专利名称：具有组合支撑结构的电连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电连接器，这种电连接器安装至电路板上，其接头引线(lead)以直角引出连接器并延伸通过电路板上的孔。本发明尤其是涉及这样的连接器，它以以下方式装配至电路板上将引线与孔对准，尔后对连接器壳体的顶部施加足够的力，从而使压配合引线完全插入孔中。
具有与电路板上的电镀通孔压配合的接头引线的连接器要以直角方式安装至电路板上通常需借助于特殊工具。该连接器是这样定位的其接头引线与其相应的孔对准，工具与接头的台肩或其它对接表面贴合。然后将工具移向电路板的表面，促使接头引线进入孔中，直到连接器完全定位于电路板上。1985年11月5日授予Czeschka的美国专利4550962公开了这种连接器和工具装配方式。’962专利公开了一种具有一个两部分式壳体和多个接头引线的连接器，接头引线引出于连接器壳体的第一部分的后部，并以直角朝向电路板弯曲。每一接头引线具有两个从接头引线的相对侧延伸的对接耳片和一个与电路板上的相应孔压配合的尾销。插装工具具有与每一接头引线的对接耳片配合的对接表面，并施力使其尾销插入相应的孔。壳体的第二部分随后被安装至连接器上，以封盖暴露的引线。这种连接器的缺点是具有分离的封盖壳体，此封盖壳体必须由用户装配，并且需要特殊的工具来实现插装。1993年10月12日授予Pesson的美国专利5252080公开了另一种具有两部分式壳体但不需要特殊工具装配的连接器。’080专利教导第一连接器壳体具有从其延伸的接头引线，这些引线直角弯曲并终止于尾销，尾销与其相应的电路板上的孔压配合。第二连接器壳体中具有多个沟槽，沟槽与引线的外形非常一致，第二连接器壳体安装至第一壳体，引线被置于其相应沟槽中。连接器的尾销借助于一个平表面的工具插入电路板上的孔中，工具与第二壳体的顶表面配合，将它压向电路板。第二壳体的沟槽支撑引线，尾销被压入其相应的孔中。这种连接器采用了一个两部分式壳体，此壳体必须在接头插入一个部分中的腔室中之后装配，这就增加了制造盖连接器的成本。另一种相关的连接器采用了一个两部分式壳体，它公开于1993年4月6日授予Patterson的美国专利5199886中。连接器接头的基体是相对于接头引线的插入方向垂直设置的，即，接头从一个边缘至另一个边缘的宽度是在壳体中垂直布置的。由于接头在壳体中是安装其边缘设置的，壳体的总高度与接头的边缘-边缘宽度直接相关。当涉及到必须承载电力的接头时，这个边缘-边缘宽度显著增加，因此连接器的高度显著增加。
因此所需要的是这样一种连接器，它具有一体式壳体，其中接头是以其基体水平定位设置的，从而使连接器高度最小，并且这种连接器不需要特殊工具就可以容易地装配至电路板上。
本发明公开了一种电连接器，它用于安装至电路板的安装表面并与电路板上的电路相互连接。该连接器设有一个绝缘壳体，此壳体具有一个顶表面和一个底表面，底表面界定了一个大致与顶表面平行的表面。底表面适于安装至电路板的安装表面上。壳体具有多个在其中形成的分离的腔室，这些腔室在顶表面和底表面之间垂直叠置并由薄壁分隔开，因此每一腔室具有一个上壁和一个下壁。多个接头按照每一个设置于一个相应腔室中的方式布置，每一接头具有一个基体、一个从基体的一端延伸的接头部分以及一个引线，此引线从基体的相对端与(底表面界定的)平面成直角延伸，并在一个弯部处与基体相连。基体的与弯部靠近的一部分与其相应的腔室的上壁配合。其中部分接头中的每一个具有一个支撑部件，支撑部件从接头基体延伸至与其相应腔室的下壁配合，以在上壁和下壁之间提供一个垂直支撑结构。支撑部件是如此设置的，即，每一引线的纵轴延伸通过一个下壁、支撑部件和垂直方向上方的每一腔室的上壁，由此在顶表面和每一引线之间确定一个垂直支撑结构，以将引线插入至与电路板配合。
