[发明专利]用于高功率应用的弹簧致动式电连接器

说明书

本发明公开了一种弹簧致动式电连接器组件，所述弹簧致动式电连接器组件用于在高功率、高电压应用中将设备电气地和机械地连接至电源。所述连接器组件包括第一连接器，所述第一连接器具有内部接纳器、多个侧壁和至少一个接触梁。所述接触梁一体地延伸至所述侧壁的外表面并且包括自由端，所述自由端从所述侧壁的所述外表面向内延伸。内部弹簧构件的尺寸设定成驻留在所述第一连接器的所述接纳器内。这种组件还包括第二导电连接器，所述第二导电连接器具有插孔，所述插孔的尺寸设定成接纳所述第一连接器和所述弹簧构件两者以在所述设备的操作期间限定连接位置。在所述连接位置，所述弹簧构件的至少一个弹簧臂在所述第一连接器的所述接触梁上施加向外指向的力以使所述接触梁向外移位成与所述第二连接器接合。

技术领域

本公开涉及电连接器，并且具体地涉及具有弹簧致动式或弹性内部固定部件的高电压和/或高功率电连接器。具体地，本公开涉及在包括乘用车和商用车的机动车辆和/或其他高功率和/或高电压应用中使用的电连接器组件。

背景技术

在过去几十年中，汽车以及其他道路车辆和越野车辆诸如皮卡车、商用卡车、半卡车、摩托车、全地形车和运动型多用途车(统称为“机动车辆”)中的电子器件的数量。电子器件用于改善性能、控制排放并且为机动车辆的乘员和使用者提供物质上的舒适。由于振动、热量和使用寿命，机动车辆面临着电气环境的挑战。热量、振动和老化都可能导致连接器故障。事实上，无论是在装配厂还是在现场，连接器松动都是机动车辆的最大故障模式之一。考虑到全球范围内所有汽车制造商及其直接供应商的累计年度质保费用估计在500亿与1500亿美元之间，因此，汽车的大故障模式与巨额的金钱损失相关。

已经花费了相当多的时间、金钱和精力来寻找满足机动车辆市场所有需求的连接器解决方案。目前的普遍做法是在所有高功率连接上使用眼孔和螺纹紧固件。目前的普遍做法可能是昂贵的、耗时的，并且容易发生故障。

更合适、更稳健的连接器解决方案必须是不受振动和热量影响的。为了形成稳健的解决方案，许多公司设计了弹簧加载式连接器的变型，其具有将连接器保持在适当位置的特征。此类弹簧致动式连接器通常具有一些表明它们已被完全插入的指示。有时，连接器上的弹簧致动式特征是由塑料制成的。在其他时候，连接器上的弹簧致动式特征是由弹簧钢制造的。不幸的是，尽管目前的技术水平改进了使用眼孔和螺纹连接器的连接器，但仍然有太多的故障情况。

在机动车辆应用中，弹簧致动式连接器仍然发生故障的部分原因在于弹簧元件在连接器的外围。通过将弹簧补偿片放在连接器的外表面上，连接器制造商试图使接合处对于组装零件的人来说显而易见。不幸的是，对于塑料和金属两者，汽车环境的升高温度使得外围弹簧容易发生故障。机动车辆的发动机舱通常可达到接近100℃的温度，而机动车辆发动机的各部件将达到或超过180℃。在100℃时，大多数塑料开始塑化，从而减小了外围弹簧致动式特征的保持力。在100℃时，弹簧钢的热膨胀会少量减少外围弹簧致动式连接器的保持力。关于由弹簧钢制造的弹簧致动式特征，更重要的是随着弹簧钢的热循环，弹簧钢中固有的残留材料记忆的效应。经过多次温度循环之后，弹簧钢将开始恢复成其原始形状，从而降低其保持力并使其易受振动的影响，所有这些都会大大降低传统连接器的性能。机动车辆市场需要一种低成本、耐振动、耐温度且稳健的连接器。

很明显，市场上需要一种机械简单、重量轻、价格便宜、耐振动、耐温度且稳健的电连接器。问题是所有这些设计标准在目前的现有技术中可能是相冲突的。一些现有技术已经尝试使用外围弹簧致动式保持特征来解决该问题。例如，由署名的发明人Glick等人所有的标题为“Electrical terminal(电端子)”的美国实用新型专利号8,998,655(“Glick‘655”)教示了其中接触元件是具有接触梁的基本上多面体结构的电端子。接触梁外部的弹簧结构在接触梁上施加力。这种布置被设计成迫使接触梁与基本上圆形或方形的端子销正连接。由署名的发明人Glick等人所有的标题为“Electrical terminal(电端子)”的美国实用新型专利号8,992,270(“Glick‘270”)教示了Glick‘655专利的变型。