專利名稱：集成的結(jié)構(gòu)和電連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及結(jié)構(gòu)和電連接器，更具體地涉及一種用于將輔助部件電氣地和結(jié)構(gòu)性地聯(lián)接至車輛的集成的結(jié)構(gòu)和電連接器。
背景技術(shù)：
常規(guī)電動(dòng)車輛的有效行程受到電池容量的限制。為了增加行程，已考慮包含發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的混合動(dòng)力車輛構(gòu)思。然而，這種構(gòu)思的一個(gè)缺點(diǎn)是帶有發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的車輛的重量和體積損失，尤其在車輛主要用于日常短程往返且僅偶爾需要增加行程的情況下更是如此。因此，已認(rèn)識(shí)到需要當(dāng)期望增加車輛的有效行程時(shí)將輔助功率單元或其他電致動(dòng)裝置附接至電動(dòng)車輛的后部而當(dāng)不需要額外的有效行程時(shí)將輔助功率單元或其他電致動(dòng)裝置從電動(dòng)車輛的后部分離。這種裝置可包括燃料箱和燃料電池或者發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，所以該裝置可具有很大質(zhì)量-例如55千克，并且因此需要牢靠地在結(jié)構(gòu)上連接至車輛以便在車輛運(yùn)行期間-尤其是在連接可能需要承受幾倍于該裝置重量的力的不平道路上時(shí)保持在適當(dāng)位置。這種裝置可產(chǎn)生足夠滿足長(zhǎng)距離持續(xù)行駛期間的平均功率需求的電功率水平-例如10千瓦，所以可能還需要高容量的電連接。對(duì)于機(jī)械附接的附件一例如車輛后部的拖車來說，拖車栓鉤的使用相當(dāng)常見。在一個(gè)常見的實(shí)施方式中，栓鉤接收器永久地附接至車輛的框架并且包括具有方形孔的凹式本體，所述方形孔用于容納并且機(jī)械地聯(lián)接拖車栓鉤的匹配的方形凸式元件。拖車栓鉤可包括用于將拖車栓鉤至車輛的球。這種構(gòu)造成與栓鉤接收器匹配的拖車栓鉤通常稱為“接收器栓鉤”，以便將其與本身例如通過焊接或用螺栓連接來附接至車輛的栓鉤相區(qū)分。栓鉤接收器可交替地用于將貨物架附接至構(gòu)造成用于攜帶行李、自行車、滑雪板或其他設(shè)備的車輛。 為了提供電功率至拖車或通過栓鉤接收器附接的其他附件，電連接墊通常在栓鉤接收器附近并且與其間隔開地安裝至車輛的后部。在拖車或其他附件已通過栓鉤接收器機(jī)械地聯(lián)接至車輛之后，這種電連接墊提供與拖車或其他附件關(guān)聯(lián)的電連接器可與車輛的系統(tǒng)電聯(lián)接的位置。備選地，連接器可僅通過其導(dǎo)線永久地附接至車輛，并且提供與拖車或其他附件關(guān)聯(lián)的電連接器可被電聯(lián)接的位置。與車輛栓鉤關(guān)聯(lián)的一種常見類型的電連接器具有平的或矩形橫截面，并且具有布置成一排或多排的多個(gè)端子。另一種栓鉤電連接器具有大體上圓形的橫截面，并且其端子以圓形樣式布置。這些構(gòu)造中的每個(gè)都可包括4至7個(gè)端子。在具有四個(gè)端子的連接器中，所述端子通常提供基本的電連接，所述基本的電連接用于提供功率至用于激活運(yùn)轉(zhuǎn)燈、轉(zhuǎn)向信號(hào)和制動(dòng)燈的附件。所述第四個(gè)端子提供電氣接地。在具有5個(gè)端子的連接器中，三個(gè)端子為三個(gè)照明功能(運(yùn)轉(zhuǎn)燈、轉(zhuǎn)向信號(hào)和制動(dòng)燈)提供功率。第四端子提供接地，而第五端子設(shè)置為在倒車時(shí)電氣關(guān)閉拖車的液壓脈動(dòng)制動(dòng)器。因此，第五端子經(jīng)常聯(lián)接至車輛的備用燈。在具有6個(gè)端子的連接器中，三個(gè)端子為三個(gè)照明功能(運(yùn)轉(zhuǎn)燈、轉(zhuǎn)向信號(hào)和制動(dòng)燈)提供功率，而第四端子提供接地。第五端子提供用于為安裝在拖車或諸如通常與電動(dòng)拖車制動(dòng)器一起使用的附件上的電池充電的“熱”引線，而第六端子便于用于激活/關(guān)閉制動(dòng)器的開/關(guān)信號(hào)的連通。在具有7個(gè)端子的連接器中，提供了 6個(gè)端子連接器的所有功能，并且額外的端子提供備用照明。顯然，這些連接器中的每個(gè)都從外部安裝至栓鉤接收器并且構(gòu)造成以適于為車輛照明提供功率、或者為電池連續(xù)補(bǔ)充電流或?yàn)榧せ罨蜿P(guān)閉制動(dòng)系統(tǒng)提供信號(hào)的電流水平從車輛提供功率給拖車。此外，這些常規(guī)連接器通常構(gòu)造成屏蔽12伏電位意外接地。然而，這種附件連接器通常不會(huì)設(shè)計(jì)并且構(gòu)造成尤其是在適于為車輛充電或提供功率的功率水平下將電功率從輔助功率單元運(yùn)送至車輛。