專利名稱：電氣端子的制作方法
本申請(qǐng)涉及到電氣端子，特別是涉及到汽車工業(yè)中使用的電氣端子，它具有比較低的插入力和基本上等于或是大于這種插入力的拔出力。
在汽車工業(yè)的各種場(chǎng)合都要用到電連接器。具體地說，在自動(dòng)車的電氣系統(tǒng)中通常需要利用電連接器在一對(duì)分離的導(dǎo)線之間實(shí)現(xiàn)電連接。已知的用途還有設(shè)在分離的導(dǎo)線與一個(gè)插頭式導(dǎo)電葉片之間或是設(shè)在一對(duì)插頭式導(dǎo)電葉片之間的電連接器。插頭式元件上慣用的連接器具有可以接收插頭元件的筒形或是盒式的形狀。在以下的美國(guó)專利中公開了此類慣用的電連接器1989年1月17日授予Roy等人的US4798545號(hào)，名稱為“ElectricalTerminal Receptacle and Electrical Component Housing Adapted for theSame”；1985年7月30日授予Cairns等人的US4531808號(hào)，名稱為“BladeCoupling Terminal”；1984年7月17日授予Inoue的US4460239號(hào)，名稱為“Connector Terminal”；以及1994年5月29日授予Inoue的US4451109號(hào)，名稱為“Connector Terminal”。在本文中參考了上述各項(xiàng)專利。
在汽車工業(yè)中已經(jīng)采用的另一類電連接器是由折疊成盒狀形式的四個(gè)側(cè)壁構(gòu)成的，一個(gè)導(dǎo)電的尾部元件從盒中向外延伸，導(dǎo)電的尾部能夠彎曲到一個(gè)分離的導(dǎo)線上。在這種結(jié)構(gòu)中，在盒的內(nèi)部有一對(duì)可彎曲的線束分別從基本上平行的壁上突出。每個(gè)線束大體上是扁平的，有一個(gè)中心切口基本上沿著線束的整個(gè)縱向長(zhǎng)度延伸。
慣用的電氣連接器受到許多限制。慣用結(jié)構(gòu)的葉片形式會(huì)在插頭葉片內(nèi)部產(chǎn)生大的插入力。在插入插頭葉片時(shí)，就會(huì)使各個(gè)線束的壓力超過線束材料的彈力塑性范圍，從而使各個(gè)線束形成永久的壓縮狀態(tài)。因此，在完成插入時(shí)，保持葉片與插頭連接器接觸的壓力是很小的，并且在插頭葉片與插頭電連接器之間有可能出現(xiàn)脫離的問題。
因此，在本領(lǐng)域中需要提供一種用于汽車工業(yè)的改進(jìn)的電氣端子，它的插頭葉片元件具有比較低的插入力，并且使插頭元件的拔出力等于或是大于這種插入力。
本發(fā)明提供了一種與葉片元件配合使用的電氣端子，該電氣端子包括一個(gè)接線部分和一個(gè)主體部分，該主體部分限定了一個(gè)與接線部分電氣連接的內(nèi)腔。主體部分包括一個(gè)入口端；與入口端相對(duì)的出口端；以及基本上處在上述內(nèi)腔內(nèi)部的一個(gè)觸點(diǎn)彈簧元件。在插入和拔出葉片元件時(shí)可以拆掉觸點(diǎn)彈簧元件。觸點(diǎn)彈簧元件包括一個(gè)內(nèi)表面；與內(nèi)表面相對(duì)的外表面；一個(gè)主樞軸點(diǎn)；一個(gè)副樞軸點(diǎn)；與出口端相鄰的一個(gè)曲面部分；以及從曲面部分朝著入口端延伸的一個(gè)接觸部分，該接觸部分可以繞著主樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸部分上包括一個(gè)外接觸面。當(dāng)葉片元件被局部插入主體部分時(shí)，葉片元件可以接觸到外接觸面，從而使接觸部分繞著主樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。葉片元件的進(jìn)一步插入會(huì)使觸點(diǎn)彈簧元件繞著副樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到葉片元件的拔出力基本上等于或是大于葉片元件的插入力時(shí)為止。
以下將要參照附圖來說明各種實(shí)施例，在附圖中

圖1表示本發(fā)明的電氣端子的一個(gè)實(shí)施例的透視圖，為了清楚而進(jìn)行了局部的分解。
圖2表示沿著圖1中2-2線提取的本發(fā)明的電氣端子的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)剖視圖。
圖3是圖1的觸點(diǎn)彈簧元件的一個(gè)放大圖。
圖4A，B和C表示了圖1的電氣端子的主體部分在各個(gè)制作階段中的局部圖。
圖5A，B，C，D和E表示了圖1的電氣端子的主體部分在各種操作模式下的局部圖。
圖6是用于制作圖1的電氣端子的一塊金屬板材的平面圖。
圖7表示設(shè)置在外殼內(nèi)部的圖1的側(cè)剖面圖。
這些附圖是用來解釋而不是限制本發(fā)明的總體范圍的。
在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語″預(yù)壓″是指這樣一種電氣端子，它包括了一個(gè)在受力狀態(tài)下安裝的觸點(diǎn)彈簧元件。本文中使用的術(shù)語″整形″指的是這樣一種彈簧觸點(diǎn)元件，在制作過程中已經(jīng)使用整形葉片對(duì)彈簧元件進(jìn)行了特意的過載整形，以便克服最初插入時(shí)出現(xiàn)的有可能超過要求的沖擊。
