矩形连接器及其插头的制作方法

本发明涉及矩形连接器及其插头。

背景技术：

矩形连接器和圆形连接器是常见的两种连接器形式，对于一些可靠性要求较高的场合，作为连接器组件的插头和插座需要在插合连接后保持锁紧，这种锁紧一般依靠插头壳体与插座壳体之间设置的锁紧结构实现。圆形连接器采用的一种锁紧结构如申请公布号为cn106299871a的中国专利公开中公开的锁球式锁紧结构，插座壳体的前端设有连接套筒，接套筒的套筒壁上设置有贯通的安装孔，安装孔中设置有可径向浮动的滚珠，安装孔的孔口设有用于防止滚珠脱出的收口结构；与插座壳体适配的插头壳体上沿前后方向导向移动装配有锁紧套筒，锁紧套筒与插头壳体之间的径向间隔内设置有弹簧，插头壳体的外周设置有用于与滚珠配合的锁槽。插头与插座的配合过程为：当两者对插时，先向后回退锁紧套筒，再向前移动连接套筒，当锁球移动至锁槽位置处后，松开锁紧套筒，锁紧套筒在弹簧作用下复位，锁紧套筒的内周壁对锁球施压，使锁球牢靠的保持于与锁槽的配合状态，实现两个连接器的锁紧。当需要两个连接器分离时，回拉锁紧套筒，由于锁球不再被锁紧套筒限位，因此锁球可由锁槽中脱出而实现解锁。插合、分离的过程中，锁紧套筒是与插头壳体的外周面配合实现前后导向，而锁球和锁槽一般是沿圆周均匀布置以更好地实现锁紧套筒的良好导向，同时弹簧本身是圆形，能够提供均匀的支撑，同样能够辅助实现导向。

但是，矩形连接器的横截面为矩形，其壳体零件因采用非回转加工方式而使壳体零件在径向上（即与矩形连接器的轴向垂直的方向上）不对称，一般情况下矩形连接器的与矩形的长边对应的宽度方向尺寸是矩形连接器的与矩形的短边对应的厚度方向尺寸的数倍，因此如果仍采用现有的圆形连接器上的锁球式锁紧结构，锁球将无法均匀布置，难以起到辅助导向的作用，并且假如采用与矩形连接器的横截面适配的矩形弹簧，弹簧也无法对锁紧套筒提供均匀、平稳的支撑，锁紧套容易倾斜，特别是宽度方向两侧容易出现不平衡。使用时如果锁紧套筒出现倾斜，不但容易卡滞，不能保证锁紧到位，还可能进而导致接触件倾斜，对一些需要进行精确互连的连接器（如光纤连接器等）造成损害，所以现有圆形连接器上成熟的锁紧方式无法应用到矩形连接器上。

目前，在矩形连接器中比较常见的锁紧结构主要有：如图1所示的单螺钉锁紧、如图2所示的双螺栓锁紧、如图3所示的夹式锁紧等。单螺钉锁紧结构一般是在矩形连接器中间设计一个锁紧螺栓103和一个锁紧螺母104，通过锁紧螺栓和锁紧螺母的旋合来实现插头101和插座102的锁紧；双螺栓锁紧结构一般是在矩形连接器两边分别设计两对锁紧螺栓103和锁紧螺母104，使用时通过旋合连接器两边的锁紧螺栓和锁紧螺母来实现插头101和插座102的锁紧。上述锁紧螺栓和锁紧螺母也可以替换为螺钉和螺纹孔配合的形式。夹式锁紧结构一般是在插头101两边分别铰接两个可控的锁紧夹105，并在插座102两边分别设计锁紧耳106，当插头和插座互连时，推动插头尾部，插头两边的两个锁紧夹会随插头沿插座壳体前进，当锁紧夹跨过锁紧耳并在扭簧107作用下使插头锁紧夹的前端部和插座上锁紧耳台阶扣合，进而实现插头和插座的锁紧；当需要进行插头和插座取卸时，用手按压插头锁紧夹后端部，锁紧夹在杠杆作用下完成前端部和插座上锁紧耳分离，通过抽拉动作即可将插头从插座上拔出，实现插头和插座的完全分离。