另外，與電動(dòng)車輛的功率系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的較高電壓(例如，高達(dá)400伏)需要大于由常規(guī)連接器提供的屏蔽。最后，采用獨(dú)立于由栓鉤接收器提供的機(jī)械附接和在該機(jī)械附接的基礎(chǔ)上額外采用的電連接器的需求增加了附接和分離這種輔助功率單元的工序的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性因素。相應(yīng)地，期望提供一種電連接器，該電連接器可提供電動(dòng)車輛所需要的功率和信號(hào)運(yùn)送能力，例如用于控制輔助功率單元以及用于從輔助功率單元以便捷、可靠并且安全的方式運(yùn)送功率至車輛。進(jìn)一步有利的是，提供一種構(gòu)造成結(jié)構(gòu)性地支撐電氣并且機(jī)械地聯(lián)接至車輛后部的輔助功率單元的電連接器。另外還有利的是，提供一種構(gòu)造成用作機(jī)械拖車栓鉤接收器的電連接器。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式中，一種集成的結(jié)構(gòu)和電連接器包括容納在連接器本體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)端子。所述連接器本體構(gòu)造并且布置成將輔助部件結(jié)構(gòu)性地結(jié)合至宿主車輛,其中集成的電連接器機(jī)械地固定并且電聯(lián)接至所述宿主車輛。所述連接器本體構(gòu)造成便于將輔助部件的電路電聯(lián)接至 宿主車輛。所述連接器本體還構(gòu)造成便于輔助部件與宿主車輛之間的信息傳遞。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述而變得顯而易見。


在下面對(duì)實(shí)施方式的詳細(xì)描述中，僅通過示例來呈現(xiàn)其他特征、優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)，所述詳細(xì)描述參閱附圖進(jìn)行，附圖中
圖1是示例性的集成的凹式結(jié)構(gòu)和電連接器的立體 圖2是示例性的集成的凸式結(jié)構(gòu)和電連接器的立體 圖3是示例性的集成的結(jié)構(gòu)和電連接器的端視圖；以及
圖4是定位成用于彼此匹配的固定至宿主車輛的后部的示例性凹式集成結(jié)構(gòu)和電連接器以及固定至輔助部件的示例性凸式集成結(jié)構(gòu)和電連接器的附圖。
具體實(shí)施例方式下面的描述本質(zhì)上僅是示例性的，并非旨在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。應(yīng)當(dāng)理解的是，相應(yīng)的附圖標(biāo)記在所有附圖中指代相同或相應(yīng)的部件和特征。
根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，圖1-4示出了集成的結(jié)構(gòu)和電連接器100、200，該集成的結(jié)構(gòu)和電連接器100、200包括容納在連接器本體110、210內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電功率端子332、334。凹式連接器本體110被構(gòu)造并且布置成匹配并且結(jié)構(gòu)性地支撐凸式連接器本體210和輔助部件420-例如裝貨平臺(tái)、拖車栓鉤或發(fā)電機(jī)。同樣，如在此更充分地描述的，凸式連接器本體210被構(gòu)造并且布置成匹配凹式集成連接器100并且被該凹式集成連接器100結(jié)構(gòu)性地支撐，同時(shí)輔助部件420為宿主車輛充電或準(zhǔn)備為宿主車輛充電，連接器100機(jī)械固定并且電聯(lián)接至宿主車輛。集成連接器100、200可用于將輔助部件420結(jié)合至宿主車輛的多種應(yīng)用。例如，將結(jié)合和/或匹配集成連接器100的集成連接器200可具有主要結(jié)構(gòu)用途，例如支撐裝貨平臺(tái)或牽引拖車。替代性地，普通接收器栓鉤、貨物架等的凸式構(gòu)件可為單一結(jié)構(gòu)用途與集成連接器100匹配。相應(yīng)地，連接器本體110構(gòu)造成提供對(duì)輔助部件420的結(jié)構(gòu)支撐，其中集成連接器100可結(jié)合至所述輔助部件420。連接器本體110可與用于結(jié)構(gòu)支撐的正式或非正式標(biāo)準(zhǔn)一致，例如1-1 / 4英寸或2英寸栓鉤接收器的標(biāo)準(zhǔn)。另外，待結(jié)合的輔助部件420可具有主要電氣用途。例如，輔助部件420可以是從車輛獲取功率的電氣設(shè)備或者可以是供應(yīng)電功率至車輛的充電系統(tǒng)。相應(yīng)地，連接器本體110構(gòu)造成便于與輔助部件的電路電聯(lián)接，其中集成連接器100可結(jié)合至所述輔助部件。