用於抗震電連接器的電觸頭的製作方法

2023-10-04 10:29:04

專利名稱：用於抗震電連接器的電觸頭的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及電連接器，且更具體地涉及抗震電連接器。
背景技術：
電連接器有無數尺寸、形狀和類型。普通類型的連接器是插頭插座式連接器，其中細長針式觸頭(陽)接納在由多個弧形葉片觸頭組成的大致中空插座觸頭(陰)內。葉片觸頭鄰靠針式觸頭的側壁以提供電連續性。 有將電連接器用在連接器經受衝擊和振動(通常是沿力的多軸線)的環境中的多種應用。其一個示例是使用電纜建立海下地震測量系統的各部件之間的電連接，海下地震測量系統包括高壓爆發性地震源或一個或多個水聽器和用於獲得與油氣開發相關的地震讀數的其它儀器。包括時間和控制信號的電氣信號、測量信號等必須在地震系統的各部件之間方便地傳導。這些信號可以是模擬信號、數位訊號或兩者的組合。地震源產生極大的衝擊波，使得其附近的任何電連接的牢固和耐用至關重要。尤其是涉及數位訊號的情況下(對於本領域地震使用儀器變得越來越流行)，電連接的抗衝擊和抗振能力、即甚至在經受多軸線上施加的機械力(衝擊和振動或重力)時也能使其長時間地保持不中斷的連續性是非常重要的。現有技術中已經發現，在常規插頭插座式連接器經受來自諸如地震源的重複衝擊或機械擾動的情況下會產生可能的失效機理。具體是，已經發現，在某些情況下，針式觸頭與圍繞針式觸頭的葉片觸頭之間的連續性會響應於由地震源產生的充分高能震動而短時期(若干微秒)中斷。尤其在涉及數位訊號的情況下，且根據所涉及的數字電路的故障容差，甚至連續性的這種短暫中斷也會導致地震設備的不當運行、地震數據的損失和其它問題。現在的源控制器採用的是不容許有由極端重力條件造成的短期連接中斷的連續數據流。當在使用期間或插入或拔出期間的機械擾動使得電觸頭部件(例如葉片觸頭)的徑向偏移超過一定閾值，造成電觸頭的永久變形，使得葉片觸頭與配合的針式觸頭之間的彈簧張力受損時，電中斷的問題會顯著惡化。

發明內容
出於上述和其它的考慮，本發明涉及一種用於抗震連接器的電觸頭。本文所使用的描述「抗震」或「抗衝擊」將理解為意思是電連接器能夠承受重複和強力的機械擾動而其觸頭不受壓或偏移到連接器不能持續保持電連續性的程度。根據本發明的一方面，相對於現有技術設計改進了用於插頭插座式連接器的插座組件。具體來說，在一實施例中，與現有技術設計相比，圍繞插座本體芯部的葉片觸頭的套管或罩構件設有用於限制葉片觸頭向外偏移程度的結構。在一實施例中，該結構包括罩構件的不均勻臺階形內側壁輪廓，這防止葉片觸頭偏移到屈服至永久程度的屈服點。


結合附圖閱讀時參照本發明各實施例的以下詳細描述會很好地理解本發明，其中相同的附圖標記標示相同的構件，附圖中圖I是現有技術插頭插座式電連接器的側剖視圖；圖2是圖I的電連接器的遠端視圖；圖3是圖I的電連接器的插座組件的側剖視圖；圖4是圖3的插座組件的近端視圖； 