具有彈性側壁和有角度的平坦觸頭的母端子的製作方法
2023-10-04 04:36:04
專利名稱：具有彈性側壁和有角度的平坦觸頭的母端子的製作方法
技術領域：
本發明基本上涉及電連接器領域，特別地，涉及電連接器的母端子即插座端子。
背景技術：
匹配電連接器通常要用互相連接的成對的插腳和插座端子使多條電路或電線通過已匹配的連接器互相連接。插腳和插座端子常常被稱為公端子和母端子。
一種母端子在匹配端具有一大致長方形的插座(socket or receptacle)以容納一大致長方形的插腳即公端子進入。一個細長的本體形成該匹配端，該本體由頂壁、底壁和相對的懸臂式的側壁構成。上述端子通常由薄片材料壓制而成，其頂壁和底壁可能有敞開的接縫或縫隙，而兩相對的壁能繞著大致垂直於端子縱軸的軸彎曲。這種彎曲造成了一些問題。
比如，通常在母端子匹配端相對的側壁上形成凹陷以更穩固地接觸插入的公插腳或公端子。優選地，在每個彈性側壁上均形成一對縱向間隔的接觸凹陷。為了在母端子和公插腳之間獲得穩定的電連接，母端子側壁上的凹陷需在插腳上施加持續的均勻的力。不幸的是由於側壁圍繞垂直於端子縱軸的軸彎曲，以及每對側壁上的凹陷是沿著端子縱軸間隔的，所以當公端子完全插入時，接觸凹陷施於其上的壓力通常是不均勻的。當凹陷上鍍了一層高導電材料(比如金)時，情況將更加複雜。由於凹陷發生不均勻的磨損，一個凹陷上的鍍金會比另一個磨損得快。在有些情況下，每對縱向布置的凹陷中靠外的那個可能完全不接觸插腳。
凹陷通常使公插腳和母端子間接觸良好，但僅僅在一個非常小的點上發生電接觸。由於在母端子側壁和公插腳表面之間的上述凹陷產生相對較小的接觸區域，所以熱量積累在這些凹陷形成的微小接觸區域內。如此小的接觸區域無法有效進行任何散熱。
上述端子結構的另一問題是，插入的公插腳容易安裝在母端子的底部，而不是處在其中央。由於凹陷提供的接觸區域非常小，公端子是否處在中央就變得尤為重要。
彼得遜(Peterson)的美國專利No.5,437,567(該專利的專利權人即使本發明的申請人)使用了一種側壁裝置，其中的公端子向上偏置，這樣能夠更好地處在母端子的接觸凹陷的中央。然而，業界仍需要提供比每個相對側壁上的一對凹陷所形成的公插腳和母端子之間的電接觸區域面積更大效率更高的電接觸區域。有了面積更大的接觸區域，把公端子置於中間就不那麼重要了。
本發明的目的是解決上述問題，滿足業界對改良的細長母電端子的需求。
發明內容
本發明目的之一是提供一種具有下述特徵的新的改良的母電端子。
本發明的另一目的是在母端子和插腳型公端子之間提供更大面積的電接觸，在整個接觸區域都保持持續的壓力，以優化接觸界面的導電性。
本發明的又一目的是在母端子和公插腳之間提供更大面積的電接觸以減少接觸界面的熱量。
本發明還有一個目的是提供更大面積的電接觸，其在接觸面的鍍層發生適當的磨損之前所能承受的公插腳插入母端子的次數顯著提高。
本發明的又一目的是在母端子上提供平坦的，面積增大的電接觸面，其與母端子的側壁成一角度以抵消公插腳插入時側壁產生的角度彎曲，這樣母端子的接觸面就與公插腳的平坦表面處於同一平面且互相接觸。
本發明的又一目的是在母端子和公插腳之間提供更大面積的電接觸以減少端子內的壓力和應力，提高端子的可靠性。
在本發明的實施例中，一個母端子具有可容納帶有分開的平坦表面的公插腳的匹配端和連接電線或其它類似線路的電路連接端。母端子細長的本體形成容納端子的通道，其兩分離的側壁沿著通道的縱向延伸。面積增大的端子接觸元件從至少一面側壁上向內突出到容納端子的通道之內。優選的是這些端子接觸元件的形狀是形成在相對的側壁上的平坦的接觸面，與側壁形成一定角度。
