具有端子位置保证装置的电连接器

技术领域

本文的主题总体涉及具有端子位置保证装置或构件的电连接器，以确保电气端子正确地装载并固定在连接器壳体内。

背景技术

电连接器通常包括保持在绝缘壳体内的电气端子。电气端子必须在壳体内正确地定位或安置，以成功地与配合连接器的相应电触头配合。如果一个或多个端子不能正确地定位，则当与配合连接器配合时可能形成故障连接。由于连接器内的端子的可接近性较差，修复有故障的连接可能是昂贵和/或困难的，常见的补救方法是丢弃整个连接器。

电连接器的另一个问题是使用时端子在壳体内的保持。例如，一些端子可能暴露在朝向壳体的安装端或背面的巨大力下。这些力可以通过配合期间推动端子的配合触头施加在端子上，也可以通过由人类操作员拉动电缆等对附接到端子的电缆施加张力。已知的端子可以经由端子和壳体上的小的补充保持特征(例如闩锁)保持在壳体的相应空腔内。然而，保持特征可能不足够坚固以承受施加在端子上的力，从而导致保持特征失效并允许将端子拉出位置。

发明内容

要解决的问题是提供一种具有可附接装置或构件的电连接器，该装置或构件将端子牢固地固定在壳体的空腔中，并确保在将连接器与互补的配合连接器配合之前，端子正确地定位在壳体中。

该问题由一种电连接器解决，连接器包括壳体、多个刀片端子和端子位置保证(TPA)装置。壳体具有配合端和安装端，并定义了多个空腔。刀片端子通过壳体被保持在空腔中。所述刀片端子具有两个宽侧面之间的两个边缘侧，以及从两个边缘侧中的至少一个突出的肋。TPA装置在安装端联接到壳体，并且相对于壳体在解锁位置和锁定位置之间可移动。TPA装置具有基部板，该基部板限定多个穿过其的端子开口。基部板包括突出到端子开口中的壁架。当TPA装置处于锁定位置时，壁架延伸到相应的刀片端子的肋后面并与之对准，以通过邻接抵靠肋的后肩将刀片端子保持在壳体内。

附图说明

现在本发明将通过实施例的形式参考附图进行描述。

图1是根据实施例的电连接器的透视图。

图2是根据实施例的电连接器的分解透视图。

图3是根据实施例的电连接器的俯视横截面图。

图4是电连接器的端子位置保证(TPA)装置的透视图，示出了TPA装置基部板的外侧。

图5是TPA装置的透视图，示出了基部板的与外侧相反的内侧。

图6是TPA装置的平面图，示出了基部板的内侧。

图7是根据实施例的电连接器的壳体的安装端的透视图。

图8是联接到壳体的TPA装置的横截面透视图。

图9示出了根据实施例的电连接器100的安装端112，刀片端子106未装载到壳体102中。

图10是根据实施例的电连接器的俯视横截面图。

图11是根据实施例的TPA装置处于解锁位置时电连接器的安装端的横截面图。

图12是根据实施例的TPA装置处于锁定位置时电连接器的安装端的横截面图。

图13是俯视横截面图，示出了电连接器的一部分，其中刀片端子未完全装载在壳体的相应空腔中。

图1是根据实施例的电连接器100的透视图。图2是根据实施例的电连接器100的分解透视图。电连接器100包括壳体102、端子位置保证(TPA)装置104和多个刀片端子106。刀片端子106被保持在壳体102的相应空腔108内。刀片端子106在壳体102的安装端112处从壳体102突出。

在所示的实施例中，壳体102具有与安装端112相反的配合端114。配合端114限定用于在配合操作期间接合配合连接器(未示出)的配合接口。壳体102的配合端114可以限定插座110(如图8所示)，插座在配合操作期间将配合连接器的一部分接收在其中。空腔108在安装端112处敞开并且朝向配合端114延伸。例如，端子106可以通过安装端112被装载到空腔108中。空腔108流体地连接(例如敞开)到配合端114。空腔108可以完全延伸到配合端114，或者可以经由插座110向配合端114敞开。每个刀片端子106被装载到空腔108中的不同腔中。壳体102内的刀片端子106被配置用于电连接到配合连接器的对应配合触头，以建立跨越配合接口的导电路径。在实施例中，空腔108彼此平行且平行于空腔轴线120定向。