圖5是圖3的插座組件的側視圖；圖6是圖3的插座組件的遠端視圖；圖7是圖3的插座組件內的插座本體芯部的近端視圖；圖8是圖3的插座組件內的插座本體芯部的側視圖；圖9是圖3的插座組件內的插座本體芯部的遠端視圖；圖10是圖3的插座組件內的插座罩的側剖視圖；圖11是根據本發明一實施例的電連接器的側剖視圖；圖12是圖11的電連接器的遠端視圖；圖13是圖11的電連接器的插座組件的側剖視圖；圖14是圖13的插座組件的近端視圖；圖15是圖13的插座組件的側視圖；圖16是圖13的插座組件的遠端視圖；圖17是圖13的插座組件內的插座本體芯部的近端視圖；圖18是圖13的插座組件內的插座本體芯部的側視圖；圖19是圖13的插座組件內的插座本體芯部的遠端視圖；圖20是圖13的插座組件內的插座罩的側剖視圖；圖20a是圖20的插座罩的一部分的放大剖視圖；圖21a示出在經受震動測試之前，圖11的電連接器的插入和保持力相對於時間的圖表；圖21b示出在經受震動測試之後，圖11的電連接器的插入和保持力相對於時間的圖表；圖21c示出在經受震動測試之前，現有技術電連接器的插入和保持力相對於時間的圖表；圖21d示出在經受震動測試之後，現有技術電連接器的插入和保持力相對於時間的圖表；以及圖22是根據本發明替代實施例的插座本體芯部的側視圖。本發明的實施例的詳細描述在以下公開內容中，為了清楚，並不描述實際實施方式的所有特徵。當然應當理解，在這些實際實施方式的開發中，諸如在任何此類的項目中，必須進行許多工程和技術決定來實現研發人員的特定目標和子目標(例如符合系統和技術限制)，這可能在不同的實施方式之間不同。此外，必須注意用於所述環境的適當工程實踐。應當理解，這些開發工作可能是複雜且耗時的，超出了通常的非專業人員的基礎知識，但卻是相關領域的普通技術人員的常規任務。參照圖1、2和3，提供了根據現有技術設計的電連接器10 (或其各部分)的各種視圖。圖I是連接器10的側剖視圖，而圖2是連接器10的遠端視圖。連接器10包括外本體，該外本體在所揭示實施例中包括限定內部空間16的匹配的第一和第二本體部分12和14。在所揭示的實施例中,第一和第二本體部分通過螺紋連接部18結合。在外本體內支承有至少一個插頭組件20和至少一個插座組件22。在所示實施例中，連接器10具有兩個插頭組件20和兩個插座組件22。(本發明主要涉及具有至少一個插座組件的連接器，且包括另外的插座組件和/或包括一個或多個插頭組件對於本發明來
說並不是特別重要。)內部空間16較佳地填有或裝有絕緣材料，諸如塑料，這用於固定和支承插頭和插座組件20、22，如本領域普通技術人員所熟悉的那樣。圖3是現有技術插座組件22的分解側剖視圖。如圖3所示，插座組件22包括細長插座本體芯部24和適於圍繞插座本體芯部24的遠部28的插座罩26。在典型實施方式中，插座芯部24由鈹/銅合金加工而成，而罩26由黃銅加工而成，但這些成分不認為是本發明的重要元素。圖4是包括插座芯部24和罩26的插座組件22的近端視圖，圖5是其側視圖，而圖6是其遠端視圖。圖7是圖I的插座芯部24的近端視圖，圖8是其側視圖，而圖9是其遠端視圖。圖5示出通過以附圖標記30標示的壓接部將罩26保持在芯部24的遠端部分28外的罩26。從圖8和9，可以觀察到插座芯部24的遠端部分28呈大致圓筒形，圓柱形孔32形成在其中以接納部分28的大致中空圓筒形構造。在該現有技術實施例中，孔32具有深度D。從部分28的遠部形成多個弧形葉片觸頭34。這些葉片觸頭通過形成由圖9中附圖標記36標示的虛線表示的兩個橫向徑向切口形成。兩個切口 36做成如圖8所示的長度C，並相互垂直，且兩個切口 36形成四個相等大小的弧形葉片觸頭34。在圖8和9的所揭示現有技術實施例中，切口 36的長度C大於孔32的深度D的一半，即C>D/2。圖10中示出罩26的側剖視圖。