根據本發明的一個方面，母端子的側壁優選的是細長的U形導槽，由一條或數條縫隙隔開，這些縫隙沿著細長端子的縱向延展。當公插腳插入側壁間的通道時(例如當公插腳接觸通道內部設置的平坦接觸面時)，具有彈性的側壁彎曲，彼此分離。當公插腳插入通道時，側壁繞著一根軸彎曲分離，該軸大致平行於其所屬的側壁並垂直於通道。當側壁彎曲時，與側壁成一定角度的平坦的接觸面就與公插腳的平坦表面大致處於同一平面，在差不多整個平坦接觸面區域形成優化的表面的互相接觸。於是彈性側壁在平坦接觸面向公插腳施加正交力，達到更好的電接觸。
根據本發明的另一個方面，在側壁或大致U形的導槽上有一個或多個凹口或切口，這樣當公插腳插入通道時，可以控制或優化側壁的彎曲。上述凹口也可更好地對每面側壁的彎曲軸進行調控，包括控制每面側壁的柔韌性、控制母端子的平坦接觸面對公插腳的正交力以及控制其它類似變量。這些凹口還能對U形導槽的彈性尺度進行調控。
本發明所具有的新穎的特徵在權利要求中有特別說明。本發明，連同其進一步的目的和優點可通過以下的描述，結合附圖得到更好的領會。在多個附圖中相同的附圖標號代表相同的元件，其中圖1是按照本發明的母電端子的透視圖，其兩側具有相對的，面積增大的，成一定角度的接觸區域；圖2是圖1中電端子縱向的剖視圖，該端子插入到外殼中，而一公端子即公插腳插入到該母電端子內；圖3是圖2放大的端視圖，其中圖1中的電端子插入連接器外殼內；圖4是圖1中的電端子的一部分放大後的側視圖，示出了在成一定角度的接觸區域附近設有一凹口，其在公插腳插入的時候向電端子相對的兩側提供更好的柔韌性；
圖5是圖1中的母端子的匹配端放大的縱向剖視圖，進一步顯示了電端子通道中處於非偏轉狀態的成一定角度的接觸區域；圖6是類似圖5中母端子的匹配端放大的縱向剖視圖，但是顯示了當公插腳插入端子的通道後，側壁向外偏轉，這樣成一定角度的接觸區域就與公插腳的兩側處於同一平面，充分地接觸該插腳；圖7是圖5中處於非偏轉狀態的母端子匹配端在面積增大的成一定角度的電接觸區域的剖視圖，進一步顯示了端子的匹配端被中間的裂縫分成相對的兩半，這樣公插腳插入母端子的通道時，母端子的末端能沿著水平方向擴張；圖8是類似圖7的剖面圖，但母端子的通道中插有一公插腳，進一步顯示了匹配端沿著水平方向擴張以容納在面積增大的成一定角度的接觸區域間的公插腳；圖9是本發明另一實施例的透視圖，其中母電端子的一側是彎曲的，其上沒有如圖1-8所示的電連接器中具有的縱向分裂；圖10是圖9所示的電端子的另一個透視圖，但是視角取自相對的另一邊；圖11是圖9中的電端子沿著剖面線11-11的剖面圖，進一步顯示了面積增大的成一定角度的接觸區域和弧形的那一側；圖12是類似圖11的剖面圖，顯示了當公插腳插入母端子時，母端子在截面上如何彎曲而使平坦的成一定角度的接觸面互相平行，互相分開，與公插腳的兩側形成電接觸；圖13是類似圖11的電端子剖面圖，兩腿重疊而不是鄰接；圖14是類似圖13的剖面圖，顯示了當公插腳插入母端子時，母端子在截面上如何彎曲而使平坦的成一定角度的接觸面互相平行，互相分開，與公插腳的兩側形成電接觸。
具體實施例方式
參照附圖具體解釋本發明。首先看圖1，本發明為一大致細長的母電端子20。該母電端子包括匹配部分即匹配端22，終止部分即終止端24和中間固定部分或稱中間固定單元26。