图1、2、3和4分别是体现本发明的技术的连接器的侧视图、后视图、正视图和底视图；图5是沿图2中的线5-5截取的剖视图；图6是沿图1中的线6-6截取的剖视图；图7、8、9和10分别是图1中示出的连接器壳体的侧视图、正视图、后视图和顶视图；图11是沿图8中的线1-1截取的剖视图；图12是图9中由A表示的一部分的放大示意图；图13和14分别是图5中所示的接头的侧视图和平面图；图15是图1中的连接器壳体的侧视图，它示出插入壳体前的接头；图16和17示出图1的连接器处于装配至电路板的不同阶段。
图1-6示出一个电连接器10，它具有单体绝缘壳体12。壳体12包括多个用于容纳接头的腔室。这些腔室并排布置成两个垂直的腔室组(stack)14和16，每组具有接头容纳腔室18、20、22和24。每一腔室18、20、22和24各自包括一个电力接头插座(receptacle powercontact)26、28、30和32，如图5所清楚示出的。
如图7-11所示，连接器壳体12包括大致平的顶表面34和大致平的底表面36。底表面36界定了一个平面37，并且要被安装至电路板的一个平坦安装表面上，正如下面将要说明的那样。每一接头容纳腔室18-24为矩形断面，并且从前壁38开始伸向壳体12的开口后部40，因此这些腔室相互平行并且平行于底表面36和平面37。两组腔室14和16是并排布置的，并且大致垂直于平面37，如图8和9中所清楚地看到的。壳体包括两个外侧壁42和44以及一个中间壁46，中间壁46将从前壁38向开口端40延伸的两组腔室14和16隔开，腔室18-24由较薄的壁48、50和52隔开，正如图11中所清楚地看到的，由此分别在每一腔室中形成上壁51和下壁53，如图9和12所示。每一腔室18-24具有透过前壁38的矩形开口54，此开口位于腔室的中心，用于接纳相配合的连接器的杆状接头。一对导轨56在底表面下延伸并靠近前壁38，以被导引至相配合的连接器。两个分开的定位针杆58和60从底表面36延伸，其尺寸适于滑动插入电路板上的定位孔中。这些针杆将连接器壳体相对于电路板精确定位，从而防止侧向移动。中心针杆62从底表面36向下延伸，并位于针杆58和60之间，它由一个槽64分叉，因此这个针杆具有一定弹性。针杆62与电路板上的孔压配合，用于将连接器10锁定至电路板。
接头26、28、30和32的结构是相似的，因此仅仅是接头30在图13和14中示出并作了说明，不过，也描述了接头之间的任何差异。接头30是冲压的，并且由条带状薄片坯材制成，它包括一个常规的支撑条66，并具有一个插座式接头部分68，用于与未示出的杆状接头配合。接头30可以由任何合适的接头材料制造，它包括一个基体70，基体70较平，并从接头部分68延伸至过渡部件(72)。基体70的边缘-边缘宽度选择为接头所需的电力承载容量的函数。在本实施例中，接头26-32各自具有一个基体70，它大约0.194英寸宽和大约0.012英寸厚，由此提供约5安培的电流承载容量。在图13和14中示出了过渡部件(72)，其中实线是其弯曲前的平坦形状，虚线74表示其弯曲后的形状。弯曲后，过渡部件(72)在弯部76处与基体70相连，并且相对于基体形成直角。三个尾销78从过渡部件(72)延伸，其形状适于与未示出的电路板上的电镀通孔压配合。在过渡部件(72)中形成有三个加强筋80，以提供足够的强度来承受将尾销插入电路板上的相应孔所需的插入力。过渡部件(72)的长度将在接头26、28、30和32之间改变，并且是它们相应的腔室18-24的函数。如图5中清楚示出的，接头26和28分别具有比过渡部件(72)短的过渡部件82和84，而接头32具有较长的过渡部件86。过渡部件72、82、84和86端止于刚未达到平面37的位置，并且它们的尾销78延伸通过此平面。一对倒刺88从基体70的每一侧横向延伸，以便将接头固定在壳体12中。