在所揭示的現有技術實施例中，罩是具有均勻圓柱形內表面38和其遠端的向內凸緣40的中空圓筒。如上所指出的，已經用實驗方法示出諸如參照圖1-10描述的常規插頭插座式連接器，且實踐中當用在連接器重複經受振動和衝擊的環境中時電連續性易於中斷。當葉片觸頭34不能與插入插座內的針式觸頭形成可靠的點接觸時會發生這種中斷。因而，現參照圖11至20和20a，本發明涉及一種插頭插座式連接器50，該插頭插座式連接器50嫩抗振動和衝擊力，並由此即使在重複經受振動和衝擊力時也保持不中斷的電連續性。圖11是根據本發明一實施例的抗震電連接器50的側剖視圖。應當理解，電連接器50的各特徵和部件與圖I至10的現有技術連接器的特徵和部件基本相同，且這些相同的特徵和部件在圖11-10中保留相同的附圖標記。
如圖11所示，連接器50包括外本體，該外本體在所揭示實施例中包括限定內部空間16的匹配的第一和第二本體部分12和14。在所揭示的實施例中，第一和第二本體部分通過螺紋連接部18結合。在外本體內支承有至少一個插頭組件20和至少一個插座組件62。在所示實施例中，連接器10具有兩個插頭組件20和兩個插座組件62。(本發明主要涉及具有至少一個插座組件的連接器，且包括另外的插座組件和/或包括一個或多個插頭組件對於本發明來說並不是特別重要。)內部空間16較佳地填有或裝有絕緣材料，諸如塑料，這用於固定和支承插頭和插座組件20、62，如本領域普通技術人員所熟悉的那樣。圖13是現有技術插座組件62的分解側剖視圖。如圖13所示，插座組件62包括細長插座本體芯部64和適於圍繞插座本體芯部64的遠部68的插座罩66。圖14是包括插座芯部64和罩66的插座組件62的近端視圖，圖15是其側視圖，而圖16是其遠端視圖。圖17是圖11的插座本體芯部64的近端視圖，圖18是其側視圖，而圖19是其遠端視圖。圖15示出通過以附圖標記30標示的壓接部將罩66保持在芯部64的遠端部分68外的罩26。
從圖18和19,可以觀察到插座芯部64的遠端部分68呈大致圓筒形，圓柱形孔32形成在其中以接納部分68的大致中空圓筒形構造。在該實施例中，孔32具有深度D。從部分68的遠部形成多個弧形葉片觸頭74。這些葉片觸頭74通過形成由圖9中的附圖標記76標示的虛線表示的兩個橫向徑向切口形成。這兩個切口 76做成如圖8所示的長度L，並相互垂直，且兩個切口 76形成四個相等大小的弧形葉片觸頭74。在一實施例中，切口 76的長度小於孔32的深度的一半，即L〈D/2。圖20中示出罩66的側剖視圖。在所揭示的本發明實施例中，罩是具有臺階形非均勻圓柱形內表面78和其遠端的向內凸緣40的中空圓筒。具體來說，罩66的內側壁78具有這樣形式的結構遠端部分80相對於近端部分82具有減小的內徑。圖20a中放大示出圖20中虛線84內罩66的一部分。從圖20a,可以觀察到罩66的部分82的側壁與罩66的部分80的直徑減小側壁之間的臺階狀過渡部86。(儘管圖20和20a中示出部分80與82之間的臺階形過渡部，但在替代實施例中，還考慮到罩66的減小直徑內側壁的過渡可更平緩。)該結構用於在針式觸頭插入其中期間以及使用時連接器50經受震動事件期間限制葉片觸頭74的徑向偏移。這樣限制葉片觸頭的向外偏移有利地防止觸頭屈服到發生永久變形的程度。在一實施例中，該結構在沒有針式觸頭插入時造成葉片觸頭74的輕微向內偏移。