連接器本體110內(nèi)的電功率端子332、334的布置或者所使用的電壓和電流可與給電動(dòng)車輛充電的正式或非正式標(biāo)準(zhǔn)一致。再進(jìn)一步，待結(jié)合的輔助部件420可具有涉及傳遞信息至車輛和/或從車輛傳遞信息的診斷或信息用途。例如，輔助部件420可包括用于從車輛下載信息或?qū)⑿畔⑸蟼髦淋囕v、或者下載和上傳信息的組合的系統(tǒng)。相應(yīng)地，示例性連接器本體110構(gòu)造成便于與輔助部件結(jié)合，并且便于傳遞信息至輔助部件和/或從輔助部件傳遞信息，其中集成連接器100可結(jié)合至所述輔助部件。在連接器本體110內(nèi)，一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)端子320的布置或所交換的信號(hào)可與為電動(dòng)車輛充電的正式或非正式標(biāo)準(zhǔn)一致、或者與更常見的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)-例如通用串行總線(USB)標(biāo)準(zhǔn)一致。最后，待結(jié)合的輔助部件420可包括上述屬性的組合。例如，輔助部件420可包括除了與宿主車輛電聯(lián)接和信號(hào)連通之外還需要機(jī)械結(jié)構(gòu)支撐的拖車。由此，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，連接器本體110構(gòu)造成便于結(jié)構(gòu)性地支撐輔助部件，同時(shí)電聯(lián)接輔助部件的電路，并且同時(shí)便于傳遞信息至輔助部件和/或從輔助部件傳遞信息，其中集成連接器100可結(jié)合至所述輔助部件。更具體地，如圖1所示，示例性的集成的機(jī)械和電充電連接器100包括用作容納在該連接器100內(nèi)的物品的保護(hù)罩的連接器本體110。連接器本體110包括機(jī)械接收器區(qū)段120和充電耦合器區(qū)段130。連接器本體110的機(jī)械接收器區(qū)段120和充電耦合器區(qū)段130限定并且遮蔽沿著縱向軸線150朝向的凹式插座或插口 140(即，空腔)。增強(qiáng)凸緣160在開口 170附近結(jié)構(gòu)性地聯(lián)接至連接器本體110，開口 170便于將匹配結(jié)構(gòu)和/或匹配的電連接器-例如集成的機(jī)械和電充電連接器200的那些結(jié)構(gòu)插入插座140。增強(qiáng)凸緣160繞開口 170設(shè)置并且構(gòu)造成為外側(cè)-連接器本體110的暴露端180提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。增強(qiáng)凸緣160還提供用于安裝保護(hù)罩 190的便捷結(jié)構(gòu)，所述保護(hù)罩190可構(gòu)造成在沒有匹配結(jié)構(gòu)-例如電充電連接器200插入插座140時(shí)密封或以其他方式保護(hù)插座140以及容納在其中的部件或結(jié)構(gòu)免受污染。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，傳感器或開關(guān)195設(shè)置成鄰近保護(hù)罩190并且構(gòu)造成檢測(cè)何時(shí)罩190打開(或關(guān)閉)或插座140以其他方式易受(免受)污染。另外，可在保護(hù)罩190上或鄰近開口 170在連接器本體110上設(shè)置彈性密封件以便于在所述罩190與所述連接器本體110之間形成密封并因而防止碎屑進(jìn)入插座140。保護(hù)罩190可通過鉸鏈193結(jié)合至連接器本體110，所述鉸鏈193可構(gòu)造成使保護(hù)罩190朝向關(guān)閉位置偏置從而密封插座140使其免受污染。為了便于保證定位和結(jié)構(gòu)性鎖定插入插座140的凸式連接器200(圖2所示)，連接器本體110還限定一個(gè)或多個(gè)鎖定孔122。在完全插入凸式連接器200時(shí)，閂鎖銷鎖定件222可與鎖定孔122和凸式連接器200相互配合以便將該凸式連接器200鎖定在插座140內(nèi)的固定位置。一個(gè)或多個(gè)安裝支撐件124便于連接器本體110結(jié)構(gòu)性地附接至宿主車輛410的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件(未示出)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，安裝支撐件124構(gòu)造成使連接器本體110增強(qiáng)抵制可能通過標(biāo)準(zhǔn)栓鉤結(jié)構(gòu)器受到的載荷的能力并且滿足與標(biāo)準(zhǔn)栓鉤接收器關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)要求。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，機(jī)械接收器區(qū)段120中限定的插座140具有適于與標(biāo)準(zhǔn)接收器栓鉤匹配的尺寸。