用於車輛中車輛電力供應或傳輸的連接器裝置和連接器組件的製作方法
2023-09-10 04:28:35 2
專利名稱：用於車輛中車輛電力供應或傳輸的連接器裝置和連接器組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於向車輛，特別是電-燃料混合驅動車輛或純電驅動車輛供應或傳輸電力的電連接器組件，和對應的連接器裝置以及連接方法。這種連接器組件包括連接到例如電池或車輛的電機的電力接收連接器以及連接到例如發電站或充電器的電力供應連接器。為了安全的原因，要求在連接或斷開過程中有很少的或者沒有電流流過連接器組件的電源端子。專利申請W02010/015889描述了一種防止連接器組件在處於安全的配合位置之前電源送出電力的連接器組件。該連接器組件包括一對互鎖端子，它們僅在達到安全配合位置時才通過分流器電連接。安全控制電路可持續地檢查這兩個互鎖端子之間的電阻，以便自動地檢測該連接器組件何時配合好，從而僅在該連接器組件完全配合時才提供電力。該安全控制電路還可檢測該已配合好的連接器組件何時將會斷開配合，從而在電源端子斷開之前減小或停止電力。因此，互鎖端子與分流器之間的兩個電連接部的電阻對於連接/斷開過程來說是關鍵的安全參數。需要使這種安全參數更少地依賴於環境條件，如灰塵或溼度。本發明提供消除上述需要中的至少一個需要的連接器組件、對應的連接器裝置以及連接方法。本發明的目標在於使得用於向車輛供應電力的連接器組件的安全參數更少地依賴於環境條件。
發明內容
根據一個方面，本發明的一個實施例包括用於車輛中電力傳輸的連接器組件，所述連接器組件包括根據配合軸線配合的第一連接器裝置和第二連接器裝置。所述第一連接器裝置包括至少一個彈簧裝置，這些彈簧裝置由能在彈簧加載方向上移動的至少一個導電頭端接。所述第二連接器裝置包括至少一個互鎖端子，所述互鎖端子包括電導體和絕緣帽，所述互鎖端子布置成使得在配合過程中，所述可動頭首先觸及一個或幾個絕緣區域上的所述絕緣帽，然後接觸一個或幾個導電區域上的所述電導體。所述一個或幾個絕緣區域中的至少一個絕緣區域沿著垂直於所述配合軸線且垂直於所述彈簧加載方向的橫向方向相對於所述一個或幾個導電區域中的至少一個導電區域橫向地移位。換句話說，在至少一個或幾個絕緣區域以及至少一個導電區域之間不具有任何的共用橫向位置。在一個變形中，一個或幾個絕緣區域中的每一個絕緣區域均沿著垂直於配合軸線且垂直於彈簧加載方向的橫向方向相對於一個或幾個導電區域中的每一個導電區域橫向地移位。由於差的環境條件，第一連接器裝置的互鎖端子的絕緣帽會變髒或者在配合程序的第一步驟期間被第二連接器裝置的可動頭弄髒。由於絕緣區域與導電區域之間的橫向偏移，該導電區域不會受到這種汙染的影響。因此，使在該配合程序的第二步驟期間，導電頭與導電區域之間連接部的電阻與第一步驟期間的汙染無關。然後，該連接器組件的對應安全參數較少地依賴於環境條件。另一方面，用於車輛中電力供應或傳輸的連接器裝置的第一類型的實施例具有配合軸線並包括至少一個彈簧裝置，這些彈簧裝置由能在彈簧加載方向上移動的至少一個導電頭端接。該導電頭包括具有凸橫截面的觸頭表面。通過橫向凸頭，更容易清潔頭電接觸表面。另一方面，用於車輛中電力供應或傳輸的連接器裝置的第二類型的實施例具有配合軸線並包括至少一個互鎖端子，所述互鎖端子包括由絕緣帽軸向端接的電導體。所述絕緣帽包括引導部，該引導部在突出方向上從所述電導體的可接近側突出。所述絕緣帽包括凹部，該凹部在所述引導部下方延伸並且與所述電導體的所述可接近側部分或全部軸向對準地延伸。在其它實施例中，也可以使用從屬權利要求中限定的特徵中的一個或多個特徵。