在图1中，壳体102具有从安装端112线性延伸到配合端114的直线或笔直形状。壳体102可以平行于空腔轴线120伸长，使得空腔轴线120延伸穿过安装端112和配合端114。在替代实施例中，壳体102可以具有直角形状或非直线的另一形状。

电连接器100可选地是插头连接器，插头连接器被配置为直接安装到诸如机架、装置的壳体、壁等的结构上。电连接器100被配置为与配合连接器配合，配合连接器可以是端接一根或多根电缆的插头连接器。所示实施例中的壳体102包括主体(部分)116和连接至主体116的安装凸缘118。安装凸缘118被配置为机械地紧固到结构的面板或壁(未示出)，以通过面板中的开口安装连接器100。空腔108由主体116限定并延伸穿过主体116。安装凸缘118从主体116向外(例如，径向地)突出。安装凸缘118设置在壳体102的安装端112处或附近。

安装凸缘118具有面向连接器100所安装到的面板(未示出)的第一侧126和面向配合端114的相反的第二侧128。第一侧126在本文中也被称为面向面板的侧面126。安装凸缘118可选地限定穿过其中的开口122，用于接收紧固件(未示出)，例如螺栓和/或螺钉。开口122还可以保持压缩限制器124或在紧固件和凸缘118之间延伸的其他轴承，以保护凸缘118的材料。

可选地，电连接器100可以是构造成相对于面板形成密封的密封连接器。安装凸缘118可以包括压缩密封件136，该压缩密封件136安装到安装凸缘118的面向面板的侧面126上。压缩密封件136可以包括橡胶或类橡胶材料，当被夹在凸缘118的面向面板的侧面126和面板之间时，它们会压缩，以防止碎屑和污染物穿过面板和连接器100的接口。在所示实施例中，压缩密封件136是空心带，其围绕TPA装置104和主体116二者的周边，如图1所示。可选地，压缩密封件136围绕TPA装置104和主体116的周边而不与任何一个部件接合。压缩密封件136可以是垫圈，O形圈等。

如图1所示，TPA装置104在安装端112联接到壳体102。如本文中更详细地描述的，TPA装置104相对于壳体102在解锁位置和锁定位置之间可移动。例如，在组装期间，TPA装置104可以设置在解锁位置，这表示在电连接器100的组装期间发生的连接器100的“预锁定”配置。一旦端子106被装载在空腔108内，操作者就可以将TPA装置104致动到锁定位置。在锁定位置，TPA装置104支持将端子106保持在壳体102中。例如，TPA装置104可以支持端子106，从而通过阻止端子106缩回壳体102的安装端112而将端子106锁定在空腔108中。TPA装置104可以提供将端子106保持在壳体102中的辅助装置，或者替代地，可以提供将端子106保持在壳体102中的主要装置和/或唯一装置。如本文中更详细地描述的，TPA装置104被配置为增加在端子106被迫离开壳体102内的固定位置之前可施加在端子106上的力的允许量。例如，TPA装置104的使用可以使每个端子106能够满足并超过根据指定标准的要求，例如能够承受高达450N的力等。

TPA装置104还提供端子位置保证，以指示是否有任何端子106没有正确地定位在壳体102内。例如，如果端子106中的一个或多个没有被完全装载在相应的空腔108内，则连接器100被设计成使得TPA装置104被阻止到达锁定位置。当尝试将TPA装置104移动到锁定位置时遇到的机械障碍会提供触觉、听觉和/或视觉指示，表明连接器100的一个或多个部件位置不正确、变形和/或有缺陷。例如，障碍物可以指示刀片端子106中的至少一个未在壳体102内完全装载到指定位置。TPA装置104可以至少部分地由例如一种或多种塑料的介电材料组成，并且可选地可以由玻璃和/或碳的纤维加强。替代地，TPA装置104可以包括一种或多种金属。TPA装置104可以由模制工艺形成。