在现有图1和图2所示方案中，矩形连接器的插头和插座采用螺栓和螺母进行锁紧连接，这种锁紧方式虽然可靠，但螺纹拧紧需要比较长的时间，再加上需要采用螺丝刀、六方扳手等工具，因此，操作空间要求比较大。另外，图1所示方案因只采用一个螺栓锁紧，容易出现插头和插座连接不平衡；图2所示方案中在两边采用两个螺栓锁紧，解决了最终插头和插座连接不平衡问题，但在两边螺栓拧紧不同步情况下，插头和插座连接过程中可能会出现互连倾斜，这对一些需要进行精确互连的连接器（如：光纤连接器等）同样是有害的。而在现有夹式锁紧方案中，虽然解决了螺栓锁紧使用工具、连接时间长等问题，但又带来一些新的困扰，例如：1、操作空间较大：夹式锁紧需要用手按压矩形连接器长边处的锁紧夹来实现插头和插座的解锁和分离，需要占用更大的连接器操作空间。2、连接存在隐患：当设备面板上安装多个矩形连接器时，由于该连接器操作空间大且锁紧夹无任何保护，在取卸一个连接器时可能会影响其他连接器的锁紧，从而造成连接可靠隐患。3、环境影响可靠：该连接器锁紧夹后部的扭簧处于裸露状态，容易受到环境因素（如：盐雾）的侵害，一旦弹簧出现锈蚀等问题，可能会造成连接器可靠连接隐患。

授权公告号为cn204205169u的中国专利公开了一种快速锁紧矩形连接器，其插头壳体上套设有锁紧套，插头壳体的宽度方向两侧分别设有锁紧块和用于锁紧钢珠的锁紧圆孔，锁紧块扣合于锁紧套内侧，所述锁紧套的侧端设有台阶倒角，台阶倒角上具有引导斜面，能够在钢珠运动到外侧时与钢珠沿插头轴向挡止配合，并在钢珠内侧没有受到顶推时推动钢珠向内侧运动；插头壳体与锁紧套之间还设有用于使锁紧套往复运动的弹簧；所述插座壳体宽度方向的两端分别设有钢珠和用于放置钢珠的固定孔。另外，述插头壳体的上端面还设有锁紧片，插座壳体的上端面设有与锁紧片相配合插合的锁紧方孔。使用时，手持插头壳体尾部进行插合，开始插合时，钢珠与锁紧块接触，并被移动到外侧，在弹簧的作用下，推动锁紧套向后运动，继续插合，钢珠进入锁紧圆孔，锁紧套在弹簧的作用下复位，锁住钢珠，并带动锁紧片卡扣在插座壳体的锁紧方孔上，锁紧完成。解锁时，用手压住锁紧片，并向后拉锁紧套，即实现解锁。

但是，由于上述快速锁紧矩形连接器上的锁紧套与插头壳体之间仍不可避免地存在间隙，这样锁紧套的宽度两侧仍容易出现倾斜，导致锁紧套卡滞和接触件受损，对于宽度较大的矩形连接器，上述问题会更加突出。并且，由于锁紧套上设有台阶倒角，锁紧时锁紧套是在弹簧的作用下自动锁紧，这个过程中更容易出现锁紧套宽度方向两侧运动不同步而导致倾斜、卡滞的问题，需要进行多次操作，特别是长期使用后，由于磨损问题锁紧套与插头壳体之间的间隙会增大，也会导致锁紧套倾斜、卡滞加剧，影响操作效率和操作可靠性。另外，与锁紧套配合的钢珠是设置在插座壳体宽度方向两侧的立柱上，立柱比较单薄，并且是独立结构，一旦立柱受力出现变形会导致插头和插座互连失效，而且由于钢珠长期暴露在外部环境中会出现一定腐蚀，因此会导致钢珠在插座壳体立柱的锁紧圆孔内机械卡死，同样会出现插头和插座互连失效的问题。再者，上述快速锁紧矩形连接器的弹簧安装结构、锁紧套导向结构结构形状不规则，设计较为复杂，加工难度大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种矩形连接器，以解决现有的矩形连接器容易出现锁紧套倾斜、卡滞的问题。同时，本发明还提供了一种上述矩形连接器的插头。