從下面作為限制性示例給出的其實施例中幾個的描述以及附圖將呈現本發明的其它特徵和優點。在這些附圖中:圖1是連接器組件的第一實施例的第一連接器裝置的立體圖，圖2是連接器組件的第一實施例的第二連接器裝置的立體圖，圖3a是圖2中的細節III B的前視圖，圖3b是沿著圖3a中的線III B的剖面立體圖，示出了互鎖端子及其絕緣帽，圖4是沿著圖1的平面4的剖面立體圖，示出了導電頭連同絕緣帽，圖5是該第一實施例的分流器的立體圖，圖6是該第一實施例的分流器的前視圖，圖7是該第一實施例的互鎖端子的剖視圖，示出了導電頭首先觸及絕緣帽，然後接觸導體，圖8A，8B，8C是分別對應於該第一實施例的側視圖、俯視圖和前視圖的示意圖，示出了觸碰區域和接觸區域，圖8D是第二實施例的對應於前視圖的示意圖，圖9A，9B，9C是分別對應於第三實施例的側視圖、俯視圖和前視圖的示意圖，以及圖10A，10B, IOC是分別對應於第四實施例的側視圖、俯視圖和前視圖的示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，第一連接器裝置I包括兩個母端子，這兩個母端子未示出並且附接在兩個母端子外殼2中。第一連接器裝置I例如是連接到電動車(未示出)的電池的電力接收連接器。該第一連接器裝置是插頭式連接器並具有大體上的橢圓形橫截面，其包圍兩個端子外殼2。第一連接器裝置I還包括分流器3，該分流器包括兩個可動頭4，這兩個可動頭定位在穿過兩個水平母端子的中心的豎直平面中。內部橢圓形狀包括第一 EMI屏蔽件5，其包圍第一連接器裝置I的所有電氣部件，該第一連接器裝置I包括兩個母端子和分流器3的頭4。根據圖2，第二連接器裝置6包括附接在兩個公端子外殼7內的未示出的兩個電源插頭端子。第二連接器裝置6是連接到例如電力站(未示出)的插座連接器。第一連接器裝置1(圖1)和第二連接器裝置6 (圖2)具有共用的配合軸線14，裝置1、6兩者沿著該配合軸線能夠機械地和電力地耦合。第二連接器裝置6包括兩個互鎖端子8，這兩個互鎖端子對稱定位在穿過水平公端子的豎直平面內，並且定位成便於接收來自第一連接器裝置I的兩個頭4中的每一個頭。內橢圓形狀包括第二 EMI屏蔽件9，該第二 EMI屏蔽件包圍第二連接器裝置6的所有電氣部件並且在第一連接器裝置I和第二連接器裝置6相配合時電連接到第一屏蔽件5。第一連接器裝置I和第二連接器裝置6包括具有耦合機構的外橢圓形壁，其在申請TO2010/015889中被充分描述，該申請通過引用的方式被結合到本申請中。如詳圖3A和3B所示，每個互鎖端子8均包括扁平的電導體10，其壓接到與發電站的安全控制電路相連的電線11，並且該電導體通過正方形的接觸主體13附接到連接器絕緣體12中。每個互鎖端子8均還包括絕緣帽15，該絕緣帽15包圍電導體10端部的兩側，也包圍該端部的軸向前側。如圖4所示，頭4與互鎖端子8之間的配合過程包括第一步驟和第二步驟，在第一步驟中，頭4分別地沿著絕緣帽15滑動，並且在第二步驟中，頭4接觸電導體10。每個互鎖端子8均具有橫向可接近側16，通過該可接近側可接近電導體10，其相對側被連接器絕緣體12所覆蓋。由此，電導體10能夠僅與導電頭4電連接，該導電頭能垂直於配合軸線14且垂直於橫向可接近側16移動。絕緣帽15包括引導部25，該引導部設計成在配合過程中首先由頭4觸及。該引導部在該配合過程的第一部分中引導該頭4的運動，直到但不包括導電頭4和導體10的電接觸。在第一實施例的特定情況下，引導部25在突出方向16a上從可接近側16突出，該突出方向垂直於配合軸線14，垂直於可接近側16並從可接近側16指向相反的一側。絕緣帽15還包括凹部26(在圖3B中可更好地看出)，該凹部在引導部25下方延伸並且與電導體10的可接近側16軸向對準地延伸。凹部26沿著引導部25的軸向長度軸向地延伸。分流器3包括由對應的頭4端接的兩個彈簧舌17 (參見圖4)。當進入到第二連接器裝置6中時，頭4首先觸及絕緣帽15。這會使對應的彈簧舌17在由箭頭19所示的彈簧加載方向上彎曲。彈簧加載方向19垂直於配合軸線14並且垂直於可接近側16。該彈簧加載方向從一個互鎖端子8的可接近側指向相反一側。在示出的第一實施例中，兩個頭4的彈簧加載方向19都朝著第一連接器I的中心取向。