相應(yīng)地，機(jī)械接收器區(qū)段120內(nèi)的插座140構(gòu)造成具有適于接納諸如標(biāo)準(zhǔn)拖車栓鉤的標(biāo)準(zhǔn)凸式匹配結(jié)構(gòu)的足夠深度。由此，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，連接器本體110被構(gòu)造成標(biāo)準(zhǔn)栓鉤接收器?？?22的直徑以及它們相對(duì)于連接器本體110的暴露端180的位置同樣構(gòu)造成適于固定標(biāo)準(zhǔn)接收器栓鉤的凸式匹配元件的聯(lián)接。電氣端子332、334和信號(hào)端子320以及結(jié)構(gòu)止動(dòng)件340都定位成距連接器本體110的暴露端180具有足夠距離以便不與標(biāo)準(zhǔn)接收器栓鉤的凸式元件或其他類似部件干涉。根據(jù)該示例性實(shí)施方式，集成的電連接器100的連接器本體110沿著縱向軸線150定向并且被設(shè)計(jì)和構(gòu)造成 為輔助部件420的匹配構(gòu)件-例如集成連接器200提供結(jié)構(gòu)支撐。由此，在一個(gè)不例性實(shí)施方式中，連接器本體Iio包括大體上方形橫截面的鋼外殼,所述大體上方形的橫截面限定大體上方形的開口以便容納沿著縱向軸線150插入該開口的諸如標(biāo)準(zhǔn)接收器栓鉤的匹配構(gòu)件。根據(jù)該實(shí)施方式，連接器本體110被構(gòu)造成具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并且具有適于用作標(biāo)準(zhǔn)栓鉤接收器(例如，適于牽引拖車或適于支撐貨物載體或自行車載體)的物理尺寸。由此，在該實(shí)施方式中，連接器本體110通過與縱向軸線成橫向延伸的一個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定構(gòu)件124剛性地固定至宿主車輛410的框架，使得由匹配的輔助部件420施加在連接器本體110上的載荷適當(dāng)?shù)貍鬟f至宿主車輛的框架或其他支撐結(jié)構(gòu)。因此，連接器本體110具有能夠滿足或超過標(biāo)準(zhǔn)拖車栓鉤(和/或標(biāo)準(zhǔn)栓鉤接收器)的要求的足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度特性。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，連接器本體110構(gòu)造成滿足I級(jí)拖車栓鉤的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求。在該實(shí)施方式中，連接器本體Iio的能力標(biāo)定為高達(dá)約2001磅(lbs)拖車總重，其中拖車舌承重能力高達(dá)約200 Ibs0在該實(shí)施方式中，連接器本體110限定約為1-1 / 4〃(英寸)的方形接收器開口。在另一個(gè)實(shí)施方式中，連接器本體110構(gòu)造成滿足II級(jí)拖車栓鉤的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求。在該實(shí)施方式中，連接器本體Iio的承重能力標(biāo)定為高達(dá)約35001bs拖車總重，其中拖車舌承重能力高達(dá)約300 Ibs0在該實(shí)施方式中，連接器本體110還限定約為1-1 / 4〃的方形接收器開口。在另一個(gè)實(shí)施方式中，連接器本體110構(gòu)造成滿足III級(jí)載重拖車栓鉤的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求。在該實(shí)施方式中，連接器本體Iio的承重能力標(biāo)定為高達(dá)約60001bs拖車總重，其中拖車舌承重能力高達(dá)約eooibs。在該實(shí)施方式中，連接器本體110限定約為2"的方形接收器開口。在另一個(gè)實(shí)施方式中，連接器本體110構(gòu)造成滿足III級(jí)重量分布拖車栓鉤的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求。在該實(shí)施方式中，連接器本體Iio的承重能力標(biāo)定為高達(dá)約IOOOOlbs拖車總重，其中拖車舌承重能力高達(dá)約lOOOlbs。在該實(shí)施方式中，連接器本體110限定約為2"的方形接收器開口并且采用對(duì)連接器本體施加彎曲載荷的重量分布系統(tǒng)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，連接器本體110構(gòu)造成滿足IV級(jí)重量分布拖車栓鉤的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求。在該實(shí)施方式中，連接器本體Iio的承重能力標(biāo)定為高達(dá)約HOOOlbs拖車總重，其中拖車舌承重能力高達(dá)約14001bs。