在圖1中表示了本發(fā)明的電氣端子10的一個(gè)實(shí)施例的透視圖，為了清楚而進(jìn)行了局部的分解，并且采用了預(yù)壓和整形的狀態(tài)來表示這種電氣端子10。電氣端子10可以操作連接到一個(gè)插頭葉片元件74(圖5A-5F)，并且包括一個(gè)導(dǎo)線連接部分12和一個(gè)主體部分14。導(dǎo)線連接部分12包括一個(gè)基座16和在基座中延伸的至少一個(gè)導(dǎo)線接頭。在本實(shí)施例中，導(dǎo)線連接部分12包括一套鄰接的導(dǎo)線接頭18a，b和一套末端的導(dǎo)線接頭19a，b。在基座16上延伸的導(dǎo)線接頭18a，b和19a，b最初處在圖1所示的開放狀態(tài)，通過操作可以使導(dǎo)線20與基座16保持電氣接觸。
導(dǎo)線20上包括牢固地圍住至少一部分導(dǎo)電芯線24的一個(gè)外絕緣套22。首先使導(dǎo)線20接觸到基座16，然后將導(dǎo)線接頭18a，b圍繞著導(dǎo)電芯線24卷曲到閉合位置，并且將導(dǎo)線接頭19a，b圍繞著絕緣套22卷曲到閉合位置。這樣就能用導(dǎo)線接頭18a，b和19a，b使導(dǎo)電芯線24與基座16保持電氣接觸。本實(shí)施例中的導(dǎo)線接頭18a，b和19a，b大體上是U形的；然而，只要是能夠維持基座16與導(dǎo)電芯線24之間的電氣接觸，導(dǎo)線接頭的形狀可以根據(jù)使用的導(dǎo)線進(jìn)行適應(yīng)性的修改。
圖1中的主體部分14最好采用盒式的形狀，它包括一個(gè)入口端26，與入口端相對(duì)的出口端28，以及設(shè)置在入口端26和出口端28之間的一個(gè)內(nèi)艙30。第一壁32，第二壁34，第三壁36和第四壁38進(jìn)一步限定了這一內(nèi)艙30。
第一壁32和第二壁34是相對(duì)的壁，它們基本上是相互平行的，并且彼此分開一個(gè)預(yù)定的距離。第一壁32延伸形成一個(gè)入口擋板40，入口擋板40上鄰接第一壁32的一角上最好包括一個(gè)切入的凹槽43。在本實(shí)施例中，第二壁34鄰接著導(dǎo)線連接部分12的基座16，與其形成整體，并且包括升高的接觸面44和底面46。如圖6中所示，升高的接觸面44是一個(gè)單獨(dú)的脊形元件，其位置高于第二壁上其余的底面46。接觸面44也可以由兩個(gè)以上基本平行的脊形元件構(gòu)成。
參見圖1，第三和第四壁36和38分別與第一和第二壁32和34鄰接。第三壁36和第四壁38是相對(duì)的壁，它們基本上是相互平行的，并且彼此分開一個(gè)預(yù)定的距離。在本實(shí)施例中，第三壁36鄰接且基本上垂直于第一壁32和第二壁34，并且包括一個(gè)設(shè)在其內(nèi)的開口48。第三壁36上進(jìn)一步包括一個(gè)伸入內(nèi)艙30的凸緣50。如下文所述，在通過一個(gè)插入的整形葉片(未示出)對(duì)觸點(diǎn)彈簧元件52進(jìn)行整形時(shí)，凸緣50的下面可以為觸點(diǎn)彈簧元件52提供過載保護(hù)。如圖2中所示，凸緣50處在升高的接觸面44上方的預(yù)定高度HL上。HL是由觸點(diǎn)彈簧元件52在形成過載之前可以移動(dòng)的距離來確定的。HL是由以下的公式確定的所需葉片的最大厚度+所需的觸點(diǎn)彈簧材料的最大厚度+葉片元件與觸點(diǎn)彈簧之間所需的公差+本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可以確定的任何允許的制造公差。第四壁38鄰接且基本上垂直于第一壁32和第二壁34。如圖6中所示，本實(shí)施例中的第一，第二，第三和第四壁構(gòu)成一個(gè)整體。或者是通過焊接等公知的方式將這些壁連接到一起。
如圖1所示，主體部分14進(jìn)一步包括設(shè)在內(nèi)艙30內(nèi)部的觸點(diǎn)彈簧元件52。觸點(diǎn)彈簧元件52包括預(yù)壓的接頭53和互鎖的接頭54。如下文中所述，預(yù)壓的接頭53在預(yù)壓和整形的狀態(tài)下通過開口48延伸?；ユi的接頭54通過凹槽43延伸，構(gòu)成一個(gè)與端子一體化的配合鎖定裝置。如圖1所示，當(dāng)接頭54被插入凹槽43時(shí)，就能將電氣端子10限制在閉合的盒式結(jié)構(gòu)中。
圖2和3表示沿著圖1中2-2線提取的一個(gè)局部截面的側(cè)剖視圖以及圖2的觸點(diǎn)彈簧元件52的一個(gè)放大圖。如圖2中所示，觸點(diǎn)彈簧元件52包括一個(gè)固定端56和一個(gè)懸空端57。固定端56和懸空端57都靠近主體部分14的入口端26。該觸點(diǎn)彈簧元件進(jìn)一步包括第一部分58，第二部分60，彎曲部分62，接觸部分64，以及一個(gè)斜面承載部分66。第一部分58，第二部分60，彎曲部分62，接觸部分64，以及斜面承載部分66分別具有相應(yīng)的長(zhǎng)度L58，長(zhǎng)度L60，半徑R62，長(zhǎng)度L64以及長(zhǎng)度L66。觸點(diǎn)彈簧元件52進(jìn)一步包括位于其中心并且貫穿觸點(diǎn)彈簧元件52全長(zhǎng)的一條中間軸線″M″。