但是，彈簧加載方向19和對應的可接近側可相對於配合軸線14處於任一的垂直方向上。分流器3在第一連接器裝置I中取向，使得彈簧加載方向19大體上平行於第二連接器裝置6的互鎖端子8的突出方向16a。絕緣帽15與連接器絕緣體12形成為單件。這在互鎖端子8與分流器3的配合過程的第一和第二步驟之間提供非常精確的過渡位置。當頭4首先接觸電導體10時，第一連接器裝置和第二連接器裝置之間的相對位置與連接器絕緣體12中的接觸主體13的位置無關。因此，與分流器3的第一次接觸可被用於驅動通過這些電端子發送的電力。凹部26相對於引導部25的頂部的深度被如此地設定，使得在配合過程的第一步驟中，頭4不接觸凹部26的底部。因此，頭4包括表面部，其不與絕緣帽接觸並且不會變髒或者被絕緣帽15弄髒。由於凹部26的至少一部分和電導體10的可接近側16的至少一部分軸向地對準，因此未與該絕緣帽相接觸的頭4的表面部將不會弄髒導體10。因此，使得電接觸的電阻率更加可靠。如圖4、5、6所示，分流器的每個頭4均具有勺的形狀。該頭具有接觸表面18，該接觸表面具有相對於彈簧加載方向19的頂點20 (參見圖6)。接觸表面18具有在由頂點20和彈簧加載方向19穿過的任一平面內的凸橫截面。具體地，接觸表面18具有凸縱向橫截面和凸橫向橫截面21b (參見圖7)。橫向橫截面21b被看作為垂直於配合軸線14並被頭4與電導體10的接觸點所穿過的平面。分流器3是由切割和摺疊導電金屬片製成的單件。該分流器包括具有整體U形形狀(參見圖5和6)的基部22，其被設計為裝配到第一連接器裝置I的絕緣體主體23的對應接收部(參見圖1)中。該U形基部22的彈性被用於將分流器3夾在絕緣主體23中。這兩個彈簧舌17從基部22的每個橫向側24軸向地延伸。在圖7中，頭4在配合過程的第一步驟中用連續線示出，並且在配合過程的第二步驟中或者在第二步驟之後用點線示出。在第一步驟期間，勺狀頭4在位於凹部26的每一側上的兩個滑動接觸點「a」和「b」處觸及絕緣帽15。絕緣帽15的供滑動接觸點「a」和「b」滑動的表面部分稱為「絕緣區域」27a、27b(參見圖3b)。頭4的供滑動接觸點「a」和「b」滑動的表面稱為「頭觸及區域」 28a、28b。在配合過程的第二步驟期間，勺狀頭4在滑動接觸點「c」處觸及電導體10。電導體10的供滑動接觸點「C」在其上滑動的表面稱為「導電區域」29。導電頭4的供滑動接觸點「c」在其上滑動的表面稱為「頭接觸區域」 30。在本第一實施例中，頭4上的接觸點「c」對應於頂點20。因此，頭接觸區域30是沾汙(spot)區域。導電區域29是對應於第二步驟過程的一段。圖8A、8B、8C概述了上述實施例。引導部25包括由凹部26隔開的兩個絕緣區域27a、27b。勺狀頭4包括未被凹部26觸及的頭接觸區域30。換句話說，絕緣區域27a、27b兩者均從導電區域29橫向移位，如圖SB可見的那樣。該橫向方向垂直於配合軸線14並垂直於彈簧加載方向19。為了避免絕緣區域27a、27b與導電區域29之間的灰塵汙染，在它們之間留下最小的橫向距離，例如大於0.1mm,優選地為大於0.5mm,最優選地為大於0.8mm。發電站通過周期測量對兩個互鎖端子8之間的電阻率進行連續採樣。在該配合過程的第一步驟期間，電阻率非常高並且電力觸點未被通電。當電阻率下降時，電力觸點被安全地配合以及通過該電力觸點發送的電力可增大的這樣的信息被發送給發電站。當所傳輸的電力仍然很高時，連接器組件可以在途中斷開。由於導電頭4具有波形縱斷面，並且因為絕緣帽15從電導體10突出，因此發生互鎖端子8的斷開過程，使得波形頭4的後部首先觸及絕緣帽15的突出末端。然後頭4沿著絕緣帽15以波形的後部距配合軸線14在50度至80度之間的的角度滑動。頭4從導體10升離的速度隨該角度的切線而增加。這使得互鎖端子8的斷開更加快速和更加可靠。這使得發電站能夠在電力接觸斷開進入較不安全相之前減少所傳輸的電力。