一种磁吸式弹性混装连接器组件及其插头、插座的制作方法

1.本发明属于连接器技术领域，特别涉及一种磁吸式弹性混装连接器组件及其插头、插座。


背景技术：

2.在高低频混装连接器设计中，通常采用的方案是插针和插孔的插合结构，如图1、图2所示，高低频混装连接器包插座01、插头02，该种结构需要精确引导插合，否则很容易造成插针03撞弯或者插合不到位的情况；此外该结构一般连接器高度较高，难以满足目前连接器低矮化，扁平化，高密度的要求；此外该类连接器对电磁屏蔽要求也不严格。此类连接器组件为实现电流垂直传输、高速信号的垂直传输，通常需要插头、插座对插连接，插头插针03插入插座插孔04中实现信号的传输。
3.上述结构互连方式存在以下技术问题：1、插头、插座对插使用时，由于结构特点，连接工作时，插针有一段长度插入插孔，插针插孔有一段重合长度，该类连接器高度一般都比较高，不适合在较低高度空间下使用；2、插头、插座对插使用时需要导向，不能满足盲插要求；3、头座插合效率较低；4、目前弹针连接器传输高速信号一般不超过3gbps。


技术实现要素：

4.为解决现有技术问题，本发明提出一种磁吸式弹性混装连接器组件及其插头、插座，其能通过弹性针接触件传输低速信号、毛纽扣接触件传输高速信号，并通过磁铁进行头座插合过程中的自动定位和导向功能。
5.本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种磁吸式弹性混装连接器组件，包括前端相互插合的插头和插座，其特征在于：插头包括插头壳体、安装在插头壳体中的插头绝缘体及插头磁铁，插头绝缘体中安装有弹性针接触件以及插头毛纽扣接触部件；插座包括插座壳体、安装在插座壳体中的插座绝缘体以及与插头磁铁配合以实现头座引导对插和头座插合锁紧的插座磁铁，插座绝缘体中安装有转接针以及插座毛纽扣接触部件；插头毛纽扣接触部件包括由前到后依次串联设置的刚性触头ⅰ、毛纽扣接触件ⅰ、内导体、毛纽扣接触件ⅱ以及刚性触头ⅱ，内导体固设在插头绝缘体内，刚性触头ⅰ沿前后方向浮动装配于插头绝缘体前端，毛纽扣接触件ⅰ为刚性触头ⅰ提供向前的弹性支撑力以使刚性触头ⅰ凸出于插头绝缘用前端，刚性触头ⅱ沿前后方向浮动装配于插头绝缘体后端，毛纽扣接触件ⅱ为刚性触头ⅱ提供向后的弹性支撑力以使刚性触头ⅱ凸出于插头绝缘体后端；插座毛纽扣接触件部件包括由前到后依次串联设置的转接接触件、毛纽扣接触件ⅲ以及刚性触头ⅲ，转接接触件固设在插座绝缘体中并用于与刚性触头ⅰ弹性接触导通，刚性触头ⅲ沿前后方向浮动装配于插座绝缘体后端，毛纽扣接触件ⅲ为刚性触头ⅲ提供向后的弹性支撑力以使刚性触头ⅲ凸出于插座绝缘体后端；弹性针接触件前端与转接针弹性接触导通以实现电源传输。
6.进一步的，弹性针接触件包括弹针接触件ⅰ、弹针接触件ⅱ，弹针接触件ⅰ和弹针接
触件ⅱ中的其中一个为电源正极，另一个为电源负极，弹针接触件ⅰ向前突出于插头的前端插合面的高度大于弹针接触件ⅱ以便于区分电源正负极。
7.进一步的，插头还包括插头盖板，插头盖板固定盖合于插头壳体后端并对插头绝缘体限位；插座还包括插座盖板，插座盖板固定盖合于插座壳体后端并对插座绝缘体限位。
8.进一步的，插头盖板上设置有用于定位插头印制板的插头定位柱；插座盖板上设置有用于定位插座印制板的插座定位柱。
9.进一步的，插头绝缘体包括绝缘体ⅰ及设于绝缘体ⅰ后端的绝缘体ⅱ，毛纽扣接触件ⅰ与绝缘体ⅰ间隙配合，毛纽扣接触件ⅱ与绝缘体ⅱ间隙配合。
10.进一步的，内导体一端与绝缘体ⅰ强装配合，另一端与绝缘体ⅱ间隙配合；如内导体外壁具有与绝缘体ⅰ过盈配合以实现内导体强装定位的倒刺。
11.进一步的，转接接触件外壁具有与插座绝缘体过盈配合以实现转接接触件强装定位的凸刺。
12.进一步的，毛纽扣接触件ⅰ、毛纽扣接触件ⅱ和毛纽扣接触件ⅱ均是由铍青铜丝表面镀金并将其绕制成无序的圆柱体结构而制成。
13.进一步的，插头磁铁分布于插头绝缘体的两侧，插座磁铁分布于插座绝缘体的两侧，插头与插座插合状态下，同侧且相对设置的插头磁铁的前端面与插座磁铁的前端面极性相反。