在本實(shí)施例中，第一部分58從固定端56朝著主體部分14的出口端28延伸。第一部分58與第一壁32基本上平行并且鄰接。第二部分60從第一部分58朝著主體部分14的出口端28延伸，并且相對(duì)于第一部分58形成第一角度α。第一角度α是在沿著第一部分58的中心設(shè)置的中間軸線″M58″和沿著第二部分60的中心設(shè)置的中間軸線″M60″之間測(cè)得的角度。
參見圖2和3，彎曲部分62處在第二部分60和接觸部分64之間。在本實(shí)施例中，彎曲部分62的曲率φ大約是180°，但是，如下文中所述，只要是能夠按照本發(fā)明來操作觸點(diǎn)彈簧元件52，也可以采取任意的曲率。接觸部分64從彎曲部分62朝著入口端26延伸，并且包括從接觸部分延伸通過開口48(圖1)的預(yù)壓接頭53。斜面承載部分66從接觸部分64朝著入口端26延伸。如圖2所示，斜面承載部分66與第二壁34形成一個(gè)第二角度θ。第二角度θ是在沿著接觸部分64的中心設(shè)置的中間軸線″M64″和沿著斜面承載部分66的中心設(shè)置的中間軸線″M66″之間測(cè)得的角度。
參見圖2，觸點(diǎn)彈簧元件52最好是單一的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，它的外表面61和內(nèi)表面63是分別由各部分58，60，62，64和66的內(nèi)、外表面確定的。接觸部分64的外表面確定了外接觸表面72，它在插入葉片元件(圖5A)之前與升高的接觸面44基本上是平行的。外接觸表面72和升高的接觸面44限定了一個(gè)葉片的通路73。在本實(shí)施例中用字母h表示的葉片通路73的高度是可變的，可以在一定的范圍內(nèi)容納各種寬度的葉片元件74。本實(shí)施例中所設(shè)計(jì)的葉片通路可以接納0.58-0.86mm的葉片元件，但是這僅僅是為了說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)葉片元件的寬度變化來設(shè)計(jì)″h″。
參見圖3，觸點(diǎn)彈簧元件52是這樣設(shè)計(jì)的，它在插入插頭葉片74(圖5A-5F)時(shí)可以使其發(fā)生″跳動(dòng)式″移動(dòng)。如果第二部分L60的長(zhǎng)度基本上等于接觸部分L64的長(zhǎng)度，這種″跳動(dòng)式″移動(dòng)是最佳的特性，并且可以通過觸點(diǎn)彈簧元件52上的主、副樞軸點(diǎn)P1和P2各自的位置而進(jìn)一步增強(qiáng)。樞軸點(diǎn)P2被設(shè)置在第一部分58和第二部分60的界面上，樞軸點(diǎn)P1被設(shè)置在彎曲部分62和接觸部分64的界面上。本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易根據(jù)與插頭葉片元件的尺寸和形狀相對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)彈簧元件的尺寸和形狀以及需要的插入和拔出力來確定樞軸點(diǎn)P1和P2的位移。
以下參見圖4A，B和C，在圖中表示了圖2的電氣端子的主體部分14在制作的各個(gè)階段中的局部平面?zhèn)纫晥D。圖4A表示觸點(diǎn)彈簧元件52最初在形成盒式主體部分14之前所處的自由成形狀態(tài)。如圖4A中所示，在制作過程中，觸點(diǎn)彈簧元件52被折疊成這種自由成形狀態(tài)，然后馬上將其形成盒式結(jié)構(gòu)。在自由成形狀態(tài)下，觸點(diǎn)彈簧元件52包括在第一部分58的中間軸線M58與第二部分60的中間軸線M60之間測(cè)得的第一角度α′，并且還包括預(yù)壓的接頭53(未示出)。
圖4B表示處在預(yù)壓狀態(tài)下的觸點(diǎn)彈簧元件52。在形成主體部分14的過程中，通過將預(yù)壓接頭53移入開口48對(duì)自由成形的觸點(diǎn)彈簧元件進(jìn)行預(yù)壓；從而使預(yù)壓接頭53對(duì)第三壁36施加一個(gè)正交的力。當(dāng)預(yù)壓接頭被移入開口48時(shí)，接觸部分64及其相應(yīng)的斜面承載部分66繞著主樞軸點(diǎn)P1轉(zhuǎn)動(dòng)。在這種預(yù)壓狀態(tài)下，觸點(diǎn)彈簧元件52最好不要繞著樞軸點(diǎn)P2轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，第一角度α′就不會(huì)從自由成形狀態(tài)發(fā)生變化。