母端子20由薄金屬材料壓制而成，終止端24箍緊裸露的電線33。具體來講，母端子的終止端包括一對後部箍臂36，其箍緊電線33的絕緣外皮35，母端子的終止端包括一對前部箍臂38，其箍緊電線33導電芯的裸露(暴露)端37。
母端子20的中間部分26包括一對壓制而成的固定臂或稱固定片40，其從端子的相對兩邊分別向外突出。固定臂的後部懸空，與連接器外殼28內的固定肩41(圖2)極有彈性地咬合，防止端子插入之後從外殼28的後面滑出。中間部分26也包括一對向上凸起的翼片42，其與連接器外殼28中的止擋臺肩(圖中未示)接觸而確定母端子在外殼中完全插入的位置，同時也使端子在外殼中固定，不繞端子縱軸扭動或轉動。
參考圖1-3，母端子20的匹配端或稱匹配部分22包括端子容置通道44，以容納公端子即插腳50。公插腳50較佳地是具有至少兩個互相分離，大致平行的平坦邊51和52，插腳的平坦邊的剖面是正方形或長方形。公插腳50也可具有錐形或楔形的末端50a以便公插腳插入通道44。
在本實施例中，母端子的匹配端22具有一對橫截面是U形的導槽45和46，兩者被敞開的縫隙或裂縫47和48分開，這樣U形導槽的腿的末端相鄰但相互分離。這樣導槽45-46之間就形成了大致呈長方形或正方形的通道44，其間容納相應形狀的公端子50。U形導槽45-46的底部大致平整，形成通道44相對的側壁53和54(如圖3所示)。
按照本發明的一個方面，通道44中具有面積增大的接觸區域57和58，使匹配插腳50和母端子20連接並發生電接觸。這些面積增大的接觸區域57-58可以，比如，通過公知的金屬成型壓制技術分別在側壁53-54上形成。如圖1和2所示，面積增大的接觸區域57-58優選地是在母端子和公插腳50的縱軸方向延伸，以在公插腳和母端子面積增大的接觸區域之間提供更大的接觸面積，達到優異的電接觸性能。
按照本發明的另一個方面，通道44相對的導槽45-46具有彈性，這樣當公插腳插入面積增大的接觸區域57-58之間並與之接觸時，公插腳50的楔形末端50a能使導槽45-46彎曲分開。這時，母端子20的匹配端22上的裂縫47-48加寬，也就是說，當公插腳插入通道44時，導槽45-46分別繞著垂直於公端子插入方向的線轉動，在面積增大的接觸區域57-58之間擴大通道44以在面積增大的接觸區域57-58之間的通道44容納插入的公插腳50。一旦公插腳完全插入通道，通道45-46所具有的彈性就能用正交力夾持住公插腳50，使面積增大的接觸區域偏轉，抵住該公插腳，這樣就在公插腳和母端子之間保持優化的電接觸。但是，面積增大的接觸區域比起已有技術中的凹陷，其施加在公插腳上的單位面積的力最好大大降低。那樣的話，相較而言，本發明母端子的面積增大的接觸區域上的鍍層就不太可能因為公插腳50重複插入母端子20而發生磨損。本發明母端子的金屬鍍層比起已有技術中的帶凹陷的端子，就可以耐受更多插入次數而不壞。
按照本發明的又一個方面，至少在導槽45中，最好在兩個導槽45-46中都具有凹口或凹陷60(圖4)，其由壓制而成或機器切削形成，或者用其它可行的辦法製成。當公插腳50插入通道44時，該凹口可用來影響和控制導槽45-46的彎曲和轉動。該凹口如果設置在面積增大的接觸區域的後面，則特別有效。如圖4所示，凹口60處於母端子匹配端22和中間部分26的過渡區域。這樣，導槽45和46不是沿著縱向彎曲，而是在凹口60附近或周圍的金屬變薄的區域轉動。凹口60就能夠更好地調節側壁在凹口區域的彎曲，進而對導槽45-46的柔韌性提供了更好的控制。同時凹口60也提供了控制調節導槽45-46在面積增大的接觸區域57-58施於公插腳50的正交力的方法。