14.进一步的，插头壳体的前端侧壁设有用于实现头座插合密封的密封圈。
15.进一步的，插座壳体的前端插合面上安装有用于在头座插合状态下提供稳定电磁屏蔽性能的导电胶垫。
16.进一步的，插头壳体和插座壳体均嵌装有若干个钢丝螺套，钢丝螺套用于配合螺钉安装对应的插头面板和插座面板。
17.本发明还提出一种插头，该插头上述一种磁吸式弹性混装连接器组件中所述的插头。
18.本发明还提出一种插座，该插头上述一种磁吸式弹性混装连接器组件中所述的插座。
19.借由上述技术方案，本发明一种磁吸式弹性混装连接器组件的有益效果是：
20.1、通过在头座双端内设置相适配的毛纽扣接触部件实现高速信号的传递(高速信号传输速率≥10gbps)，并装配有实现电源传输的弹性针接触件，且高速信号接触件和电源传输接触件在头座插合时均为弹性电连接，不仅降低了头座插合力和头座双端连接器高度，利于连接器尺寸小型化，还便于实现头座盲插，提高连接器插合效率及使用寿命。
21.2、本发明在插头和插座上设置相配合的磁吸结构，实现了插头、插座对插时的导向，满足盲插要求。
22.3、本发明作为弹性连接器，进一步设置导电胶垫来实现稳定的电磁屏蔽性能，使得连接器能够适应高频振动环境。
23.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
24.图1是现有技术中高低频混装连接器中的插座示意图。
25.图2是现有技术中高低频混装连接器中的插头示意图。
26.图3是本发明一种磁吸式弹性混装连接器组件的结构示意图。
27.图4是本发明中的插头前端面示意图。
28.图5是本发明中的插头剖面图。
29.图6是图5中的a部分放大图。
30.图7是本发明中的插座前端面示意图。
31.图8是本发明中的插座剖面图。
32.图9是图8中的b部分放大图。
33.图10是本发明中转接针的结构图。
34.图11是本发明中插头、插座均安装在对应面板场景下的对插前示意图。
35.图12是本发明中插头、插座均安装在对应面板场景下的对插后示意图。
36.附图标记说明：
37.1-插头；11-插头壳体；12-插头盖板；13-插头磁铁；141-绝缘体ⅰ；142-绝缘体ⅱ；15-弹性针接触件；151-弹针接触件ⅰ；152-弹针接触件ⅱ；161-刚性触头ⅰ；162-毛纽扣接触件ⅰ；163-内导体；1631-倒刺；164-毛纽扣接触件ⅱ；165-刚性触头ⅱ；17-插头定位柱；18-密封圈；19-插头面板；2-插座；21-插座壳体；22-插座盖板；23-插座磁铁；24-插座绝缘体；25-转接针；251-大经针端；252-小径针端；253-强装倒刺；261-转接接触件；2611-凸刺；262-毛纽扣接触件ⅲ；263-刚性触头ⅲ；27-插座定位柱；28-导电胶垫；29-插座面板；3-钢丝螺套。
具体实施方式
38.以下结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
39.一种磁吸式弹性混装连接器组件的实施例，如图3至图12，包括适配插合的插头1和插座2，以插头1、插座2相互对插的一端作为各自的前端；插头包括插头壳体11、插头盖板12、插头磁铁13、插头绝缘体、弹性针接触件15以及插头毛纽扣接触部件，插座包括插座壳体21、插座盖板22、插座磁铁23、插座绝缘体24、转接针25以及插座毛纽扣接触部件。
40.插头绝缘体安装在插头壳体11内，插头盖板12通过螺钉盖合固定于插头壳体后端，插头壳体11及插头盖板12的材质均为铝合金；本实施例中，插头绝缘体包括绝缘体ⅰ141、绝缘体ⅱ142，其中绝缘体ⅰ141安装在插头壳体11的内部前端，绝缘体ⅰ141与插头壳体11通过台阶配合实现前后装配限位，绝缘体ⅱ142安装在插头壳体11的内部后端并与绝缘体ⅰ141后端抵接配合，插头盖板12固定后与绝缘体ⅱ后端面抵接实现整个插头绝缘体的定位；此外绝缘体ⅱ142还可以与插头壳体11内壁强装配合进一步提高插头绝缘体的安装稳定性，例如在绝缘体ⅱ侧壁设置凸起结构，实现与插头壳体内壁的局部过盈配合。