圖8A和8B也是圖8D所示的第二實施例的側視圖和俯視圖。在該第二實施例中，第一連接器裝置I包括不具有凸接觸表面的頭31。第二連接器裝置6包括具有開口 U形的絕緣帽32，其不必須包圍電導體10的兩側和前端。絕緣帽32具有引導部32a和未被頭31接觸的凹部33。然而，絕緣區域34在突出方向/彈簧加載方向19上從導電區域35突出超過比頭接觸區域36和頭觸及區域37之間的對應距離更大的距離。容易理解的是，第二實施例的變形可僅包括一個引導部32a和對應的絕緣區域34。其它變形可具有幾個平行的導電區域35。在第二實施例的任一變形中，每個絕緣區域34均在每個導電區域35旁邊橫向地延伸(參見圖SB)。換句話說，絕緣區域27a、27b、34中的每個絕緣區域的橫向位置均相對於導電區域29、35中的任一個導電區域存在偏移。如圖9A、9B、9C所示的第三實施例包括具有導電區域41的導電頭40，該導電區域位於從觸及區域42朝著彈簧加載方向的凹部的底部。第三實施例還包括絕緣帽43，該絕緣帽包括不從電導體10突出的引導部43a。然而，這兩個絕緣區域44都從導電區域45橫向地偏移。在幾個變形中，觸點的數量可以不同。如圖10A、10B、10C所示的第四實施例包括具有直橫截面的頭50。這使得分流器3能夠簡單地製造。互鎖端子8包括電導體51，該電導體不是扁平的並且可從幾個可接近側接近。然而，仍然存在具有引導部52a的絕緣帽52，該引導部能夠在凹部56之上逆著彈簧加載方向53引導並支撐頭50。相應的絕緣區域54仍然從導電區域55橫向移位。
權利要求
1.一種用於車輛中電力傳輸的連接器組件，所述連接器組件包括沿著配合軸線(14)配合的第一連接器裝置和第二連接器裝置； 所述第一連接器裝置(I)包括至少一個彈簧裝置(17)，這些彈簧裝置由能在彈簧加載方向(19)上移動的至少一個導電頭(4、31、40、50)端接； 所述第二連接器裝置(6)包括至少一個互鎖端子(8)，所述互鎖端子包括電導體(10、51)和絕緣帽(15、32、43、52)，所述互鎖端子布置成使得在配合過程中，所述至少一個導電頭(4、31、40、50)首先在一個或幾個絕緣區域(27a、27b、34、44、54)上觸及所述絕緣帽，然後在一個或幾個導電區域(29、35、45、55)上接觸所述電導體， 所述連接器組件的特徵在於，所述一個或幾個絕緣區域(27a、27b、34、44、54)中的至少一個絕緣區域根據垂直於所述配合軸線(14)且垂直於所述彈簧加載方向(19)的橫向方向相對於所述一個或幾個導電區域(29、35、45、55)中的至少一個導電區域橫向移位。
2.根據權利要求1所述的連接器組件，其中，所述絕緣帽(15、32)包括凹部(26、33、56)，所述凹部的底部不由所述至少一個導電頭(4、31、52)觸及，並且供所述凹部(26、33、56)沿著所述配合軸線延伸的橫向位置在所述第一連接器裝置和所述第二連接器裝置相配合時覆蓋所述一個或幾個導電區域(29、35、55)的橫向位置。
3.根據權利要求1或2所述的連接器組件，其中，所述一個或幾個絕緣區域(27a、27b、34,54)在所述彈簧加載方向(19)上距所述一個或幾個導電區域(29、35、55)預定距離延伸。
4.根據前述權利要求中的任一項所述連接器組件，其中，每個導電頭(4、31、40、50)均通過一個或幾個頭觸及區域(28a、28b、37、42、57)觸及所述絕緣帽(15、32、43、52)並且通過一個或幾個頭接觸區 域(30、36、41、58)接觸所述電導體(10、51)，所述一個或幾個頭觸及區域中的每一個頭觸及區域均與所述一個或幾個頭接觸區域中的每一個頭接觸區域分開。
5.根據權利要求4所述的連接器組件，其中，所述一個或幾個頭觸及區域(28a、28b、37、42、57)中的每一個頭觸及區域均與所述一個或幾個頭接觸區域(30、36、41、58)中的每一個頭接觸區域橫向地分開至少0.1mm，優選地至少0.4mm,以及最優選地至少0.8mm。
