高壓密封式電連接器的製作方法

2023-10-11 08:58:24 2

本申請在2015年4月29日作為PCT國際專利申請提交，並且要求在2014年4月30日提交的美國專利申請第61/986,380號的優先權，所述美國申請的公開內容通過引用整體結合至本申請中。

背景技術：

液壓控制系統用於許多工業和移動應用中，如挖掘設備、起重機、升降臂和眾多類似設備中。此類控制系統典型地包括形式為可在孔內滑動的閥芯的控制閥，所述閥芯的位置決定著在任何特定時點，一對輸出埠中的哪一個與壓力較高的流體連接並且哪一個與低壓流體連接。

通常，液壓控制系統包含處於不同壓力下的電氣裝置。例如，一些電氣裝置位於大氣壓力下，而另一些裝置被設置成接觸處於比大氣壓力更高的壓力下的液壓流體。典型地，位於不同壓力下的多個電氣裝置通過電連接器電連接。因此，此類電連接器需要可靠地固定在液壓控制系統內並且從環境上在不同壓力之間得到密封。

技術實現要素：

一般而言，本發明涉及一種在其多個連接端部處承受不同壓力的密封式電連接器。在一種可能的構型中並且通過非限制性示例的方式，電連接器使用密封部件和密封劑進行密封。在本發明中描述了各個方面，其中包括但不限於以下方面。

一個方面是一種具有殼體、導電銷、第一密封件和密封劑的電連接器。所述殼體具有孔以及第一端和第二端。當所述電連接器被使用時，所述第一端處於第一壓力下，而所述第二端處於與所述第一壓力不同的第二壓力下。所述孔在所述第一端與所述第二端之間延伸。所述導電銷設置在所述孔內並且構造成在所述第一端處與第一線接合併且在所述第二端處與第二線接合。所述第一密封件設置在所述導電銷周圍並且接合在所述導電銷與所述孔之間以提供其間的密封。所述密封劑設置成充填在所述第一端與所述第一密封件之間的孔。在一些示例中，所述第一壓力大於所述第二壓力。所述密封劑可以是基於環氧樹脂的密封劑。

所述電連接器還可包括鄰近所述第一密封件地設置在所述導電銷周圍的第二密封件。所述第一密封件位於所述第二密封件與所述密封劑之間，並且所述第二密封件未暴露於所述密封劑。

所述導電銷可一體地構成。在另一些示例中，所述導電銷包括第一子銷和第二子銷。所述第一子銷設置在所述孔內並且具有第一線端和第一聯接端。所述第一線在所述第一端處與所述第一線接合。所述第二子銷設置在所述孔內並且具有第二線端和第二聯接端。所述第二線端在所述第二端處與所述第二線接合，並且所述第二聯接端與所述第一子銷的第一聯接端接合。

另一方面是一種系統，該系統包括系統殼體、第一電氣裝置、第二電氣裝置和電連接器。當所述系統被使用時，所述第一電氣裝置處於第一壓力下，並且所述第二電氣裝置處於第二壓力下。所述第一壓力可大於所述第二壓力。所述電連接器接合在所述系統殼體內並且構造成將所述第一電氣裝置與所述第二電氣裝置電連接。所述連接器可包括連接器殼體、外密封件、第一線、第二線、導電銷、第一內密封件和密封劑。所述連接器殼體具有孔以及第一端和第二端。當所述連接器被使用時，所述第一端處於所述第一壓力下，並且所述第二端處於所述第二壓力下。所述孔在所述第一端與所述第二端之間延伸。所述外密封件設置在所述連接器殼體周圍並且構造成提供在所述連接器殼體與所述系統殼體之間的密封。所述第一線與所述第一電氣裝置電連接。所述第二線與所述第二電氣裝置電連接。所述導電銷設置在所述孔內並且構造成在所述第一端處與所述第一線接合併且在所述第二端處與所述第二線接合。所述第一內密封件設置在所述導電銷周圍並且接合在所述導電銷與所述孔之間以提供其間的密封。所述密封劑充填位於所述第一端與所述第一內密封件之間的孔。