41.弹性针接触件以及插头毛纽扣接触部件均安装在插头绝缘体内开设的对应安装孔中，如图5，弹性针接触件分别两种，一种是为长针的弹针接触件ⅰ151，另一种是为短针的弹针接触件ⅱ152，长短针用于区分电源正负极，“长”或“短”在于其在向前突出于插头前端插合面的高度，弹性针接触件用于传输电源信号。弹性针接触件选用可轴向伸缩的弹性接
触组件，其与插头绝缘体为间隙配合，局部强装配合，例如在弹性针接触件外壁设置与插头绝缘体局部过盈配合的强装凸起；弹性针接触件的前端用于和插座中的转接针弹性接触，后端用于焊接插头印制板4或导线。
42.插头毛纽扣接触部件由前到后依次串连设置有刚性触头ⅰ161、毛纽扣接触件ⅰ162、内导体163、毛纽扣接触件ⅱ164以及刚性触头ⅱ165；其中，内导体163固装在绝缘体ⅰ后端，整体位于插头绝缘体的中部附件；刚性触头ⅰ161、毛纽扣接触件ⅰ162组成前端的轴向弹性浮动接触组件，毛纽扣接触件ⅱ164以及刚性触头ⅱ165组成后端的轴向弹性浮动接触组件，内导体163作为支撑两个轴向弹性浮动接触组件的导电支撑载体，使插头具备前后两端上的轴向浮动导电能力。如图6，内导体163的外壁设有倒刺1631，倒刺1631与绝缘体ⅰ141过盈配合实现内导体163安装定位，且倒刺1631在向后方向上与绝缘体ⅱ142挡止配合，进一步限制内导体轴向安装位置。毛纽扣接触件ⅰ162设于绝缘体ⅰ内且二者为间隙配合，毛纽扣接触件ⅱ164设于绝缘体ⅱ内且二者为间隙配合。刚性触头ⅰ161沿前后方向活动装配，与插头绝缘体为间隙配合，因此具备轴向浮动能力，毛纽扣接触件ⅰ162用于为刚性触头ⅰ161提供向前的弹性支撑力，使得刚性触头ⅰ161在头座未插合时凸出于插头绝缘体的前端插合面，插头绝缘体的前端面即为插头插合面，刚性触头ⅰ161与绝缘体ⅰ通过台阶限位，以防止刚性触头ⅰ在自由状态下向前脱出于插头绝缘体。刚性触头ⅱ165同样为轴向浮动装配，具备轴向浮动功能，其在毛纽扣接触件ⅱ164的支撑作用下凸出于插头绝缘体的后端面，以便于和插头印制板或导线连接；刚性触头ⅱ165与插头绝缘体通过台阶限位，以防止刚性触头ⅱ向后脱出。受力时，毛纽扣接触件ⅰ、ⅱ发生弹性压缩形变，刚性触头ⅰ、ⅱ缩回到插头连接器内；消力时，毛纽扣接触件ⅰ、ⅱ发生弹性扩张形变，各刚性触头朝对应的方向凸出于插头连接器。插头毛纽扣接触部件用于传输高速信号和单端信号。
43.插头磁铁13安装在插头壳体11内，如图5，插头磁铁13分别安装在插头壳体的两侧，插头磁铁与插头壳体为间隙配合，到位后可以通过粘胶等形式进行定位，并且盖板也能够轴向限位插头磁铁。值得说明的是，不同侧的插头磁铁在装配时区分ns极，对应的，插座中的插座磁铁也区分ns极，使相适配插接的接触件精准对插情况下，插头磁铁的n极正对插座磁铁的s极，插头磁铁的s极正对插座磁铁的n极，以便于头座进行盲插配合以及头座插合锁紧。
44.为了实现插头与插头印制板4的快速相对定位，在插头盖板上设置插头定位柱17；安装时，插头定位柱17装入插头盖板后再通过螺钉将其固定在插头壳体上，插头定位柱的小径端与插头盖板为过盈配合，插头定位柱的大径端与插头盖板为间隙配合。
45.插座绝缘体24安装在插座壳体21内，插座盖板22通过螺钉盖合固定于插座壳体后端，插座壳体及插座盖板的材质均为铝合金；本实施例中，插座绝缘体与插头壳体内壁通过台阶配合实现插座绝缘体的前后装配限位，再通过插座盖板对插座绝缘体进一步限位。插头绝缘体和插座绝缘体的材质均为塑料，例如peek等。
46.结合图10，转接针25固定装配在插座绝缘体中，转接针的前端用于与插头中的弹性针接触件弹性贴合，实现电源传输；转接针的后端伸出于插座绝缘体后端面并用于与插座印制板5或导线连接。本实施例中，转接针为阶梯圆柱体结构，其前端为大经针端251、后端为小径针端252，大径针端上具有强装倒刺253，且大、小径针端衔接处所形成的台阶部254用于和插座绝缘体的适配台阶在轴向上配合，实现转接针装配限位，强装倒刺253与插