为实现上述目的，本发明中采用的技术方案是：矩形连接器，包括插头和插座，所述插头包括插头壳体和套设在插头壳体上的锁紧套，所述插头壳体和锁紧套具有与矩形的长边对应的宽度方向和与矩形的短边对应的厚度方向，其特征在于：在所述宽度方向的两端，所述锁紧套和插头壳体的其中一个上设有沿插头的轴向延伸的导向体，另一个上设有与所述导向体沿插头的轴向导向配合的导向孔或导向槽。进一步地：

所述插头壳体的后方设有位于锁紧套后方的后壳体，所述锁紧套的后端或后壳体的前端固定有导向套，所述导向套形成导向体，所述导向孔设置在后壳体的前端或锁紧套的后端，所述导向套内设有用于向前顶推锁紧套的弹簧。

所述导向套内同轴设置有导向杆，所述导向杆也形成导向体，所述弹簧导向套设在导向杆上，所述导向孔为阶梯孔，阶梯孔具有与所述导向杆配合的导杆配合段，所述弹簧靠近阶梯孔的一端顶压在阶梯孔的阶梯面上。

所述导向杆通过端部的螺纹固定在锁紧套或后壳体上，导向杆的中部设有轴肩，导向套上设有与轴肩沿轴向挡止配合的内翻沿，所述内翻沿压设在轴肩与锁紧套或后壳体之间而实现导向套的固定。

所述锁紧套包括套设在插头壳体上的套体部，套体部的宽度方向两端悬伸有用于与插头壳体上的锁球配合的浮动压板，浮动压板的悬伸端边缘设有用于对锁球进行导向的引导斜面。

所述插头壳体的厚度方向的两侧设有用于与插座壳体的内壁上设置的导向键或导向键槽配合的导向键槽或导向键，所述导向键槽和导向键的横截面为弧形。

矩形连接器的插头，包括插头壳体和套设在插头壳体上的锁紧套，所述插头壳体和锁紧套具有与矩形的长边对应的宽度方向和与矩形的短边对应的厚度方向，在所述宽度方向的两端，所述锁紧套和插头壳体的其中一个上设有沿插头的轴向延伸的导向体，另一个上设有与所述导向体沿插头的轴向导向配合的导向孔或导向槽。进一步地：

所述插头壳体的后方设有位于锁紧套后方的后壳体，所述锁紧套的后端或后壳体的前端固定有导向套，所述导向套形成导向体，所述导向孔设置在后壳体的前端或锁紧套的后端，所述导向套内设有用于向前顶推锁紧套的弹簧。

所述导向套内同轴设置有导向杆，所述导向杆也形成导向体，所述弹簧导向套设在导向杆上，所述导向孔为阶梯孔，阶梯孔具有与所述导向杆配合的导杆配合段，所述弹簧靠近阶梯孔的一端顶压在阶梯孔的阶梯面上。

所述导向杆通过端部的螺纹固定在锁紧套或后壳体上，导向杆的中部设有轴肩，导向套上设有与轴肩沿轴向挡止配合的内翻沿，所述内翻沿压设在轴肩与锁紧套或后壳体之间而实现导向套的固定。

所述锁紧套包括套设在插头壳体上的套体部，套体部的宽度方向两端悬伸有用于与插头壳体上的锁球配合的浮动压板，浮动压板的悬伸端边缘设有用于对锁球进行导向的引导斜面。

所述插头壳体的厚度方向的两侧设有用于与插座壳体的内壁上设置的导向键或导向键槽配合的导向键槽或导向键，所述导向键槽和导向键的横截面为弧形。

有益效果：本发明采用上述技术方案，锁紧套和插头壳体的其中一个上设有沿插头的轴向延伸的导向体，另一个上设有导向孔或导向槽，导向体和导向孔/导向槽形成沿插头轴向的导向配合，并且该导向配合结构位于插头壳体宽度方向的两端，这样能够在插头壳体宽度方向的两端形成良好导向，与现有技术相比，避免锁紧套的宽度两侧出现倾斜，从而有效改善或避免锁紧套出现卡滞，有利于提高连接器组件的可靠性。