又一方面是一種先導閥系統，其包括本體、螺線管組件、控制單元、閥芯組件和電連接器。所述本體具有流體入口和流體出口。所述螺線管組件以第一壓力工作。所述控制單元以低於所述第一壓力的第二壓力工作。所述閥芯組件與所述螺線管組件接合併且適於控制所述流體入口與所述流體出口之間的流體流動。所述電連接器接合在所述本體內並且構造成將所述控制單元與所述螺線管組件電連接。所述連接器包括連接器殼體、外密封件、第一線、第二線、導電銷、第一內密封件和密封劑。所述連接器殼體具有孔以及第一端和第二端。當所述連接器被使用時，所述第一端設置在所述第一壓力下，並且所述第二端設置在所述第二壓力下。所述孔在所述第一端與所述第二端之間延伸。所述外密封件設置在所述連接器殼體周圍並且構造成在所述連接器殼體與所述系統殼體之間提供密封。所述第一線與所述螺線管組件電連接，並且所述第二線與所述控制單元電連接。所述導電銷設置在所述孔內並且構造成在所述第一端處與所述第一線接合併且在所述第二端處與所述第二線接合。所述第一內密封件設置在所述導電銷周圍並且接合在所述導電銷與所述孔之間以提供其間的密封。所述密封劑充填位於所述第一端與所述第一內密封件之間的孔。

附圖說明

圖1是示例性先導閥系統的透視圖。

圖2是圖1的先導閥系統的截面圖。

圖3示出了用於先導閥系統中的示例性電連接器。

圖4是圖3的電連接器的透視圖。

圖5是圖3的電連接器的截面圖。

圖6是根據本發明的另一示例的電連接器的截面圖。

具體實施方式

圖1是示例性先導閥系統100的透視圖。先導閥系統100通過控制單獨的先導閥的限流控制給送而控制高壓和/或高體積流量。在一些示例中,先導閥系統100用於雙閥芯控制閥裝置中，所述控制閥裝置用於控制不同類型的液壓設備。這種雙閥芯控制閥裝置的示例在於2009年7月20日提交的、題為「CONTROL ARRANGEMENT(控制裝置)」的美國專利申請No.13/386,281和於2009年7月20日提交的、題為「CONTROL ARRANGEMENT」的美國專利申請No.13/386,235中被公開。這些專利申請的公開內容通過引用整體結合於此。在一些示例中，系統100包括本體102、致動器104和控制單元106。系統100將參考附圖2做更詳細的說明。

圖2是圖1的先導閥系統100的截面圖。如上所述，先導閥系統100包括本體102、致動器104和控制單元106。先導閥系統100還包括構造成將致動器104和控制單元106電連接的電連接器108。

本體102容納第一先導閥芯組件110A和第二先導閥芯組件110B，其根據上下文需要以單數或複數形式統稱為先導閥芯組件110。在圖示的示例中，第一閥芯組件110A和第二閥芯組件110B以相似方式進行控制。此外，本體102的其它構件針對第一閥芯組件110A和第二閥芯組件110B對稱地設置，因此將主要針對第一閥芯組件110A或第二閥芯組件110B進行描述。先導閥芯組件110構造成被致動器104沿閥芯室112推動。在一些示例中，先導閥芯組件110包括用於在未由致動器104致動時將組件110保持在中間位置的彈簧機構114。

本體102還包括先導入口116、第一先導出口118和第二先導出口120。如下所述，根據先導閥芯組件110在閥芯室112內的位置，先導入口116與第一先導出口118或第二先導出口120流體連通。因此，先導流體選擇性地從先導入口116流到第一先導出口118或第二先導出口120。

致動器104適於控制先導閥芯組件110沿閥芯室112的位置。在所示的示例中，致動器104是電磁致動器，其包括磁體組件124和音圈組件126。在本文中，致動器104也稱為螺線管組件。磁體組件124固定在本體102上，本體102限定出音圈組件126在其內移動的致動器腔室128。音圈組件126與先導閥芯組件110聯接並且通過電磁力在致動器室128內相對於磁體組件124移動。例如，音圈組件126包括繞組130，電流施加至該繞組以在其周圍產生磁場。音圈組件126周圍的磁場與相關的磁體組件124的磁場之間相互作用，以驅動先導閥芯組件110移動到期望位置。

在一些示例中，致動器腔室126提供空間，經該空間施加與大氣壓不同的壓力。例如，先導閥系統100構造成使返回流體循環通過本體102，並且致動器腔室126構造成暴露於流到儲槽的返回流體。在一些示例中，返回流體在返回儲槽之前被加壓至比大氣壓高的壓力。因此，致動器室126承受比大氣壓高的壓力。