座绝缘体的对应孔内壁过盈配合，进一步实现转接针的固定。
47.插座毛纽扣接触部件安装在插座绝缘体24中，用于传输高速信号和单端信号。如图9，插座毛纽扣接触部件包括由前到后依次串联设置的转接接触件261、毛纽扣接触件ⅲ262以及刚性触头ⅲ263，其中转接接触件261强装固定在插座绝缘体内的前端，转接接触件261通过其上的凸刺2611与容纳该转接接触件的安装孔内壁过盈配合，实现转接接触件的固定，转接接触件的前端面与插座绝缘体前端面齐平。毛纽扣接触件ⅲ以及刚性触头ⅲ共同组成插座后端的轴向弹性浮动接触组件，毛纽扣接触件ⅲ262与插座绝缘体24为间隙配合；在毛纽扣接触件ⅲ的轴向支撑力作用下，头座未插合时刚性触头ⅲ263后端凸出于插座绝缘体后端面，以便于和插座印制板5或导线进行连接，并且头座未插合时刚性触头ⅲ与插座绝缘体在向后方向上通过台阶挡止配合，以防止刚性触头ⅲ脱出于插座绝缘体。受力时，毛纽扣接触件ⅲ发生弹性压缩形变，刚性触头ⅲ缩回到连接器中；消力时，毛纽扣接触件ⅲ发生弹性扩张形变，刚性触头ⅲ升高并凸出连接器后端面。
48.本实施例中，毛纽扣接触件ⅰ、ⅱ、ⅲ的材料均为铍青铜丝，制造时，在铍青铜丝表面镀金，然后绕制成无序的圆柱体结构。
49.插座磁铁23安装在插座壳体21内，安装时区分ns极，如图4和图7所示，在插头端，图示左侧的插头磁铁前端为s极，右侧的插头磁铁前端为n极，则在插座端，与左侧的插头磁铁相对立的插座磁铁前端为n极，另一侧插座磁铁前端为s极，此举可以通过插合时的手感在盲插场景区分头座是否以正确的姿态或角度进行的插合，从而确保负责电源传输的弹性针接触件与转接针ⅰ对准，负责高速信号传输的插头毛纽扣接触部件与插座毛纽扣接触部件一一对准，避免了同极排斥时导致的头座误插。
50.为了实现插座2与插座印制板5的快速对准装配，在插座盖板上设置插座定位柱27；插座定位柱与插座盖板的安装配合关系与插头定位柱和插头盖板完全相同，不再赘述。
51.作为优选，在插头壳体和插座壳体的其中一个的插合面上安装导电胶垫28，导电胶垫的材料为铝镀银粉，具有导电功能，从而保证稳定的电磁屏蔽性能；本实施例中，导电胶垫28设置在插座壳体前端面。
52.作为优选，插头壳体上设有密封圈18，密封圈18与插头壳体为过盈配合，整体外形为一个矩形o型圈，材质优选硅橡胶。密封圈嵌装于插头壳体的对插端侧壁，用于在头座插合状态下起到密封作用。
53.插头与插座盲插时，在插头磁铁与插座磁铁的同极相吸引导作用下可以保证头座以正确方向进行插合，对插姿态下，弹性针接触件与对应的转接针弹性贴合，实现电源传输；同时刚性触头ⅰ与转接接触件一一对应弹性贴合，实现高速接触件的稳定电接触，传输的高速信号可以达到10gbps。
54.如图11、图12，若需要插座2安装在插座面板29上、插头1安装在插头面板19上，实现面板之间的对插接触，则可在插头壳体和插座壳体上嵌设若干个钢丝螺套3，借助螺钉将插头/插座面板与适配的插头/插座壳体连接固定，从而将头座装配在对应的安装面板上。值得说明的是，在插座端，螺钉与对应的钢丝螺套螺纹连接后使导电胶垫与插座面板相对紧固；头座对插后，插座面板和插座壳体通过导电胶垫挤压接触实现头座壳体之间的电连续性，保证电磁屏蔽性能，从而提高连接器高速信号传输质量。
55.本实施例中，插头、插座均为相适配的矩形连接器；在其它实施例中，头座双端也
可以为圆形连接器或其它形状的连接器。
56.本实施例中，插头盖板/插座盖板是通过螺钉安装在对应的插头壳体/插座壳体后端；在其它实施例中，盖板与对应壳体也可以为螺纹连接、卡扣连接等。
57.插头的实施例：
58.本实施例中的插头与上述一种磁吸式弹性混装连接器组件的实施例中的插头结构相同，在此不作赘述。
59.插座的实施例：
60.本实施例中的插座与上述一种磁吸式弹性混装连接器组件的实施例中的插座结构相同，在此不作赘述。
61.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。