已經用實驗方法示出根據本發明目前揭示的實施例的連接器50的設計對連接器經受重複衝擊力時對可靠性有顯著且出乎意料的積極影響。具體來說，對現有技術連接器(諸如圖I所示的)和根據本發明的連接器(諸如圖11所示的)進行了震動測試。測試設備由擊打包含所測試單元的不鏽鋼殼體的機動化重量撞錘構成。每次撞擊有電流(例如12安培)經過所測試連接器，並監測跨越連接器的電壓。在測試臺上對連接器進行70，000次循環之前和之後的插入和保持力。定量地觀察，發現每個插座組件在測試後更松(即較低的保持力)。但是，根據本發明的每個插座在整個插入過程都具有與插入的插頭的有效接觸。一旦插入，每個插頭就具有少量「擺動」，但插座仍被牢固支承和保持。這與根據現有技術的連接器驚人地相反，現有技術的連接器通常在測試之後不能再保持插頭。
圖21a示出在連接器50經歷上述震動測試之前用於根據本發明一實施例的連接器50 (圖11)的插入力(如圖標記100)和保持力(附圖標記102)的圖表。圖21b示出在經歷震動測試之後連接器50的插入力(如圖標記104)和保持力(附圖標記106)的圖表。另一方面，圖21c示出在經歷震動測試之前根據現有技術設計的用於連接器10(圖I)的插入力(附圖標記108)和保持力(附圖標記110)的圖表，以及圖21d示出在經歷震動測試之後連接器10的插入力(如圖標記112)和保持力(附圖標記114)的圖表。本領域的普通技術人員從圖21a和21b注意到根據本發明一實施例的連接器50與現有技術連接器10相比具有更平坦的力輪廓。在圖21a和21b的情況下，在整個撞擊過程中對針式觸頭施加恆定力，而在圖21c和21d的情況下，對針式觸頭施加更集中的突然力。從圖21a和21b的比較，可以觀察到即使在震動測試之後仍保持力輪廓特性，但力的總體大小減小。另一方面，將圖21c和21d比較，可以看出現有技術設計不僅看到震動測 試之後減小的力，而且看到插頭撞擊時幾乎不施加力的時刻。本領域的普通技術人員從該數據會得出結論根據本發明的插座比現有技術設計明顯更可靠地運行。根據本發明一實施例的用於插座50在震動測試之後的插入力和保持力(圖21b)處在比現有技術插座10(圖21d)的值更高的量級。現有技術設計的典型插入力和保持力(圖21c和21d)測得為十分之幾磅，而根據本發明的插座50的插入力和保持力在整個過程期間穩定地保持大於I磅。考慮了本發明的替代實施例，其中用於限制連接器插座的葉片觸頭的偏移的結構與插座本身關聯而不是與圍繞插座的葉片觸頭的罩關聯。參照圖22，示出根據本發明替代實施例的插座芯部150。從圖22，可以觀察到插座芯部150的遠端部分152呈大致圓筒形，圓柱形芯部154形成在其中以接納部分152的大致中空圓筒形構造。從部分152的遠部形成多個弧形葉片觸頭156。通過形成兩個橫向徑向切口 158而形成葉片觸頭156。彼此垂直的兩個切口 158形成四個相等尺寸的弧形葉片觸頭156。根據本發明的替代實施例，每個葉片觸頭156的遠部設有向外的凸緣結構160，該向外的凸緣結構160在部分152的遠端處擴大插座150的外徑。插座150可與諸如圖3和IOa的罩26之類的常規罩結合使用。凸緣結構160與罩協作以在連接器經受震動力等時限制所述葉片觸頭的徑向偏移程度。這防止葉片觸頭屈服到造成葉片觸頭永久變形的程度。應當注意到，凸緣結構160在圖22中不一定是按比例示出的，且受益於本發明的本領域普通技術人員會認識到凸緣結構160的特定形狀和尺寸可在不同的實施方式之間變化以實現本文描述的功能。