在該實(shí)施方式中，連接器本體110限定約為2"的方形接收器開口并且采用重量分布系統(tǒng)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，連接器本體110構(gòu)造成滿足V級(jí)載重拖車栓鉤的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求。在該實(shí)施方式中，連接器本體Iio的承重能力標(biāo)定為高達(dá)約120001bs拖車總重，其中拖車舌承重能力高達(dá)約12001bs。在該實(shí)施方式中，連接器本體110限定約為2-1 / 2〃的方形接收器開口。在另一個(gè)實(shí)施方式中，連接器本體110構(gòu)造成滿足V級(jí)重量分布拖車栓鉤的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)要求。在該實(shí)施方式中，連接器本體Iio的承重能力標(biāo)定為高達(dá)約170001bs拖車總重，其中拖車舌承重能力高達(dá)約17001bs。在該實(shí)施方式中，連接器本體110限定約為2-1 /2〃的方形接收器開口并且采用重量分布系統(tǒng)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，將通過集成的結(jié)構(gòu)和電連接器100和200結(jié)合的輔助部件420包括構(gòu)造成通過連接 器本體110支撐在附接至連接器本體210的裝貨平臺(tái)上的發(fā)電機(jī)。在該實(shí)施方式中，當(dāng)連接器本體210插入插座140中使得連接器200和100匹配時(shí)，連接器本體110和210機(jī)械地聯(lián)接從而通過連接器本體110將輔助部件420結(jié)構(gòu)地支撐在車輛上。另外，基于與車輛410共用的信息通過連接器100和200控制輔助部件420。再進(jìn)一步，可響應(yīng)于信號(hào)并且使用通過連接器100和200從車輛410傳送至輔助部件的功率來起動(dòng)輔助部件420，并且所述輔助部件420可通過集成連接器100和200發(fā)送信號(hào)并且提供動(dòng)力至車輛410。連接器本體110封閉機(jī)械接收器區(qū)段120和充電耦合器區(qū)段130。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，干涉特征340在機(jī)械接收器區(qū)段120與充電耦合器區(qū)段130之間定位在插座140內(nèi)。干涉特征340構(gòu)造成防止匹配的凸式結(jié)構(gòu)-例如接收器栓鉤的意外過多插入，并且因此限定機(jī)械接收器區(qū)段120與充電耦合器區(qū)段130之間的過渡部分。在插座140內(nèi)大于機(jī)械接收器區(qū)段的深度(即，在充電耦合器區(qū)段130中)，連接器本體Iio在插座140內(nèi)提供用于容納凸式連接器本體210的充電耦合器區(qū)段230的額外空間。如圖2所示，示例性的集成機(jī)械和電充電連接器200包括具有匹配插座140的內(nèi)部尺寸的外部尺寸的連接器本體210。連接器本體210限定機(jī)械區(qū)段220，該機(jī)械區(qū)段220構(gòu)造成插入插座140并且與連接器本體110相互配合以在其外側(cè)端260處為諸如用于增加電動(dòng)車輛的行程的發(fā)電機(jī)和燃料供應(yīng)器的機(jī)械載荷提供結(jié)構(gòu)性支撐。連接器本體210還鄰近內(nèi)側(cè)端270支撐凸式充電耦合器區(qū)段230。凸式充電耦合器230構(gòu)造成與充電耦合器130匹配。特征225可支撐在連接器本體210的外表面上，該特征被定位并且構(gòu)造成與插座140內(nèi)的干涉特征和/或彈性密封件相互配合。例如密封件可包括彈性材料并且可定位在插座內(nèi)，而且可定位和構(gòu)造成與插入插座的凸式結(jié)構(gòu)以下述方式相互配合，從而防止充電耦合器暴露于污染物。相應(yīng)地，彈性密封件可與特征225整體形成或可鄰近機(jī)械區(qū)段的內(nèi)表面定位在機(jī)械區(qū)段220內(nèi)。彈性密封件的大小可設(shè)置成被壓縮在連接器本體的內(nèi)表面與插入的凸式構(gòu)件之間從而實(shí)現(xiàn)密封以防止水、灰塵或者干擾充電耦合器的功能或穩(wěn)定性的其他外來物的侵入。銷222從連接器本體210可伸縮地凸出并且構(gòu)造和定位成與鎖定孔122相互配合，并因而提供插座140與連接器200之間的位置保證。如圖3所示，充電耦合器300構(gòu)造成固定在圖1的凹式連接器100的充電耦合器區(qū)段130內(nèi)，并且構(gòu)造成與凸式連接器200的端部電聯(lián)接。示例性的充電耦合器300包括電絕緣材料-例如塑料樹脂或其他電絕緣材料的外部殼體310。除了上述結(jié)構(gòu)屬性，充電耦合器300包括構(gòu)造成便于車輛與輔助部件420之間進(jìn)行電聯(lián)接的一個(gè)或多個(gè)端子332、334。