在本文描述的一个或多个实施例中，TPA装置104被配置为沿平行于空腔轴线120的装载方向130装载到壳体102的安装端112上。TPA装置104被配置为装载到解锁位置以实现预锁定配置。此外，TPA装置104被配置为沿着横向于装载方向130和空腔轴线120的致动轴线134(如图1所示)在解锁位置和锁定位置之间致动。在所示的实施例中，致动轴线134垂直于空腔轴线120。因此，TPA装置104可以平行于空腔轴线120装载到壳体102上，并且可以在解锁位置和锁定位置之间垂直于空腔轴线120移动。

在一个示例应用中，电连接器100可以安装在电动车辆内，例如全电动车辆、插电式混合动力车辆等。电连接器100可以代表充电器入口线束的一部分，或者可以连接到充电器入口线束，该充电器入口线束用于输送用于对电动车辆的电池充电的电力。例如，电连接器100可以安装到电池组的面板，并且连接器100的刀片端子106可以电连接并机械接合电池组的电汇流条或其他载流部件。电连接器100不限于在电动车辆中使用，并且可以在各种其他应用中使用，例如在电器、工业机械等中。

如图2所示，刀片端子106具有配合部分140、端接部分142以及在配合部分140和端接部分142之间的过渡部分144。配合部分140可以是线性的，并且延伸穿过壳体102的空腔108。端接部分142被配置为用于电连接并机械地固定到相应的电气部件，例如电路板、母线、电缆等。在所示的实施例中，端接部分142包括接触板146，接触板146被配置为通过紧固件148机械地固定以与电汇流条(未示出)、电路板等直接接合。过渡部分144具有可选地类似于S形曲线的轮廓轨迹。如图1所示，当刀片端子106被完全装载到空腔108中时，过渡部分144和端接部分142可以位于壳体102的外部。

刀片端子106的配合部分140具有两个边缘侧150和两个宽侧面152。边缘侧150在宽侧面152之间延伸。例如，在图2所示的方位中，边缘侧150代表端子106的顶侧和底侧，而宽侧面152代表端子106的左侧和右侧。如本文中所使用的相对或空间术语，例如“顶部”，“底部”，“左”，“右”，“上”和“下”仅用于识别和区分所示的方位中的参考元件，并且不需要电连接器100在周围环境中特别地定位或定向。边缘侧150窄于宽侧面152。

每个刀片端子106具有从两个边缘侧150中的至少一个突出的肋154。由于肋154从边缘侧150突出，刀片端子106的宽侧面152在肋154的位置处比沿着刀片端子邻接肋的长度处更宽。肋154从刀片端子106伸出，使得肋154具有面向端接部分142的后肩156。肋154的后肩156可以垂直于边缘侧150定向。

在所示的实施例中，每个刀片端子106具有从不同的对应边缘侧150突出的两个肋154。例如，在所示的方向中，两个肋154包括从第一边缘侧150A突出的上肋154A和从第二边缘侧150B突出的下肋154B。每个端子106的上肋154A和下肋154B沿着配合部分140的长度设置在相同位置。在一个实施例中，刀片端子106被冲压并由一种或多种金属形成，但是在替代实施例中可以被模制。

刀片端子106可以是高压电源端子，其被配置为在高电压下输送直流电。例如，刀片端子106可以被配置为以高达(或超过)400伏(V)的电压来传送直流电功率。在非限制性示例中，刀片端子106可以被设计成传输超过300V，并且可选地高达413V的电压。在非限制性示例应用中的刀片端子106可以代表直流快速充电线的部件，用于为电动车辆充电。

TPA装置104具有基部板160，该基部板限定多个穿过其的端子开口162。每个端子开口162被配置为在其中接收一个不同的刀片端子106。在所示的实施例中，基部板160限定两个端子开口162以容纳两个刀片端子106。当TPA装置104联接到壳体102时，基部板160位于壳体102的安装端112处，并且端子开口162与壳体102的空腔108对准。当刀片端子106在组装期间被装载到连接器100中时，刀片端子106在进入壳体102的空腔108之前穿过端子开口162。TPA装置104还包括安装闩锁166和其他特征，其从基部板160突出到壳体102中的相应凹部和孔中，以将TPA装置104联接到壳体102。从基部板160突出的安装闩锁166和其他特征未延伸到空腔108中。