圖4C表示處在預(yù)壓和整形狀態(tài)下的觸點(diǎn)彈簧元件52。對(duì)預(yù)壓的觸點(diǎn)彈簧元件進(jìn)行整形可以使第二部分60繞著副樞軸點(diǎn)P2轉(zhuǎn)動(dòng)從而使第一角度α′變成一個(gè)較小的第一角度α，直到接觸部分64與升高的接觸面44基本上平行時(shí)為止，如圖4C所示?？梢酝ㄟ^插入一個(gè)整形葉片的方式來進(jìn)行這種整形，其厚度足以獲得所需的第一角度及相應(yīng)的葉片通路高度″h″。預(yù)定的最大葉片通路高度以及相應(yīng)的整形葉片厚度是通過試驗(yàn)來確定的。
通過對(duì)觸點(diǎn)彈簧元件52進(jìn)行整形，就能夠設(shè)定所需的插入力。在本實(shí)施例中，這一所需的插入力大約是4牛頓。如果在最初插入葉片元件74之前沒有對(duì)觸點(diǎn)彈簧元件52進(jìn)行整形，在最初插入葉片元件74時(shí)，最初的插入力就會(huì)引起遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過要求的插入力。在本實(shí)施例中，如果沒有整形，最初插入葉片元件74時(shí)的插入力可以達(dá)到10牛頓左右。對(duì)觸點(diǎn)彈簧元件52進(jìn)行整形可以消除最初的沖擊，但是，在最初插入葉片元件74時(shí)進(jìn)行的整形過程中不需要操作觸點(diǎn)彈簧元件52。凸緣50在整形期間或是在沒有整形的情況下最初插入時(shí)可以防止觸點(diǎn)彈簧元件52出現(xiàn)過載現(xiàn)象。如下文所述，凸緣50可以防止觸點(diǎn)彈簧元件52的移動(dòng)超過預(yù)定的距離，以免彈簧元件52進(jìn)入過載狀態(tài)。如果插頭葉片的寬度足以使HL上方的觸點(diǎn)彈簧元件被插入端子中，接觸部分64的內(nèi)表面就會(huì)接觸到凸緣50，而凸緣就會(huì)阻止彈簧向上移動(dòng)，并且阻止插頭葉片元件的插入。
在本實(shí)施例中，在整形之前的第一角度α′應(yīng)該大于預(yù)壓和整形之后的角度α，因?yàn)橐呀?jīng)在整形過程中特意在P2點(diǎn)上對(duì)觸點(diǎn)彈簧元件施加了過載，因此，該角度減小了。在本實(shí)施例中，對(duì)于1.5mm的電氣端子來說，第二角度θ最好處在30°到45°之間，這一尺寸的角度可以引導(dǎo)插頭葉片元件向下進(jìn)入葉片通路73。
以下將要說明端子10的操作方式。參見圖5A，B，C，D和E，在圖中表示了圖2中電氣端子10的主體部分14在各種操作模式下的局部圖。圖5A表示在預(yù)壓和整形之后以及將一個(gè)大約0.81mm的插頭葉片元件74插入葉片通路73之前的本發(fā)明的觸點(diǎn)彈簧元件52。在本實(shí)施例中，在插入插頭葉片元件74之前，第一角度α大約是19.7°。如果將插頭葉片元件74插入端子10，楔形的葉片元件尖75就會(huì)接觸到斜面承載部分66。定位在第二角度θ(圖3)的斜面承載部分66引導(dǎo)插頭葉片元件74按箭頭″A″指示的方向向下進(jìn)入葉片通路73。
圖5B表示已經(jīng)進(jìn)入通路73的插頭葉片元件74只有接觸部分長(zhǎng)度的一小半時(shí)的本發(fā)明的觸點(diǎn)彈簧元件52，插入的長(zhǎng)度是根據(jù)葉片元件74上最厚的點(diǎn)74b來測(cè)量的。進(jìn)入通路73的葉片元件74與外接觸面72和升高的接觸面44嚙合。如圖5B所示，由于插頭葉片的厚度大于通路的高度″h″，它會(huì)使斜面承載部分66和接觸部分64的第一端64a按照箭頭″B″的方向圍繞著樞軸點(diǎn)P1向上轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)插頭葉片元件進(jìn)一步插入通路73并且接近接觸部分60的一半時(shí)，這一接觸部分就會(huì)在箭頭″B″的方向上圍繞著樞軸點(diǎn)P1繼續(xù)向上轉(zhuǎn)動(dòng)，而觸點(diǎn)彈簧元件52則會(huì)對(duì)插頭葉片的移動(dòng)持續(xù)施加很小的阻力。在這一位置上，斜面承載部分66和接觸部分64已經(jīng)繞著樞軸點(diǎn)P1轉(zhuǎn)動(dòng)了一定角度，因此，接觸部分64與升高的接觸面44不再保持基本平行了。在本實(shí)施例中，如圖5B中所示，在插入的葉片元件74至少達(dá)到通路73的大約一半之前，觸點(diǎn)彈簧元件52基本上不會(huì)繞著副樞軸點(diǎn)P2發(fā)生移動(dòng)。因此，在這一插入點(diǎn)上還不能獲得等于或是大于葉片元件74插入力的拔出力。
圖5C表示進(jìn)入通路73的插頭葉片元件74已經(jīng)達(dá)到接觸部分64的一半長(zhǎng)度時(shí)的本發(fā)明的觸點(diǎn)彈簧元件52。如圖5C中所示，當(dāng)插入通路73的插頭葉片元件74接近接觸部分64的一半時(shí)，接觸部分64的第二端62b就會(huì)繞著副樞軸點(diǎn)P2朝著箭頭″B″的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使彎曲部分62和第二部分60也繞著副樞軸點(diǎn)P2轉(zhuǎn)動(dòng)，使角度α減小到角度α″。如上文所述，繞著主、副樞軸點(diǎn)P1，P2的這種轉(zhuǎn)動(dòng)是一種″跳動(dòng)式″的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)接觸部分64再次達(dá)到與升高的接觸面44基本平行時(shí)，這種″跳動(dòng)式″的運(yùn)動(dòng)就基本上完成了。當(dāng)葉片元件74至少達(dá)到了大約一半的插入點(diǎn)，并且接觸部分64與升高的接觸面44基本平行時(shí)，接觸部分就會(huì)對(duì)插頭葉片元件74施加一個(gè)接觸壓力，使得葉片元件74的拔出力基本上等于或大于所需的葉片元件插入力。這是一種理想的特性，這是因?yàn)椋词谷~片元件74沒有被完全插入端子中，仍可以保證葉片元件74與端子10保持電氣接觸。