按照本發明的又一個方面如圖5所示，形成在導槽45-46側壁53-54上的面積增大的接觸區域57-58與側壁53-54分別形成角度60。圖5表示公插腳50沒有插入時母端子的匹配終端22的情況。在這種情況下，裂縫48使導槽45-46之間的分開的距離一致，相關的剖面圖可參見圖7。在圖5顯示的匹配端處於非偏轉狀態的情況下，面積增大的接觸區域57-58與側壁53-54形成的角度60取決於幾個因素，包括匹配端22縱向的長度，導槽45-46的柔韌性，面積增大的接觸區域在匹配端22的側壁上分布的位置，所有凹口60的位置以及其它等等。而在圖1-8所示的實施例中，角60一般在2-15度之間，較佳地，大約在3-5度之間。
圖6和8顯示了公插腳50插入時母端子的匹配端22的情況。此時，當導槽45-46彎曲轉動，彼此分開以容納公插腳50時，導槽45-46沿著裂縫47-48偏轉。由於面積增大的接觸區域57-58靠近通道44的前部即入口處，導槽45-46分開距離最大的地方就是在匹配端22的前部靠近接觸區域57-58處，越靠近中間部分26，分開的距離越小。於是，因為公插腳50插入通道44時，導槽45和46轉動而彼此分開，原先有形成夾角的面積增大的接觸區域57-58現在大致與公插腳50的平坦側邊處於同一個平面，能夠在該接觸區域57-58完全接觸公插腳。
圖9-12顯示了本發明的另一實施例，其中端子的匹配端的形狀類似圖1-8中母端子20的中間部分26。在圖9-11中，母端子70包括匹配部分即匹配端72，終止部分24和中間部分76。母端子70的匹配端72具有一對大致平行，彼此分開的側壁83和84，兩者在曲線部85處融合到一起。側壁83-84的另一端大致彎曲成一直角形成腿78-79。腿78-79在快要接觸時終止形成裂縫77，該縫沿著端子本體縱向由匹配端72前部延伸到中間部分76的後部。
至少一個面積增大的接觸區域87或88，最好是兩塊面積增大的接觸區域87-88都在端子側壁83-84的側壁(例如，在匹配端72處)上形成，這些接觸區域87-88較佳地，是與側壁83-84形成角80，如圖11所示。在本實施例中，角80取決於不同的因素，一般在大約1-10度之間。
然而，與圖5中母端子20的形成夾角的接觸區域57-58不同，接觸區域57-58在縱向與側壁成夾角，而圖11的母端子70的形成夾角的接觸區域87-88在橫向與側壁成夾角。這是因為母端子70在橫向擴大以容納公插腳50插入端子70的通道94。端子70的彎曲大多發生在曲線部85，這樣當公插腳插入通道94時，側壁83-84分別繞著平行於公插腳插入方向的線轉動而互相分離。
圖12顯示了當公插腳插入通道94時，母連接器70的剖面圖。此時，側壁83和84已經彎開，腿78-79之間的距離變大了，腿78-79之間的裂縫77也相應地變寬了。於是，之前具有夾角的接觸區域87和88現在大致與公插腳的平坦側邊處於同一個平面，優化了其間的電接觸。
圖13和14顯示了圖9-12所示的另一實施例的一種變化。除了腿90-91，圖13和14與圖11和12一樣。在這個變例中的腿90-91形成重疊的部分，而較短的腿78-79之間有裂縫。由於壓制和彎曲公差，重疊的部分更容易製造。