控制單元106能控制施加至音圈組件126的繞組130的電流並因此控制先導閥芯組件110在閥芯室112內的位置。在所示的示例中，控制單元106設置在本體102上並且構造成與其它電氣裝置或電源連接。在一些示例中，控制單元106向周圍環境敞開，由此暴露於大氣壓。

電連接器108用於將控制單元106與致動器104連接。如上所述，致動器104和控制單元106暴露於不同壓力，進而電連接器108在連接端承受不同壓力。電連接器108將參考圖3-6做更詳細的描述。

圖3示出用於先導閥系統100中的示例性電連接器108。在所示的示例中，電連接器108與音圈組件126連接。電連接器108包括第一對線132和第二對線134。第一對線132將電連接器108與音圈組件126的繞組130電連接。第二對線134將連接器108與控制單元106電連接。因此，電連接器108提供致動器104與控制單元106之間的電連接。然而，顯然電連接器108可用於提供兩種電氣裝置之間的任何類型的電連接。

圖4是圖3的電連接器108的透視圖。電連接器108包括連接器殼體138，所述殼體具有沿縱向軸線的第一端142和第二端144。第一對線132從連接器108的第一端142延伸，第二對線134從連接器108的第二端144延伸。

電連接器108還包括圍繞連接器108的殼體138的外表面的外密封元件148。如圖2所示，外密封元件148構造成密封電連接器108與本體102之間的界面。在一些示例中，密封元件148包括一個或多個O形環。在所示的示例中，密封元件148包括設置在連接器殼體138的外表面周圍的兩個軸向地間隔開的O形環。在另一些示例中，密封元件148包括其它類型的密封件，例如支撐環、唇封和任何其它合適的密封件。

在一些示例中，電連接器108可採用設置在不同壓力下的第一端142和第二端144。例如，如圖2所示，電連接器108在先導閥系統100的本體102中安裝成使得連接器108的第一端142暴露於致動器室126並且第二端144暴露於周圍環境。如上所述，在致動器室126處的壓力可高於大氣壓力。

圖5是圖3的電連接器108的截面圖。電連接器108包括孔152、導電銷組件154、內密封元件156和密封劑158。在一些示例中，銷組件154包括第一子銷162和第二子銷164。如圖5所示，電連接器108可具有用於第一對線132和第二對線134的一對所述構件。在另一些示例中，電連接器108可具有兩組以上所述構件，以用於多條線之間的電連接。在又一些示例中，電連接器108可僅具有一組所述構件以用於兩條線之間的電連接。為簡明起見，以下僅描述一組構件，並且顯然，同樣的構型和原理適用於其它組構件。

孔152形成在連接器殼體138內，在第一端142與第二端144之間延伸並且在第一端142和第二端144處敞開。孔152構造成將導電銷組件154接納在其中。

導電銷組件154設置在孔152內並且構造成在第一端142與第一組線132接合併且在第二端144與第二組線134接合。第一組線132和第二組線134可在第一端142和第二端144以任何方式與導電銷組件154電連接。例如，第一組線132和第二組線134被壓接在銷組件154的第一端142和第二端144。在另一些示例中，線132和134可焊接在銷組件154的端部142和144。

在一些示例中，導電銷組件154包括第一子銷162和與第一子銷162電連接的第二子銷164。在一些示例中，第一子銷162和第二子銷164由導電材料製成。第一子銷162設置在孔152內並且具有第一線端172和第一聯接端174。第一線端172構造成與第一線132電氣地接合，並且第一聯接端174構造成與第二子銷164電氣地接合，如下文所述。第二子銷164沿縱向軸線與第一子銷162串聯地設置在孔152內。第二子銷164具有第二線端176和第二聯接端178。第二線端176構造成與第二線134電氣地接合。第二聯接端178構造成與第一子銷162的第一聯接端174電氣地接合。第一線端172和第二線端178能以適於將線132和134電氣地和機械地連接的任何方式與第一線132和第二線134接合。在一些示例中，線132和134可在第一線端172和第二線端176被壓接。第一聯接端174和第二聯接端178能以任意合適的方式彼此電氣地接合。在一些示例中，第一子銷162的第一聯接端174被構造為導電桿，並且第二子銷164的第二聯接端178被構造為接納導電桿並與導電桿電氣接觸的互補導電插座。