圖5D表示插頭葉片元件74被完全插入主體部分14之后的本發(fā)明的觸點(diǎn)彈簧元件52。在葉片元件74完全插入時(shí)，觸點(diǎn)彈簧元件52的位置基本上與葉片元件74插入一半時(shí)所處的位置相同。因此，象插入一半時(shí)的情況一樣，葉片元件74的拔出力基本上等于或是大于葉片元件的插入力。在本實(shí)施例中，葉片元件74的所需的插入力大約是在2-5牛頓之間，而最佳的插入力是4牛頓。所需的拔出力應(yīng)該等于或是大于這一插入力，在本實(shí)施例中以4牛頓為最佳。觸點(diǎn)彈簧元件的幾何形狀，外殼內(nèi)設(shè)置的端子數(shù)量，材料的選擇，葉片元件的電鍍工藝以及其他等等因素都會(huì)影響到插入和拔出的力，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。
圖5E表示插頭葉片元件74正在被拔出，葉片元件74的一大半已經(jīng)脫離了主體部分14，并且葉片已經(jīng)回到了圖5B的位置時(shí)的本發(fā)明的觸點(diǎn)彈簧元件52，在這一位置上，拔出力不會(huì)大于或是等于插入的力。觸點(diǎn)彈簧元件52在拔出過程中的操作與上述的插入過程是相反的。在葉片元件74的移動(dòng)超過接觸部分64的大約一半長(zhǎng)度之前，接觸部分64一直保持與升高的接觸面44基本上平行，這樣就能在插頭葉片元件74上施加接觸壓力，并且維持一定程度的摩擦力，以便保持拔出力基本上等于或是大于插入力。在超過一半長(zhǎng)度的標(biāo)記時(shí)，觸點(diǎn)彈簧元件52首先會(huì)繞著副樞軸點(diǎn)P2按照上述的跳動(dòng)式運(yùn)動(dòng)方式發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，然后繞著主樞軸點(diǎn)P1轉(zhuǎn)動(dòng)，直至回到圖5A的初始位置。
在圖6中表示了用于制作圖1的端子10的一塊金屬板材100的平面圖。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，電氣端子10具有整體的金屬結(jié)構(gòu)，采用金屬材料進(jìn)行沖壓成形，然后使用順序沖模和金屬剪裁工藝將其向內(nèi)折疊而成。在本實(shí)施例中需要用大約30種不同的工具制成圖1的電氣端子10。由于具有這種整體的結(jié)構(gòu)，主體部分可以電連接到導(dǎo)線連接部分的基座16，與其形成單一的結(jié)構(gòu)。
由于在最佳實(shí)施例中采用了整體的結(jié)構(gòu)，使用的金屬必須是高塑性和高強(qiáng)度的材料，因?yàn)楸仨氂眠@種材料同時(shí)制成觸點(diǎn)彈簧元件和主體部分。滿足這種要求的推薦材料有Brush Wellman制造的鈹-銅17410，1/2HTtemper。具有所需特性的最佳材料是市場(chǎng)上的一種銅合金，它就是OlinBrass制造的產(chǎn)品C7025 TM02，因?yàn)樗c鈹-銅一類的其他合適材料相比是比較便宜的。本發(fā)明的端子上還覆蓋著一層防止腐蝕的導(dǎo)電鍍層，例如采用常用的鍍錫。
在圖7中表示了設(shè)置在外殼100內(nèi)部的電氣端子10。端子10應(yīng)該與外殼100相互配合，外殼可以在多個(gè)電路之間起到絕緣子的作用。
本發(fā)明的電氣端子具有許多優(yōu)點(diǎn)。其主要優(yōu)點(diǎn)在于這種端子需要的插入力很小，并且具有很大的接觸壓力和至少等于這種插入力的拔出力。在電氣端子中需要通過大的接觸壓力來實(shí)現(xiàn)葉片元件與端子之間的良好的電氣接觸。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的上述觸點(diǎn)彈簧元件施加在插頭葉片元件上的接觸壓力足以保證葉片元件與端子的第二壁形成良好的電連接。這種電連接不會(huì)使插頭葉片，電氣端子(的第二壁)以及導(dǎo)線之間流動(dòng)的電流出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。足夠高的接觸壓力還可以減少出現(xiàn)潮濕和氧化膜的機(jī)會(huì)，在低接觸壓力的條件下會(huì)出現(xiàn)這種情況，并且會(huì)造成電路中斷。另外，隨著接觸壓力的下降，端子的靈敏度會(huì)使振動(dòng)增大，有可能使端子脫離葉片元件，這樣就可能造成電路的中斷，至少會(huì)產(chǎn)生電路噪聲。典型的插入力應(yīng)該是與接觸壓力成正比的，因此，當(dāng)接觸壓力增大時(shí)，插入力也會(huì)增大。
