需求。由於該等高電壓連接器明顯符合較窄的容限，故可將第一內部外殼112固定於外部外殼102的一第一插座126中而沒有間隙。然而，當然亦可能是，容置第一內部外殼112於外部外殼102中，其中第一內部外殼112是可移動的。

為了將第二內部外殼104固定於該相關的配合接點，根據本發明具優勢的具體實施例提供一鎖定裝置，已知為CPA(連接器定位組件)110。一密封裝置124亦讓第二內部外殼104與該相關接合連接器的密封接合成為可能。

若在維修期間要移除組合連接器100，則根據本發明，亦必須脫離互鎖連接器104，由於在兩個限制止動部120與118之間的第二內部外殼104被容置，因此將外部外殼102及第二內部外殼104分開需要一特殊工具。若未使用此類特殊工具，則插座108或外殼104會因為試圖離開在其接合連接器上的該互鎖插頭，而受到無法挽回的損害。根據本發明，選擇兩個限制止動部118及120之距離為，在一方向上可補償大約±1毫米(mm)的合適容限大小。

100‧‧‧組合電氣連接器

102‧‧‧外部外殼

104‧‧‧互鎖連接器、互鎖插頭、第二內部外殼

106‧‧‧***方向/方向

108‧‧‧插座

110‧‧‧連接器定位組件

112‧‧‧第一內部外殼

114‧‧‧螺栓接頭

116‧‧‧接觸插座

118、120‧‧‧限制止動部

122‧‧‧框架

124‧‧‧密封裝置

126‧‧‧第一插座

第一圖顯示在第二內部外殼之安裝過程中，組合電氣連接器之立體圖；第二圖顯示準備好***組合連接器之立體圖；第三圖顯示第二圖旋轉後之視圖；第四圖顯示第二圖之組合電氣連接器之剖面示意圖。

100．．．組合電氣連接器

110．．．連接器定位組件

102．．．外部外殼

112．．．第一內部外殼

104．．．互鎖連接器

116．．．接觸插座

104．．．互鎖插頭

118、120．．．限制止動部

104．．．第二內部外殼

122．．．框架

106．．．***方向/方向

124．．．密封裝置

108．．．插座

126．．．第一插座

Claims (15)

1. 一種組合電氣連接器，其具有一外部外殼、一第一內部外殼與一第二內部外殼，其中至少一第一電氣接點元件係容置於該第一內部外殼，至少一第二電氣接點元件係容置於該第二內部外殼，以一***方向將該第一及該第二內部外殼接合至一第一及一第二接合插頭外殼，用以接合對應的接合接點元件，該外部外殼具有一第一及一第二插座，以分別容置該第一及該第二內部外殼，以及該第二插座之形式為，該第二內部外殼係容置於該第二插座，並且以相對於該外部外殼之***方向移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，該第二插座亦具有一固持裝置，其將該第二內部外殼固定於該外部外殼中，因此唯有使用一特殊工具，可將其移除而不會受損。
3. 如申請專利範圍第2項所述之連接器，該固持裝置具有一第一及一第二限制止動部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，該第二插座具有一插頭開口及一安裝開口，該插頭開口用以讓該插頭及插座連接至一第二接合連接器，該安裝開口用於在該外部外殼中安裝第二內部外殼。
5. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，該第二插座具有具一複雜直徑的一基本管狀形式，且該插頭開口及該安裝開口係在相反的末端區域。
6. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，第二內部外殼具有一第二鎖定裝置，以鎖定該插頭及插座連接至一第二接 合連接器。
7. 如申請專利範圍第6項所述之連接器，該第二鎖定裝置係可自外部取得，以使該插頭及插座連接脫離。
8. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，該第二內部外殼具有一第二密封裝置，以密封該第二接合連接器。
9. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，該第一內部外殼被固定於該外部外殼中而沒有間隙。
10. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，該第一內部外殼之形式為，其可用於作為有關軌跡電阻及電場強度的一高電壓連接器。
11. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，該第一內部外殼具有一第一密封裝置，以密封該第一接合連接器。
12. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，該第二內部外殼具有一互鎖連接器，以關閉及打開一互鎖電路。
13. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，該外部外殼具有一固定裝置，以將該組合電氣連接器固定於即將接觸的一組件。
14. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，該第一內部外殼具有一第一鎖定裝置，以鎖定該插頭及插座連接至該第一接合連接器。
15. 如申請專利範圍第1項所述之連接器，該第二內部外殼可相對於該外部外殼移動，其移動範圍達在該***方向中可補償至少±1mm之匹配容限。