图3是根据实施例的电连接器100的俯视横截面图。电连接器100处于组装状态。横截面线延伸穿过两个刀片端子106的每一个上的一个肋154。刀片端子106均被完全装载在壳体102的相应空腔108内。TPA装置104在安装端112处联接到壳体102，并且相对于壳体102处于锁定位置。TPA装置104的基部板160可以是平面的并且相对较薄，使得TPA装置104相对紧凑。

处于锁定位置的TPA装置104提供锁定机构，以将刀片端子106保持在壳体102内的完全装载位置。在锁定位置，沿着基部板160的TPA装置104的部分在刀片端子106的肋154后面延伸，并与刀片端子106的肋154对准。在所示的实施例中，TPA装置104的在肋154后面延伸的部分是突出到基部板160的端子开口162中的壁架202。壁架202延伸到端子106的缩回路径中，使得壁架202延伸到端子106的肋154后面的空间中，而没有延伸到壳体102的空腔108中。

在连接器100的安装和/或使用期间，可以沿向后方向204在刀片端子106上施加力，这将迫使端子106通过安装端112从空腔108中退出。该力可能是由于配合连接器向后推动刀片端子106的结果，或者是由于连接器100与刀片端子106的端接部分142(图2)所安装到的电气部件之间的相对移动而施加在刀片端子106上的张力。TPA装置104设计为承受这样的力以将端子106保持在适当位置，因为肋154的后肩156邻接抵靠壁架202。肋154和壁架202之间的接触将力传递到TPA装置104，TPA装置104可以牢固地安装到壳体102。

在所示的实施例中，TPA装置104提供了刀片端子106在空腔108内的辅助保持。例如，壳体102在空腔108内包括可偏转的锁定闩锁206。刀片端子106具有沿着宽侧面152(图2)之一设置的锁定突起208(也在图2中示出)。当刀片端子106达到完全装载位置时，锁定突起208接合并卡在相应的锁定闩锁206上，以提供刀片端子106在空腔108中的初步保持。初步保持可能不足以承受一定的力，例如由连接器的规则或标准设置的指定量的力。在将刀片端子106保持在空腔108中的任务中，TPA装置104可以提供辅助保持以补充壳体102的锁定闩锁206。例如，TPA装置104可以将连接器100可以承受的在端子106上的力的量增加到超过适用规则和/或标准的水平。在非限制性示例中，具有TPA装置104的连接器100能够承受每个刀片端子106上的达到或超过450N的力，而刀片端子106不会移出壳体102内的位置。

在一个实施例中，当TPA装置104处于解锁位置时，如图11所示，壁架202不延伸到肋154的缩回路径中。因此，当TPA装置104处于解锁位置时，刀片端子106可以被装载到壳体102的空腔108中并且可以从空腔108中卸载。

图4-6示出了根据一个实施例的电连接器100的TPA装置104的不同视图。例如，图4是TPA装置104的透视图，示出了基部板160的外侧310。图5是TPA装置104的透视图，示出了基部板160的内侧312。图6是TPA装置104的平面图，示出了基部板160的内侧312。内侧312与外侧310相反。如图3所示，当TPA装置104联接到壳体102时，基部板160的内侧312面对(并且可以接合)壳体102，而外侧310背对壳体102。

如图4所示，TPA装置104可以具有从基部板160的外侧310突出的电缆布线指状件314。电缆布线指状件314被设计为接合和控制连接器100的一条或多条电缆316(图9中所示)的定位，电缆316延伸通过TPA装置104。电缆316可以传送数据和/或控制信号，例如用于高压互锁电路。TPA装置104限定中央凹部318，电缆316可以穿过中央凹部318布线。中央凹部318设置在两个端子开口162之间。