附图说明

图1是矩形连接器的单螺钉锁紧结构的示意图；

图2是矩形连接器的双螺钉锁紧结构的示意图；

图3是矩形连接器的夹式锁紧结构的示意图；

图4是本发明中矩形连接器的一个实施例的插合状态示意图；

图5是图4的左视图；

图6是图4中插座壳体的立体示意图；

图7是图4中插头壳体的立体示意图；

图8是图4中锁紧套的立体示意图；

图9是图4中后壳体的立体示意图；

图10是图4中导向杆的立体示意图；

图11是图4中a处的局部放大图。

图中各附图标记对应的名称为：1-插头，2-插座，3-插座壳体，4-插头壳体，5-锁球，6-锁紧套，7-套体部，8-浮动压板，9-引导斜面，10-操作台阶，11-定位凹槽，12-后壳体，13-定位台阶，14-导向杆，15-轴肩，16-导向套，17-内翻沿，18-导向孔，19-导套配合段，20-导杆配合段，22-弹簧，23-外螺纹，24-导向键槽，25-导向键，26-螺纹孔，101-插头，102-插座，103-锁紧螺栓，104-锁紧螺母，105-锁紧夹，106-锁紧耳，107-扭簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明矩形连接器的一个实施例如图4~图11所示，包括插座2和插头1，插座2包括插头壳体4和插座接触件，插座接触件被围设在插座壳体3内，并且插座接触件与插座壳体3之间具有间隔。插头1包括插头壳体4、由后向前套设在插头壳体4上的锁紧套6和固定在插头壳体4后端的后壳体12，后壳体12可以通过螺钉连接、焊接等形式固定在插头壳体4上，插头壳体4上设有朝后的定位台阶13，用于对锁紧套6进行限位。插头1装配好以后，锁紧套6位于后壳体12的前方，依靠定位台阶13实现前部限位，依靠后壳体12实现后部限位。后壳体12的后端面上沿宽度方向设有两只相互间隔的凸块，凸块上设有螺纹孔26作为附件固定孔，当插头上需要接线时螺纹孔26可以用来安装附件以实现线缆集束。

插座壳体3具有四周侧面，其宽度方向两侧的侧面上活动地设有锁球5，锁紧套6包括套设在插头壳体4上的套体部7，套体部7的宽度方向两端悬伸有用于与插头壳体4上的锁球5配合的浮动压板8，浮动压板8的悬伸端边缘设有用于对锁球5进行导向的引导斜面9，引导斜面9能够在锁球5运动到外侧时与锁球5沿插头1轴向挡止配合，并在锁球5内侧没有受到顶推时推动锁球5向内侧运动。插头壳体4的宽度方向两侧的侧面上设有与锁球5配合的定位凹槽11，插头1插合到位时，定位凹槽11与锁球5对齐。上述锁球5、定位凹槽11和锁紧套6构成锁球5锁紧结构，用于实现插头1与插座2插合后的锁紧。插座壳体采用具有四周侧面的形式能够提高设有锁球5的侧面的强度，避免设有锁球5的侧面变形而影响与插头的配合和锁球5活动的顺畅性，避免由此导致插头和插座互连失效。

上述锁球5锁紧结构中，锁球5为陶瓷珠，尺寸稳定、全寿命周期内不会出现锈蚀，有利于保证可靠性；锁球5通过机械收口装配在插座壳体3上的锁球5孔内，尺寸稳定、浮动灵活。锁紧套6的后端面设有螺纹孔，螺纹孔内装配有导向杆14，导向杆14的前端设有外螺纹23，中部设有轴肩15，后部为导向配合段。锁球5锁紧结构还包括导向套16，导向套16上设有与导向杆14上的轴肩15沿轴向挡止配合的内翻沿17，内翻沿17压设在轴肩15与锁紧套6或后壳体12之间而实现导向套16的固定。螺纹孔是开口为扩口的阶梯结构，导向套16设有内翻沿17的一端嵌设在扩口处，能够保证导向套16的可靠固定。后壳体12的前端面上设有导向孔18，该导向孔18同样为阶梯孔，包括位于前部的导套配合段19和位于后部的导杆配合段20，所述导向套16和导向杆14分别通过导套配合段19和导杆配合段20与导向孔18导向移动配合。锁紧套6与后壳体12之间还设有弹簧22，弹簧22的前端顶压在导向套16的内翻沿17上，后端顶压在导套配合段19与导杆配合段20的交界处形成的阶梯面上，并且弹簧22导向套16设在导向杆14上，能够对锁紧套6形成稳定的支撑。上述导向孔18与导向套16围成了弹簧22容纳腔，使得弹簧22隐藏在内部，避免和外界环境直接接触，使用寿命更长，可以避免因为锁紧结构和弹簧22出现锈蚀而导致插头1和插座2互连失效，避免矩形连接器互连存在的安全隐患，保证本发明互连可靠、质量稳定。同时，导向杆14设置在导向套16内，还能够减小空间占用，有利于小型化，为插拔操作提供更大的作业空间。