如图13和14所示，接头30包括一对相对的支撑部件94和96，它们从基体70的相对边缘延伸。正如图6中清楚地示出的，支撑部件94和96向下弯曲而与基体70形成C形断面。支撑部件94和96的深度在本实施例中约为0.060英寸，深度的选择应使支撑部件的下边缘抵靠下壁53，并且基体70的上表面抵靠上壁51，即，基体70和支撑部件94和96紧密地插装于腔室22内。支撑部件94和96的下边缘做成园角，以免损坏下壁53。另外，下边缘也可以翻卷形成盒形结构，不过，这样它可能更难以在制造过程中保持容差，并且这种结构不如C形结构强度大。应注意的是，腔室的相应上壁51和下壁53之间的距离约为0.062英寸，它大于接头的基体70的厚度。图5中清楚地示出，接头26、28、30和32的尾销78相互分开，以适应电路板中的各排孔之间的间隔。接头26具有一对支撑部件98和100，它们的长度小于支撑部件94和96的长度，而接头32具有一对支撑部件102和104，它们具有较大的长度。这些长度的选择应满足以下条件支撑部件98和100在垂直方向上位于弯部76和接头26的尾销78的中心线106的上方；支撑部件94和96在垂直方向上位于支撑部件98和100、弯部76以及接头28的尾销78的中心线108的上方；支撑部件102和104在垂直方向上位于支撑部件94和96、弯部76以及接头30的尾销78的中心线110的上方。每一接头的支撑部件从一垂直线开始向右延伸，此垂直线位于接头26的弯部76的切线的左侧，如图5和15所示，并且超过垂直方向上位于其下的接头的中心线106、108和110。按这种方式，从尾销78至壳体12的顶表面36，为每一接头的各尾销78建立了垂直的支撑结构。例如，一个支撑结构从接头26的尾销78和其弯部76开始，(从某种程度讲)沿中心线106，通过薄壁48、支撑部件98和100、薄壁50、支撑部件94和96、薄壁52、支撑部件102和104，最后通过最上面的腔室24的上壁51而到达顶表面34。相似地，其它垂直支撑结构从接头28、30和32的尾销78延伸至顶表面34。这些垂直支撑结构有效地将垂直施加到壳体12的顶表面34的插入力转移至接头26-32的每一尾销。
如图15所示，接头26-32布置成一排，与它们相应的腔室18-24对准，并被插入它们相应的腔室中图5所示的位置。腔室的尺寸这样选择，即，接头部分68将自由地滑动通过腔室到达其最终位置，此时倒刺88卡入腔室的变窄部分，从而保证了接头定位。如图16和17所示，连接器10是通过如此定位而装配至电路板112上的，即，尾销78在垂直方向上与电路板上的电镀通孔114对准，这些通孔与电路板上的电路互连。具有一个平表面118的插装工具116放置在连接器10的正上方，并下降至平表面118贴合连接器的顶表面34。工具116进一步下降，对顶表面34施加足够的力，这个力通过上述的支撑结构传递给尾销78，直到尾销78完全插入其相应的孔114。同时，如上所述，针杆58、60和62配合电路板中的相应孔，并且与其相应孔压紧配合的中间针杆62将连接器固定至电路板。
尽管在该实施例中连接器10的接头26-32是电力接头，但是采用仅具有信号接头或者具有电力和信号接头的组合结构的连接器也可以很好地实现本发明的教导。另外，尽管公开了具有两组并排布置的接头容纳腔室14和16的连接器，但本发明的教导也可以很好地应用于具有任意数量的这种腔室组的连接器。