如图5所示，TPA装置104包括从内侧312突出的多个安装闩锁166。安装闩锁166具有分别与壳体102接合的钩尖320。在所示的实施例中，TPA装置104具有五个安装闩锁166，其沿着基部板160间隔开。为了稳定性，安装闩锁166间隔开以向TPA装置104提供在壳体102上的宽的联接位置。TPA装置104还包括从基部板160的内侧312突出的对准柱322。当TPA装置104联接到壳体102时，对准柱322和安装闩锁166延伸到壳体102中超过安装端112。对准柱322可以将TPA装置104引导到相对于壳体102的指定的适当方向和位置，并且还可以用作键控构件以阻止TPA装置104在未指定的方向或位置的尝试的联接。例如，两个安装闩锁166之间的一个对准柱322A具有从对准柱322A朝向相对的对准柱322B突出的键控特征324。对准柱322B缺少键控特征，使得对准柱322A、322B具有不同的形状。壳体102被设计成仅在TPA装置104的单个方向上容纳对准柱322A、322B，以确保正确的联接。

如图5和6所示，TPA装置104具有位置保持闩锁326，该位置保持闩锁从对准柱322C延伸并横向于安装闩锁166伸长。如本文中更详细描述的，位置保持闩锁326被配置为禁止TPA装置104从解锁位置到锁定位置的过早致动。一旦TPA装置104被移动到锁定位置，位置保持闩锁326被配置为通过禁止TPA装置104向解锁位置的意外致动而将TPA装置104保持在锁定位置。

图6中的平面图示出了限定在基部板160中的两个端子开口162。基部板160具有突出到每个端子开口162中的至少一个壁架202。在所示的实施例中，包括第一壁架202A和第二壁架202B的两个壁架202突出到每个端子开口162中，但在替代实施例中，单个壁架202可以突出到每个端子开口162中。壁架202位于端子开口162的拐角处。由于壁架202的存在，端子开口162具有不规则的横截面形状。例如，每个端子开口162的横截面形状具有短区域328和长区域330。沿着连接器100的纵向轴线192，长区域330具有比短区域328更长的长度。短区域328限定在两个壁架202之间。长区域330与壁架202间隔开。当TPA装置104处于解锁位置时，刀片端子106(图3)延伸穿过长区域330。TPA装置104移至锁定位置的移动导致刀片端子106被接收到短区域328中，从而允许壁架202在端子106的肋154(图3)后面延伸并与端子106的肋154(图3)对准。

图7是根据实施例的电连接器100的壳体102的安装端112的透视图。壳体102限定两个空腔108，用于接收刀片端子106(图3)。所示实施例中的壳体102还包括位于两个空腔108之间的电缆孔332。电缆孔332容纳电缆316(如图9所示)。壳体102限定了多个闩锁接收槽334，该多个闩锁接收槽334被配置为容纳TPA装置104的安装闩锁166(图4和5)。闩锁接收槽334平行于致动轴线134延伸一定距离，该距离大于安装闩锁166的宽度，以为安装闩锁166提供间隙，以当设置在槽334内时沿着致动轴线134平移。壳体102还包括卡扣特征336，该卡扣特征336横向于致动轴线134突出。卡扣特征336被设计成与TPA装置104的位置保持闩锁326(图5和图6中示出)接合。壳体102还包括至少一个键控特征338，其使壳体102的安装端112相对于连接器100的纵向轴线192不对称。键控特征338与TPA装置104的对准柱322相互作用，并确保TPA装置104以预定的、指定的位置和方向联接到壳体102。

图8-12示出了根据实施例的电连接器100的组装过程，包括TPA装置104相对于壳体102的联接和致动。例如，图8是联接到壳体102的TPA装置104的横截面透视图。横截面线延伸通过TPA装置104的两个安装闩锁166和一个对准柱322。当TPA装置104沿装载方向130装载时，安装闩锁166和对准柱322穿过壳体102的安装端112。安装闩锁166接收在壳体102的闩锁接收槽334中。安装闩锁166的钩尖320在槽334内卡在壳体102的相应卡扣特征上，以将TPA装置104联接到壳体102。在所示的实施例中，壳体102在槽334内具有细长的架子350，该细长的架子限定了卡扣特征。钩尖320能够随着TPA装置104在锁定和解锁位置之间的平移运动而沿着架子350滑动。