母端子70對比現有的端子，有相似的優點，如上文所述，包括施加在公插腳上單位面積的力變小，這樣就減少了伴隨著重複插入而發生的鍍層磨損，接觸區域面積增加，這樣在接觸界面上減少了發熱問題，對公插腳在母端子的通道內居中的要求降低，以及諸如此類等等。
要注意的是，本說明書以及權利要求書所用到的詞如「頂部」，「底部」及其它類似詞語，只是為了清楚明白地解釋本發明而使用的相對而言的形容詞。如業界公知的是，本發明的端子可在運用時處於不同的方向，所以上述詞語不是限制性的。
請注意本發明可以其它形式得以實現，而不脫離其主要特徵及構思。本發明的例子和實施例只是說明性的而非限制性的，本發明不限於在此給出的細節。
權利要求
1.一種容納並匹配同型公端子的母端子，該公端子具有至少一個沿著公端子縱向伸展的平坦表面，該母端子包括具有匹配端和電路連接端的端子本體；在匹配端中的端子容置通道，其包括兩互相分離的沿著通道的縱向延伸的側壁；在一面該側壁上具有至少一個向內突出的觸頭，該至少一個向內突出的接觸區域具有平坦的接觸面，與該至少一面側壁形成一定角度，當公端子插入端子容置通道時，該向內突出的接觸區域接觸公端子的至少一個平坦表面；當公端子插入該通道時，該側壁柔韌地彎曲，彼此分離；該至少一個向內突出的接觸區域的該平坦的接觸面與公端子的至少一個平坦表面大致處於同一平面，且互相接觸。
2.按照權利要求1所述的母端子，其中，具有平坦的接觸面的向內突出的接觸區域分別位於兩個互相分離的側壁上，每個向內突出的觸片分別與其對應側壁形成夾角以在公端子插入該通道時，接觸其所對的公端子的平坦表面，同時公端子插入通道時，向內突出的觸片的平坦的接觸面與其所對的公端子的平坦表面處於同一平面，且互相接觸。
3.按照權利要求1所述的母端子，其中，每個側壁的橫截面都呈U形，U形橫截面的腳互相分開。
4.按照權利要求3所述的母端子，其中，側壁的U形橫截面是由沿著端子容置通道縱向在母端子相對的側壁上割開一道裂縫所產生。
5.按照權利要求4所述的母端子，其中，該母端子側壁的U形橫截面在公端子插入通道、公端子和向內突出的觸片的平坦的接觸面接觸時彎曲，該側壁在平坦的接觸面上向公端子的平坦表面施加正交力，使公端子和母端子發生電接觸。
6.按照權利要求1所述的母端子，其中，當該公端子插入該通道時，該側壁分別繞著平行於側壁的軸，同時沿著垂直於端子容置通道的方向彎曲。
7.按照權利要求1所述的母端子，其中，該側壁繞著平行於公端子插入通道方向的軸轉動。
8.按照權利要求1所述的母端子，其中，該向內突出的觸片的平坦的接觸面沿著公端子插入通道方向延伸。
9.按照權利要求1所述的母端子，其中，在母端子的至少一面側壁上有一局部的切口，用以在公端子插入通道時控制側壁彎曲。
全文摘要
一母端子具有一容納帶有平坦表面的公插腳的匹配端和連接電線的電路匹配端。一在匹配端的容納端子的通道具有兩分離的側壁，側壁可由U形導槽構成，沿著通道的縱向延伸，有一條或多條槽分隔U形導槽。面積增大的平坦接觸面在相對的側壁上形成，與側壁形成一定角度。當公插腳插入通道時，側壁柔韌地彎曲，彼此分離，與側壁成一定角度的接觸面就與公插腳的平坦表面處於同一平面，形成的接觸面積比凹陷更大，達到與公插腳的電接觸。在母端子側壁上的某些地方上有一個或多個凹口或切口，以更好地控制調節互相分離的側壁的彎曲性能。
文檔編號H01R13/428GK1856912SQ200480021326
公開日2006年11月1日 申請日期2004年7月9日 優先權日2003年7月15日
發明者阿爾溫德·帕特爾, 馬克·M·達塔 申請人:莫列斯公司