本发明的一个重要优点是采用了一体式壳体，从而减少了部件数量和制造连接器的成本。此外，连接器如此装配至电路板上，即，接头尾销与其相应的电镀通孔压配合，这是借助于具有平支撑表面的简单工具实现的，不需要特殊的工具。另外一个优点是，接头基体的水平定向使得可以形成容纳电力接头的小体积连接器。
权利要求
1.一种电连接器，用于安装至电路板的安装表面上，并且与所述电路板上的电路相互电连接，所述连接器包括(a)一个绝缘壳体，它具有一个顶表面和一个底表面，底表面界定了一个大致平行于所述顶表面的平面，所述底表面适于安装至所述电路板的所述安装表面，所述壳体具有多个在其内形成的分离的腔室，这些腔室垂直地叠置于所述顶表面和底表面之间，并由较薄的壁分割开，因此每一腔室具有一个上壁和一个下壁；(b)多个接头，其中一个设置在一个相应的所述腔室中，每一所述接头具有一个基体、一个从所述基体的端部延伸的接头部分以及一个过渡部件，此过渡部件从所述基体的相对端与所述平面成直角延伸，并在一个弯部处与所述基体相连，所述基体的与所述弯部靠近的一部分与其相应的腔室的所述上壁配合，其中部分所述接头中的每一个具有一个支撑部件，支撑部件从接头基体延伸至与其相应腔室的所述下壁配合，以在所述上壁和下壁之间提供一个垂直支撑结构，所述支撑部件是如此设置的，即，每一所述过渡部件的纵轴延伸通过一个所述下壁、支撑部件和垂直方向上方的每一腔室的上壁，由此在所述顶表面和每一所述过渡部件之间确定一个垂直支撑结构，以将所述过渡部件插入至与所述电路板配合。
2.根据权利要求1的连接器，其中每一所述接头的所述基体大致是平的，并且平行于所述平面。
3.根据权利要求1的连接器，其中所述支撑部件包括两个部分，这两个部分从所述基体的相对侧延伸达到与其相应的腔室的所述下壁的所述配合。
4.根据权利要求1的连接器，其中每一所述接头的所述支撑部件在垂直方向上设置在所有位于其下的腔室中的接头的所述过渡部件上方。
5.根据权利要求1的连接器，其中每一所述过渡部件包括一个后部，此后部从所述弯部延伸并终止于至少一个焊接尾销，所述焊接尾销适于伸入所述电路板上的一个孔并与其压配合。
6.根据权利要求5的连接器，其中部分所述接头的每一所述后部包括在其中形成的加强筋，所述加强筋相对于所述平面垂直设置。
7.根据权利要求6的连接器，其中所述电路板上的所述孔具有与所述电路板上的电路互连的导电表面，所述焊接尾销在处于所述孔中时适于与所述导电表面进行电接触。
全文摘要
本发明公开了一种电连接器(10)，它具有一体的壳体(12)、在壳体中按两个垂直排列组(14，16)并且每组有四个腔室的方式布置的多个腔室(18，20，22，24)、以及设置在每一腔室中的接头(26，28，30，32)。每组中的腔室由壳体中的薄壁(48，50，52)分隔。每一接头具有一个用于与相配合的连接器配合的接头端(68)和一个尾销(78)，此尾销从接头伸出并与连接器的安装表面(36)成直角。部分接头(28，30，32)具有支撑部件(94，96，98，100，102，104)，支撑部件从接头延伸至与腔室的下壁(53)配合，而接头的上表面与腔室的顶壁(51)配合。从尾销(78)通过支撑部件和薄壁(48，50，52)至连接器壳体的顶表面(34)建立了一个支撑结构。这容许通过在壳体的顶表面上直接施加插入力而将连接器(10)安装至电路板(12)。
文档编号G01S13/00GK1156521SQ95194854
公开日1997年8月6日 申请日期1995年5月19日 优先权日1994年6月24日
发明者M·E·包曼, R·S·科雷尔, D·E·迪林格, D·L·凯米克, T·L·科克 申请人:惠特克公司