對(duì)于制成的產(chǎn)品來說，總是希望插入力越小越好，因此需要在插入力和增大接觸壓力的兩種要求之間達(dá)到一種平衡。高接觸壓力是導(dǎo)板幾何形狀，導(dǎo)板的預(yù)壓和整形以及材料選擇的結(jié)果。在本發(fā)明的設(shè)計(jì)中，葉片元件的插入力很低，而接觸壓力卻很高，從而使兩方面都得以優(yōu)化。這種兩方面的優(yōu)化在本實(shí)施例中是通過觸點(diǎn)彈簧元件的特殊幾何形狀來實(shí)現(xiàn)的，如上文所述，它具有特定的配合方式和樞軸點(diǎn)的位置，并且其彎曲部分62的位置靠近出口端28。這種結(jié)構(gòu)可以使斜面承載部分66也就是觸點(diǎn)彈簧元件對(duì)最初插入的插頭葉片產(chǎn)生很小的阻力。本發(fā)明可以用1.5mm的端子提供8N到10N之間的接觸壓力，而插入力處在2N到5N之間，最佳的插入力是4N。
在本發(fā)明中，拔出力基本上等于或是大于插入力。這是因?yàn)椴迦霑r(shí)的摩擦系數(shù)比拔出時(shí)要小。如圖5B中所示，在最初插入時(shí)，葉片元件上接觸到彈簧元件的表面面積比圖5C和5D中所示的拔出到葉片元件完全和一半插入時(shí)接觸到彈簧元件的表面面積要小。接觸面積的差別是因?yàn)椴孱^葉片在沒有插入到至少一半時(shí)不會(huì)完全接觸到外接觸面72，然而，如上文所述，在拔出時(shí)，插頭葉片在到達(dá)一半的拔出點(diǎn)之前是與外接觸面完全接觸的。由于表面面積是與摩擦系數(shù)成正比的，開始拔出時(shí)的表面面積大于開始插入時(shí)的表面面積，這樣就會(huì)在拔出時(shí)產(chǎn)生較大的摩擦系數(shù)，拔出的力也就增大了。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于耐用，具有良好的可重復(fù)性，插頭葉片可以多次插入，而不會(huì)造成觸點(diǎn)彈簧元件的疲勞，并且允許在端子中使用各種不同厚度的葉片。耐用的性能主要是由于包括了可配合的鎖定裝置，可以將端子限制在其盒式的結(jié)構(gòu)中，并且用四壁結(jié)構(gòu)來保護(hù)觸點(diǎn)彈簧元件，使其與外界隔離。對(duì)于可重復(fù)性的問題來說，在拔出插頭葉片元件時(shí)，接觸元件就會(huì)恢復(fù)到圖5A所示初始狀態(tài)。在重新插入葉片元件時(shí)，即使經(jīng)過許多次操作，插入力，接觸壓力以及拔出力仍然是不變的。通過試驗(yàn)可以證明，觸點(diǎn)彈簧在經(jīng)過大約100次操作后并沒有或是只有很小的疲勞現(xiàn)象。由于這種電氣端子的幾何形狀和端子所采用的材料，觸點(diǎn)彈簧元件恢復(fù)到初始狀態(tài)的能力基本上不受影響。這兩方面都可以保證端子處在其彈性限度之內(nèi)，從而使觸點(diǎn)彈簧元件得以返回其初始位置。凸緣50和承載斜面66這兩個(gè)有益的非必要特征也可以提高其結(jié)構(gòu)性能。凸緣50的高度可以防止觸點(diǎn)彈簧元件出現(xiàn)過壓現(xiàn)象。如果插頭葉片的寬度足以迫使HL上方的觸點(diǎn)彈簧元件插入端子中，接觸部分64的內(nèi)表面就會(huì)接觸到凸緣50，凸緣會(huì)制止彈簧向上移動(dòng)，以便插入插頭葉片元件。這樣做可以防止觸點(diǎn)彈簧元件出現(xiàn)過壓，否則，過壓會(huì)使觸點(diǎn)彈簧元件破裂或是被壓碎，端子就作廢了。另外，如上所述，斜面承載部分可以向下引導(dǎo)葉片元件，防止其損壞觸點(diǎn)彈簧元件的內(nèi)表面，這樣就能防止葉片刺入觸點(diǎn)彈簧元件的內(nèi)部。插頭葉片對(duì)內(nèi)表面的任何損傷都會(huì)破壞觸點(diǎn)彈簧元件。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是可以使用各種長(zhǎng)度的插頭葉片，并且在葉片沒有完全插入時(shí)仍可以使用。這些優(yōu)點(diǎn)都是靠″跳動(dòng)式″移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如上文所述，這種移動(dòng)方式可以在插頭葉片到達(dá)接觸部分內(nèi)部的中間點(diǎn)時(shí)提供足夠的接觸壓力。
本發(fā)明的電氣端子還具有良好的電氣操作性能，這是由于升高的接觸面以及為端子選擇的材料有助于直接形成第二壁通向?qū)Ь€接觸部分的電流通路，并且不會(huì)中斷。通過升高的接觸面還可以增強(qiáng)不間斷的電流通路，并且保證所有產(chǎn)品的一致性。堆積在第三和第四壁與第二壁之間的接縫中的材料可以防止插頭葉片接觸到第二壁。這樣就能利用升高的接觸面來確保各個(gè)電氣端子中的插頭葉片與第二壁之間的電氣連接。