從前述公開內容，已經揭示了顯然具有使其比現有技術設計顯著更抗震動的特徵的電連接器。儘管本文已經描述和/或建議了本發明的各特定實施例，但應當理解本發明用於講授、建議並說明本發明的各特徵和方面，但並不意圖對本發明的範圍進行限制，本發明的範圍排它地由以下說明書限定。實際上，考慮到且明確地理解有各種替代、更改和/或改型，包括但不限於任何本文可能已經具體指出或建議的這些實施方式變型和選擇，可對本發明所揭示的實施例進行包括包含對本
公開日之後發現或開發的任何特定部件的技術改進，而不一定偏離以下權利要求書所限定的本發明的技術和法律範圍。
權利要求
1.一種電連接器,包括 連接器本體，所述連接器本體支承至少一個插座組件，所述插座組件適於將細長針式觸頭接納在其中； 所述插座組件包括 細長插座芯部，所述細長插座芯部具有在其遠端上的多個弧形葉片觸頭； 插座罩，所述插座罩圍繞所述葉片觸頭，所述插座罩具有當所述插座組件經受震動力時限制所述葉片觸頭的向外徑向偏移程度的結構。
2.如權利要求I所述的電連接器，其特徵在於，所述用於限制所述葉片觸頭的徑向偏移程度的結構包括所述插座罩的臺階形圓柱形內徑，所述臺階形圓柱形內徑限定相對於所述罩的近端的所述罩的減小內徑遠部，所述減小內徑遠部大致圍繞所述葉片觸頭的遠部。
3.如權利要求I所述的電連接器，其特徵在於，所述連接器本體還支承與所述至少一個插座組件相鄰的至少一個針式觸頭組件。
4.如權利要求I所述的電連接器，其特徵在於，所述插座芯部由鈹/銅合金製成。
5.—種電連接器,包括 連接器本體，所述連接器本體支承至少一個插座組件，所述插座組件適於將細長針式觸頭接納在其中； 所述插座組件包括 細長插座芯部，所述細長插座芯部具有在其遠端上的多個弧形葉片觸頭；以及 插座罩，所述插座罩圍繞所述葉片觸頭； 其中所述葉片觸頭各具有帶向外凸緣的遠部，所述帶向外凸緣的遠部與所述插座罩協配以在所述插座組件經受震動力時限制所述葉片觸頭的徑向偏移的徑向程度。
6.一種保持電連接器內電連續性的方法，所述電連接器包括適於其中插入針式觸頭的多個葉片觸頭，所述方法包括 提供罩，所述罩圍繞所述葉片觸頭，所述罩具有當所述電連接器經受震動力時限制所述葉片觸頭的徑向向外偏移的結構。
7.一種保持電連接器內電連續性的方法，所述電連接器包括適於其中插入針式觸頭的多個葉片觸頭，所述葉片觸頭被大致圓筒形罩圍繞，所述方法包括 在每個葉片觸頭的遠部上提供凸緣結構，所述凸緣結構與所述罩協配以在所述電連接器經受震動力時限制所述葉片觸頭的徑向向外偏移。
全文摘要
一種電連接器(50)，是限定適於在其中插入針式觸頭的多個弧形葉片觸頭(74)的插座組件(62)。插座組件包括細長插座芯部(64)和圍繞葉片觸頭的大致圓筒形罩(66)，細長插座芯部(64)具有形成在其遠端的葉片觸頭。在本發明的一實施例中，罩設有在電連接器經受震動力時限制葉片觸頭徑向向外偏移的結構。該限制結構可以是罩的臺階形內圓柱形側壁(78)，限定圍繞每個葉片觸頭的至少遠部的罩的縮小內徑部分(80)。
文檔編號H01R13/11GK102834980SQ201180009664
公開日2012年12月19日 申請日期2011年2月8日 優先權日2010年2月16日
發明者R·巴納德, M·威廉士 申請人:Ag地球物理學產品有限公司