端子332、334容納在連接器本體110內(nèi)，并且在連接器本體110包括諸如鋼的導(dǎo)電材料的實(shí)施方式中，端子332、334與連接器本體110電絕緣。為了便于使連接器本體110與輔助部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)匹配(此時(shí)期望避免端子332、334與輔助部件的匹配部分之間的接觸)，端子332、334定位成距接收器開口具有適當(dāng)距離。該距離被構(gòu)造成適于在端子332、334與那些輔助部件之間沒有接觸的情況下使連接器本體110與輔助部件-例如標(biāo)準(zhǔn)接收器栓鉤和常規(guī)貨物架進(jìn)行穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)匹配(例如，距接收器開口170的外側(cè)端1806英寸)。當(dāng)期望便于端子332、334與輔助部件420的電路之間進(jìn)行電聯(lián)接時(shí)，連接器200被構(gòu)造成具有足夠長(zhǎng)度(例如連接器200大于6英寸長(zhǎng))并且具有定位成適于與連接器100的端子332、334匹配的端子。應(yīng)當(dāng)指出，許多輔助部件不具有在此描述的集成的電連接器。在此描述的集成連接器100適當(dāng)?shù)貥?gòu)造成在不與 端子332、334電氣干涉的情況下接納這種輔助部件。由此，連接器本體110被構(gòu)造成用作標(biāo)準(zhǔn)栓鉤接收器。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，集成連接器100包括適于在宿主車輛410與輔助部件420的電路之間提供電連接的兩個(gè)端子332、334。這些充電端子332、334電聯(lián)接至對(duì)應(yīng)的充電電纜132、134。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，充電電纜132、134電聯(lián)接至車輛410的推進(jìn)電池。相應(yīng)地，充電端子332、334和充電電纜132、134被構(gòu)造成運(yùn)送適于為電動(dòng)車輛的電池充電的電功率。充電端子332和334提供正極和負(fù)極(即，接地)電源接頭并且與連接器100、200的本體110、210電絕緣并且也與車輛410的結(jié)構(gòu)以及輔助部件420電絕緣。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，第三端子提供車輛410的結(jié)構(gòu)與輔助部件420的電連接(S卩，將輔助部件420電接地至車輛410)。在又一個(gè)示例性實(shí)施方式中，第三充電端子設(shè)置成便于三相電連接以起動(dòng)裝有輔助部件的發(fā)動(dòng)機(jī)并且隨后為車輛充電。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，容納在連接器本體110內(nèi)的充電耦合器300提供至電動(dòng)車輛的專用的傳導(dǎo)性充電/再充電連接。也就是說，電動(dòng)車輛可通過連接至電網(wǎng)或通過連接至輔助發(fā)電機(jī)再充電，在兩種情形下都通過集成連接器100連接。充電耦合器300在結(jié)構(gòu)合理的連接器本體110內(nèi)的深入定位為充電耦合器300提供了保障、安全和保護(hù)。另夕卜，由系統(tǒng)提供的定位和對(duì)準(zhǔn)保證進(jìn)一步增加了輔助部件聯(lián)接至宿主車輛時(shí)的系統(tǒng)安全和穩(wěn)定性。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，連接器100包括容納內(nèi)部電連接器的標(biāo)準(zhǔn)栓鉤接收器，該內(nèi)部電連接器適當(dāng)?shù)貥?gòu)造成用于將外部充電源聯(lián)接至車輛的電氣系統(tǒng)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，這種容納在栓鉤接收器內(nèi)的電連接器免除了對(duì)所有其他充電耦合器的需要，并且因此用作將車輛的充電系統(tǒng)電聯(lián)接至外部充電源一例如構(gòu)造成通過栓鉤接收器附接至車輛的居家充電系統(tǒng)或輔助充電系統(tǒng)的唯一專用機(jī)構(gòu)。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，充電端子332、334和充電電纜132、134被適當(dāng)?shù)仄帘螐亩乐顾鼈兊膶?dǎo)體與鄰近的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)-例如連接器本體110之間不期望的接地和/或電弧。應(yīng)當(dāng)理解的是，跨越充電端子可能存在400伏或更高的電壓，其中通常遇到的是大約240伏的電壓。