顯而易見，對(duì)本文所公開的上述實(shí)施例可以作出各種修改。例如，電氣端子可以用多個(gè)部分構(gòu)成，例如一個(gè)包括主體部分和導(dǎo)線連接部分的部件和一個(gè)可以單獨(dú)連接的觸點(diǎn)彈簧元件。另外，本發(fā)明的觸點(diǎn)彈簧元件可以用來夾持熔斷器，金屬絲(fret)，印刷電路板連接器，或是其他承載電流的元件。本發(fā)明的主體部分結(jié)構(gòu)在沒有斜面承載部分，升高的接觸面，入口擋板，或是配合鎖定裝置的情況下也可以使用。使用的材料也是可以改變的，而插入和拔出力可以根據(jù)選擇的材料而改變。因此，上述說明并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制，僅僅是為了說明其最佳的實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在附加的權(quán)利要求書范圍內(nèi)仍可以作出其他變更。
權(quán)利要求書按照條約第19條的修改1.一種與葉片元件配合使用的電氣端子，上述電氣端子包括一個(gè)導(dǎo)線連接部分；和一個(gè)主體部分，該主體部分限定了一個(gè)與上述導(dǎo)線連接部分電氣連接的內(nèi)腔，上述主體部分包括一個(gè)入口端；與上述入口端相對(duì)的出口端；以及基本上處在內(nèi)腔內(nèi)部的一個(gè)可移動(dòng)的彈簧元件，上述觸點(diǎn)彈簧元件的一端可以連接到上述主體部分，上述彈簧元件包括一個(gè)主樞軸點(diǎn)；一個(gè)副樞軸點(diǎn)；與上述出口端相鄰的一個(gè)彎曲部分；以及從上述彎曲部分朝著上述入口端延伸的一個(gè)接觸部分，該接觸部分在插入上述葉片元件時(shí)可以繞著上述主樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.按照權(quán)利要求1的電氣端子，其特征是上述接觸部分進(jìn)一步包括從上述接觸部分朝著入口端延伸的一個(gè)斜面承載部分，上述斜面承載部分相對(duì)于接觸部分按照一定的角度延伸。
3.按照權(quán)利要求2的電氣端子，其特征是上述角度大約是30°。
4.按照權(quán)利要求1的電氣端子，其特征是上述接觸部分進(jìn)一步包括從上述接觸部分通過上述主體部分的一個(gè)開口延伸的一個(gè)預(yù)壓接頭。
5.按照權(quán)利要求1的電氣端子，其特征是上述電氣端子是由整體的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。
6.按照權(quán)利要求5的電氣端子，其特征是上述金屬是銅的合金。
7.按照權(quán)利要求1的電氣端子，其特征是上述主體部分進(jìn)一步包括第一壁；與上述第一壁相對(duì)并且基本上平行的第二壁；與上述第一和第二側(cè)壁基本上垂直的第三壁；以及與上述第三壁相對(duì)并且基本上平行的第四壁。
8.按照權(quán)利要求7的電氣端子，其特征是上述第二壁進(jìn)一步包括一個(gè)升高的接觸面。
9.一個(gè)葉片元件與一個(gè)電氣端子的電氣連接方法，該電氣端子包括一個(gè)導(dǎo)線連接部分和限定了一個(gè)內(nèi)艙的主體部分，在內(nèi)艙中設(shè)有觸點(diǎn)彈簧元件，該方法包括a.將葉片元件部分插入內(nèi)艙，直到葉片元件與觸點(diǎn)彈簧元件的接觸部分嚙合，從而使彈簧元件繞著一個(gè)主樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；以及b.將葉片元件插入內(nèi)艙，當(dāng)上述葉片元件插到一個(gè)中間位置時(shí)，此接觸部分基本上平行于內(nèi)艙的一個(gè)壁。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其特征是進(jìn)一步包括使觸點(diǎn)彈簧元件的斜面承載部分與葉片元件嚙合的步驟，該斜面承載部分引導(dǎo)葉片元件，使其接觸到彈簧元件的接觸部分。
11.一種電氣端子，在其中可以插入一個(gè)葉片元件，該端子包括具有一個(gè)內(nèi)艙的主體部分，上述主體部分包括設(shè)置在其一端的入口端；設(shè)置在入口端對(duì)面的出口端；以及一個(gè)觸點(diǎn)彈簧元件，它具有一個(gè)鄰接上述出口端的主樞軸點(diǎn)，一個(gè)副樞軸點(diǎn)，以及一個(gè)鄰接上述出口端的彎曲部分，其中，將葉片元件插入內(nèi)艙，就能使上述彈簧元件繞著上述主樞軸點(diǎn)和上述副樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
12.按照權(quán)利要求11的電氣端子，其特征是進(jìn)一步包括與上述主體部分電氣連接的一個(gè)導(dǎo)線連接部分。
13.按照權(quán)利要求11的電氣端子，其特征是上述觸點(diǎn)彈簧元件進(jìn)一步包括一個(gè)靜止端和一個(gè)鄰接上述出口端的自由端。
14.按照權(quán)利要求12的電氣端子，其特征是上述觸點(diǎn)彈簧元件進(jìn)一步包括一個(gè)接觸部分，當(dāng)上述葉片元件被插入內(nèi)艙時(shí)，上述葉片元件與上述接觸部分嚙合。