图9示出了根据实施例的电连接器100的安装端112，刀片端子106未装载到壳体102中。TPA装置104被配置为装载到处于解锁位置的壳体102上以实现预锁定配置。在解锁位置，端子开口162的长区域330与壳体102的空腔108对准。所示的实施例示出了两条电缆316，其穿过壳体102的电缆孔332布线。电缆316可选地可以是高压互锁电路或系统的部件。电缆316突出穿过TPA装置104的基部板160的中央凹部318，并经由基部板160上的电缆布线指状件314在彼此相反的方向上布线。在所示的示例中，在将刀片端子106(图3)装载到空腔108中之前，使用电缆布线指状件314对电缆316进行布线，但是在替代实施例中，可以在将电缆316布线之前将刀片端子106装载到空腔108中。

图10是根据实施例的电连接器100的俯视横截面图。横截面线穿过刀片端子106，但不穿过刀片端子的肋154(图2)，因此肋154在图10中不可见。为了描述的目的，在图10中省略了电缆316。在连接器100的组装期间，刀片端子106通过TPA装置104中的相应端子开口162被装载到壳体102中的相应空腔108中。当刀片端子106被装载时，TPA装置104处于解锁位置。当端子106的突起208接合并卡在壳体102的锁定闩锁206上时，刀片端子106在空腔108内达到满载位置。

图11是根据实施例的TPA装置104处于解锁位置时电连接器100的安装端112的横截面图。图12是根据实施例的TPA装置104处于锁定位置时电连接器100的安装端112的横截面图。图11和12中的横截面线仅延伸穿过刀片端子106和电缆316。

位置保持闩锁326具有带有斜坡表面404和卡扣表面406的钩形特征402。如图11所示，当TPA装置104处于解锁位置时，斜坡表面404接合壳体102的卡扣特征336。斜坡表面404和卡扣特征336之间的接合防止TPA装置104意外地过早地致动到锁定位置，但是可以通过沿致动轴线134在装载方向410上的足够的力来克服。当TPA装置104沿致动轴线134相对于壳体102移至锁定位置时，如图12所示，钩形特征402的卡扣表面406与壳体102的卡扣特征336接合。位置保持闩锁326可以将TPA装置104锁定在锁定位置。卡扣表面406和卡扣特征336之间的接合禁止TPA装置104朝着解锁位置的意外的致动。为了有意地从锁定位置释放TPA装置104，操作员可以在与装载方向410相反的方向上手动推动TPA装置104。基于表面的取向，与克服斜坡表面404与卡扣特征336之间的接合(以锁定TPA装置104)所需的力相比，克服图12所示的卡扣表面406和卡扣特征336之间的接合(以解锁TPA装置104)所需的力更大。

当TPA装置104处于解锁位置时，如图11所示，壁架202不在肋154后面延伸。例如，端子开口162的长区域330与空腔108中的端子106对准(如图9所示)。TPA装置104沿着致动轴线134在锁定方向410上从解锁位置平移到锁定位置。沿锁定方向410的移动可以垂直于TPA装置104沿空腔轴线120(图1和2)在装载方向130上的移动，以将TPA装置104联接到壳体102。

在图12所示的锁定位置，端子开口162的短区域328与空腔108中的刀片端子106对准。壁架202支持肋154，使得壁架202在肋154的后肩156后面延伸并与肋154的后肩156对准。因此，壁架202阻挡了图12中的肋154的后肩156的视图。每个端子开口162中的第一边缘202A支持每个对应的刀片端子106的上肋154A，并且第二边缘202B支持下肋154B。如参考图3所描述的，壁架202被配置为邻接肋154的后肩156，以防止刀片端子106被推入或拉出空腔108。

图13是俯视横截面图，示出了电连接器100的一部分，其中刀片端子106之一未完全装载在壳体102的相应空腔108中。TPA装置104处于解锁位置。由于一个刀片端子106A没有完全装载到相应的空腔108中，TPA装置104无法在锁定方向410上被致动到锁定位置。例如，壁架202邻接抵靠肋154的侧面502，而不是在肋154后面的空间中移动。壁架202和肋154的侧面502之间的接合阻止了沿锁定方向410的额外的移动。TPA装置104提供了端子位置保证，因为受阻碍的移动向操作员指示刀片端子106中的至少一个未完全装载。