內密封元件156設置在銷組件154周圍，以在孔152與銷組件154之間的界面處提供密封。在一些示例中，內密封元件156可以是設置在銷組件154的外表面周圍的一個或多個O形環。在所示的示例中，內密封元件156包括兩個O形環。在一些示例中，銷組件154可提供一個或多個凹部182以將內密封元件156布置在適當位置，並且孔152可提供與銷組件154的凹部182對應的一個或多個凹部184，以使得內密封元件156設置在孔152與銷組件154之間的適當位置。在一些實施例中，內密封元件156可包括僅一個O形環。雖然內密封元件156在本實例中被圖示為O形環，但其它類型的密封元件也是可能的，例如支撐環、唇封和任意其它合適的密封件。

除內密封元件156外，可對電連接器108施用密封劑158，以提供附加密封並且幫助將線132和134保持在適當位置。密封劑158在施加時是粘的並且在硬化後具有很小流動性或不具有流動性。密封劑158可屬於適合提供密封並且抑制與銷組件154連接的線132移動的任意類型。在一些示例中，密封劑158是基於環氧樹脂的密封劑。

在一些示例中，密封劑158設置成在銷組件154和內密封元件156插入至孔152內之後充填孔152。例如，密封劑158可充填沿縱向軸線形成在第一端142與內密封元件156之間的孔152的空間。在內密封元件156包括互相相鄰地設置的多個O形環156A和156B(即，第一密封件156A和第二密封件156B)的示例中，密封劑158充填成與比O形環156B更接近第一端142的O形環156A接觸，並且密封劑158構造成未與其它O形環156B接觸。第一密封件156A(例如，O形環156A)用於將密封劑158與第二密封件156B(例如，O形環156B)隔離。該構型容許遠離第一端142設置的其它O形環156B維持它們的柔韌性，由此改善孔152與銷組件154之間的密封。在另一些實施例中，雖然第二密封件156B是O形環或任何合適的密封件，但第一密封件156A可以是構造成將密封劑158與第二密封件156B隔離的任何元件(例如，支撐環、唇封或任意合適的構件)。

在另一些示例中，可對內密封元件156的第一密封件156A和第二密封件156B使用其它類型的密封件。例如，第一密封件156A和第二密封件156B中的至少一者可以是支撐環、唇封或適於第一密封件156A和第二密封件156B的目的的任意其它密封件。

密封劑158也可用作線限位裝置，使得在第一端142處與銷組件154連接的線132固定在孔152內並且維持它們與銷組件154的機械和電氣連接性。

類似地，密封劑158也可設置成在第二端144處充填孔152。密封劑158在第二端144提供環境密封並且在第二端144將線134保持在適當位置。在一些示例中，密封劑158可僅在第一端142或在第二端144被提供給孔152。在另一些示例中，密封劑158可在第一端142和第二端144兩者處被提供給孔152。

圖6是根據本發明的另一示例的電連接器208的截面圖。由於許多概念和特徵與圖3-5所示的第一示例相似，針對第一示例的描述特此通過引用結合於此用於第二示例。在示出了相同或相似特徵或元件的情況下，在可能的情況下將使用相同的參考標號。以下關於第二示例的描述將主要局限於第一示例與第二示例之間的差別。

在本例中，電連接器208的銷組件154一體地形成為一個導電部件。銷組件154包括構造成分別與線132和134接合的第一線端172和第二線端176。在一些示例中，如上所述，線132和134可分別在第一線端172和第二線端176被壓接，使得線132和134與第一線端172和第二線端176電氣地和機械地聯接。這樣，銷組件154在第一線132與第二線134之間提供電連接。因此，電連接器208省去了孔152內的兩個子銷之間的聯接，如圖4和5所示，並且因此可改善線132和134之間的電氣和機械連接性。

在一些示例中，連接器殼體138包括與第二端144相鄰的線通路188。線通路188構造成提供通路，以供線134在孔152的內部與殼體138的外部之間延伸。線通路188可提供用於線134的支承，以將線134保持在適當位置。線通路188可代替如參考圖5所述本來用於固定線134的密封劑158。雖然在所示的示例中，線188形成在第二端144附近並且密封劑158設置在第一端142，但在另一些示例中，線通路188可設置在第一端142附近並且密封劑158可設置在第二端144。

上述各種示例僅通過說明的方式提供，而並不應當被解釋為限制本發明的範圍。本領域的技術人員將容易地認識到各種修改和變更，這些修改和變更可與文中所示出和描述的示例和應用不一致並且不脫離本發明的真實精神和範圍。