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，充電端子332、334和充電電纜132、134被構(gòu)造成連續(xù)傳遞大約IOkW的功率，根據(jù)充電電壓，這需要大約40安培水平的連續(xù)電流。如圖3所示，充電耦合器300還提供一個(gè)或多個(gè)信號(hào)連接件320。在一個(gè)實(shí)施方式中，充電耦合器提供10個(gè)信號(hào)引腳320。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，信號(hào)引腳320聯(lián)接至車輛中的充電控制器。充電控制器通過信號(hào)引腳320發(fā)送并且接收信號(hào)從而便于在車輛、其操作者和充電系統(tǒng)之間進(jìn)行通信，并且因而便于在管理輔助功率源與車輛電氣系統(tǒng)之間的能量產(chǎn)生和傳送所需的開關(guān)和控制功能方面進(jìn)行控制。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，兩個(gè)信號(hào)引腳在充電控制器與充電功率源之間建立串行通訊總線。第一引腳提供接地，而第二引腳設(shè)置為傳送一個(gè)或多個(gè)信號(hào)流。在另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，在充電控制器與充電功率源之間提供無線通訊，從而無需使用信號(hào)引腳。引腳和/或無線通訊路徑使信息-例如是否以及何時(shí)允許功率傳遞至車輛或從車輛傳遞功率能夠傳遞。其他信號(hào)可轉(zhuǎn)送關(guān)于功率源的操作信息，例如關(guān)于其燃料供應(yīng)、其健康、其他操作參數(shù)、報(bào)警燈或故障碼、操作命令、功率輸出水平、電壓電平、開/關(guān)命令等。

在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，信號(hào)引腳320可構(gòu)造成便于每當(dāng)不能保證輔助部件和/或匹配的電連接器適當(dāng)定位時(shí)就使充電源從電池?cái)嚅_。根據(jù)該實(shí)施方式，匹配連接器100,200的尺寸，尤其是沿著充電端子332和334、信號(hào)引腳320、孔122以及銷222的縱向軸線150的位置，被構(gòu)造成使得當(dāng)且僅當(dāng)它們之間已實(shí)現(xiàn)完全的機(jī)械連接時(shí)才使匹配連接器100、200之間發(fā)生完全的電氣和信號(hào)連接。相應(yīng)地，這種示例性系統(tǒng)防止在沒有充電端子332、334的伴隨匹配的情況下匹配結(jié)構(gòu)220和120實(shí)現(xiàn)機(jī)械匹配。另外，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，由車輛通過置入車輛控制器的邏輯來感測(cè)和/或診斷任何有缺陷的連接。總開關(guān)可保持脫開狀態(tài)，除非并且直到信號(hào)指示在充電控制器與充電功率源之間建立適當(dāng)?shù)墓β蔬B接并且存在適當(dāng)?shù)耐ㄓ?。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，容納在連接器本體110內(nèi)的充電耦合器300與SAE連接器標(biāo)準(zhǔn)J-1772的要求一致。在又一個(gè)示例性實(shí)施方式中，分隔件340設(shè)置在信號(hào)引腳320與充電端子332、334之間。例如，引腳320與充電端子332、334之間的空間提供使干涉最小的最大距離。備選地，通過引腳320與充電端子340之間的接地金屬棒來提供這種分隔。雖然集成的電連接器和相關(guān)結(jié)構(gòu)被描述為包括端子和引腳以及本質(zhì)上可以解釋為凸式或凹式的其他結(jié)構(gòu)，但是使用這種描述僅僅是為了方便。由此，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不偏離本發(fā)明構(gòu)想范圍的情況下，適當(dāng)?shù)貥?gòu)造成與輔助部件的凹式結(jié)構(gòu)匹配的集成連接器中的任何凸式結(jié)構(gòu)的選擇可以用適當(dāng)?shù)貥?gòu)造成與輔助部件的凸式結(jié)構(gòu)匹配的集成連接器中的凹式結(jié)構(gòu)來代替。例如，可以用凹式連接器空腔代替集成連接器的凸式連接器刀片。例如，凹式連接器100可包括凸式充電端子332、334(例如刀片)和凸式信號(hào)端子(例如引腳)320，而凸式連接器200可包括凹式充電端子和信號(hào)端子。如圖4所示，示例性的集成結(jié)構(gòu)和電連接器100被固定至宿主車輛410的后部并且定位成與輔助部件420匹配。相應(yīng)地，在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明提供具有機(jī)械、電和信號(hào)連接的獨(dú)特組合并且用于宿主車輛的后部的耦合器。