15.按照權(quán)利要求14的電氣端子，其特征是上述觸點(diǎn)彈簧元件進(jìn)一步包括一個(gè)鄰接上述接觸部分的斜面承載部分，當(dāng)上述葉片元件與上述斜面承載部分嚙合時(shí)，就可以引導(dǎo)上述葉片元件，使其接觸到上述接觸部分。
16.按照權(quán)利要求11的電氣端子，其特征是上述主體部分包括構(gòu)成盒式的形狀并且限定了一個(gè)內(nèi)艙的多個(gè)壁。
17.按照權(quán)利要求16的電氣端子，其特征是在至少一個(gè)壁上包括設(shè)置在內(nèi)艙內(nèi)部的一個(gè)升高的接觸面。
18.按照權(quán)利要求17的電氣端子，其特征是上述升高的接觸面和上述外接觸面限定了一個(gè)葉片通路，用于接收插入內(nèi)艙的葉片元件。
19.一種電氣端子，在其中可以插入一個(gè)葉片元件，該端子包括具有一個(gè)內(nèi)艙的主體部分，上述內(nèi)艙包括第一壁和一個(gè)分開的第二壁，上述主體部分包括設(shè)置在其一端的入口端；設(shè)置在入口端對(duì)面的出口端；以及一個(gè)觸點(diǎn)彈簧元件，它具有一個(gè)離開上述入口端的主樞軸點(diǎn)，一個(gè)副樞軸點(diǎn)，以及一個(gè)鄰接上述出口端的彎曲部分，其中，將葉片元件插入內(nèi)艙，就能使上述彈簧元件繞著上述主樞軸點(diǎn)和上述副樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種與葉片元件配合使用的電氣端子，上述電氣端子包括一個(gè)導(dǎo)線連接部分；和一個(gè)主體部分，該主體部分限定了一個(gè)與導(dǎo)線連接部分電氣連接的內(nèi)腔，上述主體部分包括一個(gè)入口端；與上述入口端相對(duì)的出口端；以及基本上處在上述內(nèi)腔內(nèi)部的一個(gè)觸點(diǎn)彈簧元件，在插入和拔出上述葉片元件時(shí)可以拆掉上述觸點(diǎn)彈簧元件，上述觸點(diǎn)彈簧元件包括一個(gè)內(nèi)表面；與上述內(nèi)表面相對(duì)的外表面；一個(gè)主樞軸點(diǎn)；一個(gè)副樞軸點(diǎn)；與上述出口端相鄰的一個(gè)彎曲部分；以及從上述彎曲部分朝著上述入口端延伸的一個(gè)接觸部分，該接觸部分可以繞著上述主樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，上述接觸部分包括一個(gè)外接觸面；其中，當(dāng)葉片元件被局部插入主體部分時(shí)，上述葉片元件可以接觸到上述外接觸面，從而使上述接觸部分繞著上述主樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，上述葉片元件的進(jìn)一步插入會(huì)使上述觸點(diǎn)彈簧元件繞著上述副樞軸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，直到葉片元件的拔出力基本上等于或是大于葉片元件的插入力時(shí)為止。
2.按照權(quán)利要求1的電氣端子，其特征是上述接觸部分進(jìn)一步包括從上述接觸部分朝著入口端延伸的一個(gè)斜面承載部分，上述斜面承載部分相對(duì)于接觸部分按照一定的角度延伸。
3.按照權(quán)利要求2的電氣端子，其特征是上述角度大約是30°。
4.按照權(quán)利要求1的電氣端子，其特征是上述接觸部分進(jìn)一步包括從上述接觸部分通過上述主體部分的一個(gè)開口延伸的一個(gè)預(yù)壓接頭。
5.按照權(quán)利要求1的電氣端子，其特征是上述電氣端子是由整體的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成的。
6.按照權(quán)利要求5的電氣端子，其特征是上述金屬是銅的合金。
7.按照權(quán)利要求1的電氣端子，其特征是上述主體部分進(jìn)一步包括第一壁；與上述第一壁相對(duì)并且基本上平行的第二壁；與上述第一和第二側(cè)壁基本上垂直的第三壁；以及與上述第三壁相對(duì)并且基本上平行的第四壁。
8.按照權(quán)利要求7的電氣端子，其特征是上述第二壁進(jìn)一步包括一個(gè)升高的接觸面。
全文摘要
在汽車工業(yè)中專用的一種電氣端子,它包括與一個(gè)連接部分電氣連接的主體部分。該主體部分具有一個(gè)入口端,一個(gè)出口端,以及設(shè)在二者之間的一個(gè)內(nèi)艙。主體部分進(jìn)一步具有一個(gè)設(shè)在內(nèi)艙內(nèi)部的觸點(diǎn)彈簧元件,用于對(duì)一個(gè)插頭葉片施加壓力,使其與主體部分形成電氣接觸,從而使其與導(dǎo)線連接部分形成電氣連接。
文檔編號(hào)H01R13/115GK1192297SQ96195960
公開日1998年9月2日 申請(qǐng)日期1996年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月9日
發(fā)明者T·E·霍爾, J·J·麥唐納德, K·魯普利 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝汽車公司