当插头1和插座2连接时，用手推动插头1的后壳体12，插头壳体4会随推动进入插座壳体3内腔，并将插座壳体3两边的锁球5向外顶起，被顶起的锁球5会挡住锁紧套6的前进，锁紧套6受到锁球5的阻挡后在锁紧套6的套体部7与插头壳体4的导向下以及导向柱和导向套16与插头壳体4的导向下相对于插头壳体4向后运动，通过三重导向保证导向性能；随着插头1的不断插入，一旦插头壳体4两侧的定位凹槽11进入到锁球5下部，锁球5在锁紧套6端部引导斜面9的压力作用下会陷入到插头壳体4上的定位凹槽11内，锁紧套6上的浮动压板8在弹簧22作用力下前进并盖在插座壳体3外表面及锁球5上，使锁球5维持在能够同时对插头壳体4和插座壳体3实现挡止的位置，从而实现插头1和插座2的可靠锁紧。当插头1和插座2需要分离时，用手向后拉动锁紧套6，锁紧套6推动弹簧22产生一个作用力给插头1，待锁紧套6上的浮动压板8已经离开锁球5上部，插头壳体4会在插头1作用力下将定位凹槽11内的锁球5向外顶起，并使插头壳体4和插座壳体3锁紧松开，最终实现插头1和插座2的完全分离。

另外，由于锁紧套6采用了在套体部7上悬伸浮动压板8的结构，套体部7的与插头1厚度方向两侧对应的位置能够形成操作台阶10，使操作者能够更方便地从插头1厚度方向两侧施力，拔出操作更加方便。同时，锁紧套6上浮动壳体的壁厚小于套体部7宽度两侧部分的壁厚，且锁紧套6的宽度方向两侧形成前小后大的结构，同样能够便于拔出操作、能够让出更多的操作空间。与锁紧套6类似，插头1的后壳体12也包括套体部7分和悬伸部分，悬伸部分设置在套体部7分的前侧，能够使后壳体12的悬伸部分与锁紧套6之间形成间隔，从而形成操作台阶10，并能够减轻插头1质量。

插头壳体4的厚度方向的两侧还分别设有两只导向键25，插座壳体3的厚度方向内壁上设有导向键25槽24，导向键25和导向键25槽24的横截面均为弧形，通过导向键25和导向键25槽24的配合，插头1和插座2在插合时能够实现更好的导向，更好地避免接触件受损和歪斜。并且，导向键25或导向键25槽24能够实现键位识别，避免误插。

另外，本发明中的矩形连接器主要由插座壳体3、锁球5、锁紧套6、插头壳体4、导向套16、弹簧22、导向杆14和后壳体12等零件组成，连接和锁紧结构需要零件较少，结构相对简单；其中锁球5、弹簧22等为标准件，导向套16、导向杆14为回转体零件，一般自动车床均可以自动批量加工，插座壳体3、锁紧套6、插头壳体4和插头1后壳体12可以采用数控加工方法来批量生产，也可以根据需要采用模具进行批量加工，因此，本发明零件加工方便，适合进行批量生产。再者，本发明中的矩形连接器中主要零部件之间的装配过程主要为插套连接、螺纹连接，均为通用的、成熟的装配工艺，工艺成熟，便于装配，有利于提高组装效率。

在上述实施例中，导向体设置在锁紧套6上，包括导向套16和导向杆14。在本发明的其他实施例中，导向体也可以设置到插头壳体4上，此时导向孔18设置在锁紧套6上；另外，也可以仅通过导向套16或仅通过导向杆14实现对锁紧套6的导向。

在上述实施例中，插头壳体4后部设有分体的后壳体12，在其他实施例中后壳体12也可以与插头壳体4一体设置。另外，在上述实施例中，锁紧套6上包括套体部7和悬伸的浮动压板8，在其他实施例中，锁紧套6也可以不设置悬伸的浮动压板8，完全采用套体结构。