通過連接器本體來實(shí)現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)連接，該連接器本體可以下述方式包含電氣連接，使得連接器本體可用作能夠承受張緊和剪切以及扭轉(zhuǎn)載荷的標(biāo)準(zhǔn)接收器栓鉤。該電連接支持高電流和/或高電壓。由此，本發(fā)明提供一種用于將諸如用來增加宿主車輛的行程的輔助發(fā)電機(jī)的附件與宿主車輛-例如電動(dòng)車輛機(jī)械地和電氣地聯(lián)接的便利、可靠并且安全的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，本發(fā)明便于同時(shí)形成機(jī)械、電和信號(hào)連接。雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明做出各種改變并且可用等同元件來代替本發(fā)明的元件。另外，在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可做出多種改型以使本發(fā)明的教導(dǎo)適應(yīng)特定情況或材料。因此，本發(fā)明將不局限于所公開的特定實(shí)施方式；相反，本發(fā)明將包括落入本申請(qǐng)的范圍內(nèi)的所有實(shí)施 方式。
權(quán)利要求
1.一種集成的結(jié)構(gòu)和電連接器，包括 容納在連接器本體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)端子； 所述連接器本體構(gòu)造并且布置成將宿主車輛與輔助部件結(jié)構(gòu)性地結(jié)合，其中所述集成的電連接器將機(jī)械地固定至并且電聯(lián)接至所述輔助部件； 所述連接器本體構(gòu)造成便于將所述輔助部件的電路電聯(lián)接至所述宿主車輛；并且 所述連接器本體構(gòu)造成便于所述輔助部件與所述宿主車輛之間的信息傳遞。
2.如權(quán)利要求1所述的集成的結(jié)構(gòu)和電連接器，進(jìn)一步包括容納在所述連接器本體內(nèi)的充電稱合器。
3.如權(quán)利要求1所述的集成的結(jié)構(gòu)和電連接器，其中所述連接器本體限定凹式插座，該凹式插座沿縱向軸線朝向并且具有便于匹配結(jié)構(gòu)沿縱向軸線插入所述插座的開口。
4.如權(quán)利要求1所述的集成的結(jié)構(gòu)和電連接器，進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)安裝支撐件，所述一個(gè)或多個(gè)安裝支撐件構(gòu)造并且定位成便于將連接器本體結(jié)構(gòu)性地附接至宿主車輛的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)性構(gòu)件。
5.如權(quán)利要求1所述的集成的結(jié)構(gòu)和電連接器，其中所述連接器本體包括限定寬度為大約兩英寸的開口的大體方形橫截面的鋼殼。
6.如權(quán)利要求1所述的集成的結(jié)構(gòu)和電連接器，其中所述連接器本體構(gòu)造成結(jié)構(gòu)性地支撐構(gòu)造成為電動(dòng)車輛充電的輔助發(fā)電機(jī)。
7.如權(quán)利要求2所述的集成的結(jié)構(gòu)和電連接器，其中所述充電耦合器包括構(gòu)造成便于宿主車輛與輔助部件之間的電連接的一個(gè)或多個(gè)端子。
8.如權(quán)利要求7所述的集成的結(jié)構(gòu)和電連接器，其中所述端子定位成距所述開口至少6英寸。
9.如權(quán)利要求7所述的集成的結(jié)構(gòu)和電連接器，其中所述端子電聯(lián)接至宿主車輛的電池。
10.如權(quán)利要求7所述的集成的結(jié)構(gòu)和電連接器，其中所述充電耦合器提供便于控制輔助部件與宿主車輛之間的能量傳送的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)連接件。
全文摘要
本發(fā)明涉及集成的結(jié)構(gòu)和電連接器，具體提供一種集成的電連接器，該集成的電連接器包括容納在連接器本體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)端子。所述連接器本體構(gòu)造并且布置成將輔助部件與宿主車輛結(jié)構(gòu)性地結(jié)合，其中集成的電連接器機(jī)械地固定并且電聯(lián)接至所述宿主車輛。所述連接器本體構(gòu)造成便于將輔助部件的電路電聯(lián)接至宿主車輛。所述連接器本體構(gòu)造成便于輔助部件與宿主車輛之間的信息傳遞。
文檔編號(hào)H01R13/66GK103066446SQ20121039949
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者A.G.霍爾姆斯, J.M.梅圭爾, A.J.法拉, E.D.小泰特, S.A.塔諾夫斯基 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司