6.根據權利要求4或5所述的連接器組件，其中，所述一個或幾個頭觸及區域(28a、28b,37)在所述彈簧加載方向(19)上距所述一個或幾個頭接觸區域(30、36)預定距離延伸。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的連接器組件，其中，所述第一連接器裝置(I)包括分流器(3)，所述分流器具有電互聯的兩個頭(4)，並且所述第二連接器裝置包括對應的兩個互鎖端子(8)。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的連接器組件，該連接器組件包括一對或幾對分別附接在所述第一連接器裝置和所述第二連接器裝置中的第一電力觸點和第二電力觸點，所述一對或幾對第一電力觸點和第二電力觸點適於傳輸電力。
9.一種用於車輛中電力傳輸的連接器裝置(I)，所述連接器裝置具有配合軸線(14)並且包括至少一個彈簧裝置(17)，這些彈簧裝置由能沿著彈簧加載方向(19)移動的至少一個導電頭(4)端接，所述連接器裝置的特徵在於，所述至少一個導電頭(4)包括具有凸橫截面(21b)的觸頭表面(18)。
10.根據權利要求9所述的連接器裝置(I)，該連接器裝置包括分流器(3)，所述分流器包括電互聯的兩個相同或對稱的導電頭(4)。
11.根據權利要求1至8中的任一項所述的連接器組件或根據權利要求10所述的連接器裝置(I)，其中，所述分流器(3)具有整體U形形狀並且包括兩個從該U形形狀的橫向側(24)延伸的彈簧舌(17)，每個彈簧舌(17)均由對應的導電頭(4)端接。
12.一種用於車輛中電力傳輸的連接器裝置￠)，所述連接器裝置具有配合軸線(14)並且包括至少一個互鎖端子(8)，所述互鎖端子包括由絕緣帽(15、32、52)軸向端接的電導體(10、51);所述絕緣帽包括在突出方向(16a)上從所述電導體的可接近側(16)突出的引導部(25、32a、52a)，所述連接器裝置的特徵在於，所述絕緣帽(15、32、52)包括凹部(26，33，56)，所述凹部在所述引導部(25、32a、52a)下方延伸並且與所述電導體的所述可接近側(16)部分或全部軸向對準地延伸。
13.根據權利要求7所述的連接器組件，或者根據權利要求12所述的連接器裝置(6)，該連接器組件或連接器裝置包括成對的兩個相同或對稱的互鎖端子(8)。
14.一種用於車輛中電力傳輸的連接方法，該方法包括將第一連接器裝置(I)的至少一個導電頭(4、31、40、50)與第二連接器裝置(6)的互鎖端子(8)相配合的步驟，所述方法的特徵在於，所述至少一個導電頭(4、31、40、50)與所述互鎖端子(8)的絕緣帽(15、32、43、 52)的接觸區域與所述至少一個導電頭與所述互鎖端子(8)的電導體(10、51)的接觸區域不同。
全文摘要
一種用於車輛中電力供應或傳輸的連接器組件，該連接器組件包括根據配合軸線配合的第一連接器裝置和第二連接器裝置。所述第一連接器裝置包括至少一個彈簧裝置，這些彈簧裝置由能在彈簧加載方向上移動的至少一個導電頭端接。所述第二連接器裝置包括至少一個互鎖端子，所述互鎖端子包括電導體(10)和絕緣帽(15)，所述至少一個互鎖端子布置成使得在配合過程中，所述至少一個導電頭首先在一個或幾個絕緣區域(27a、27b)上觸及所述絕緣帽(15)，然後在一個或幾個導電區域(29)上接觸所述電導體(10)。所述一個或幾個絕緣區域(27a、27b)中的每一個絕緣區域均根據垂直於所述配合軸線(14)且垂直於所述彈簧加載方向的橫向方向相對於所述一個或幾個導電區域(29)中的每一個導電區域橫向地偏移。
文檔編號H01R13/66GK103109417SQ201180039485
公開日2013年5月15日 申請日期2011年8月11日 優先權日2010年8月19日
發明者克洛德·卡斯, 弗雷德裡克·梅內, 斯特凡娜·特蘭卡特 申請人:富加宜汽車控股公司