專利名稱：具有組合支撐結構的電連接器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電連接器，這種電連接器安裝至電路板上，其接頭引線(lead)以直角引出連接器并延伸通過電路板上的孔。本發明尤其是涉及這樣的連接器，它以以下方式裝配至電路板上將引線與孔對準，爾后對連接器殼體的頂部施加足夠的力，從而使壓配合引線完全插入孔中。
具有與電路板上的電鍍通孔壓配合的接頭引線的連接器要以直角方式安裝至電路板上通常需借助于特殊工具。該連接器是這樣定位的其接頭引線與其相應的孔對準，工具與接頭的臺肩或其它對接表面貼合。然后將工具移向電路板的表面，促使接頭引線進入孔中，直到連接器完全定位于電路板上。1985年11月5日授予Czeschka的美國專利4550962公開了這種連接器和工具裝配方式。’962專利公開了一種具有一個兩部分式殼體和多個接頭引線的連接器，接頭引線引出于連接器殼體的第一部分的后部，并以直角朝向電路板彎曲。每一接頭引線具有兩個從接頭引線的相對側延伸的對接耳片和一個與電路板上的相應孔壓配合的尾銷。插裝工具具有與每一接頭引線的對接耳片配合的對接表面，并施力使其尾銷插入相應的孔。殼體的第二部分隨后被安裝至連接器上，以封蓋暴露的引線。這種連接器的缺點是具有分離的封蓋殼體，此封蓋殼體必須由用戶裝配，并且需要特殊的工具來實現插裝。1993年10月12日授予Pesson的美國專利5252080公開了另一種具有兩部分式殼體但不需要特殊工具裝配的連接器。’080專利教導第一連接器殼體具有從其延伸的接頭引線，這些引線直角彎曲并終止于尾銷，尾銷與其相應的電路板上的孔壓配合。第二連接器殼體中具有多個溝槽，溝槽與引線的外形非常一致，第二連接器殼體安裝至第一殼體，引線被置于其相應溝槽中。連接器的尾銷借助于一個平表面的工具插入電路板上的孔中，工具與第二殼體的頂表面配合，將它壓向電路板。第二殼體的溝槽支撐引線，尾銷被壓入其相應的孔中。這種連接器采用了一個兩部分式殼體，此殼體必須在接頭插入一個部分中的腔室中之后裝配，這就增加了制造蓋連接器的成本。另一種相關的連接器采用了一個兩部分式殼體，它公開于1993年4月6日授予Patterson的美國專利5199886中。連接器接頭的基體是相對于接頭引線的插入方向垂直設置的，即，接頭從一個邊緣至另一個邊緣的寬度是在殼體中垂直布置的。由于接頭在殼體中是安裝其邊緣設置的，殼體的總高度與接頭的邊緣-邊緣寬度直接相關。當涉及到必須承載電力的接頭時，這個邊緣-邊緣寬度顯著增加，因此連接器的高度顯著增加。
因此所需要的是這樣一種連接器，它具有一體式殼體，其中接頭是以其基體水平定位設置的，從而使連接器高度最小，并且這種連接器不需要特殊工具就可以容易地裝配至電路板上。
本發明公開了一種電連接器，它用于安裝至電路板的安裝表面并與電路板上的電路相互連接。該連接器設有一個絕緣殼體，此殼體具有一個頂表面和一個底表面，底表面界定了一個大致與頂表面平行的表面。底表面適于安裝至電路板的安裝表面上。殼體具有多個在其中形成的分離的腔室，這些腔室在頂表面和底表面之間垂直疊置并由薄壁分隔開，因此每一腔室具有一個上壁和一個下壁。多個接頭按照每一個設置于一個相應腔室中的方式布置，每一接頭具有一個基體、一個從基體的一端延伸的接頭部分以及一個引線，此引線從基體的相對端與(底表面界定的)平面成直角延伸，并在一個彎部處與基體相連。基體的與彎部靠近的一部分與其相應的腔室的上壁配合。其中部分接頭中的每一個具有一個支撐部件，支撐部件從接頭基體延伸至與其相應腔室的下壁配合，以在上壁和下壁之間提供一個垂直支撐結構。支撐部件是如此設置的，即，每一引線的縱軸延伸通過一個下壁、支撐部件和垂直方向上方的每一腔室的上壁，由此在頂表面和每一引線之間確定一個垂直支撐結構，以將引線插入至與電路板配合。
圖1、2、3和4分別是體現本發明的技術的連接器的側視圖、后視圖、正視圖和底視圖；圖5是沿圖2中的線5-5截取的剖視圖；圖6是沿圖1中的線6-6截取的剖視圖；圖7、8、9和10分別是圖1中示出的連接器殼體的側視圖、正視圖、后視圖和頂視圖；圖11是沿圖8中的線1-1截取的剖視圖；圖12是圖9中由A表示的一部分的放大示意圖；圖13和14分別是圖5中所示的接頭的側視圖和平面圖；圖15是圖1中的連接器殼體的側視圖，它示出插入殼體前的接頭；圖16和17示出圖1的連接器處于裝配至電路板的不同階段。
圖1-6示出一個電連接器10，它具有單體絕緣殼體12。殼體12包括多個用于容納接頭的腔室。這些腔室并排布置成兩個垂直的腔室組(stack)14和16，每組具有接頭容納腔室18、20、22和24。每一腔室18、20、22和24各自包括一個電力接頭插座(receptacle powercontact)26、28、30和32，如圖5所清楚示出的。
如圖7-11所示，連接器殼體12包括大致平的頂表面34和大致平的底表面36。底表面36界定了一個平面37，并且要被安裝至電路板的一個平坦安裝表面上，正如下面將要說明的那樣。每一接頭容納腔室18-24為矩形斷面，并且從前壁38開始伸向殼體12的開口后部40，因此這些腔室相互平行并且平行于底表面36和平面37。兩組腔室14和16是并排布置的，并且大致垂直于平面37，如圖8和9中所清楚地看到的。殼體包括兩個外側壁42和44以及一個中間壁46，中間壁46將從前壁38向開口端40延伸的兩組腔室14和16隔開，腔室18-24由較薄的壁48、50和52隔開，正如圖11中所清楚地看到的，由此分別在每一腔室中形成上壁51和下壁53，如圖9和12所示。每一腔室18-24具有透過前壁38的矩形開口54，此開口位于腔室的中心，用于接納相配合的連接器的桿狀接頭。一對導軌56在底表面下延伸并靠近前壁38，以被導引至相配合的連接器。兩個分開的定位針桿58和60從底表面36延伸，其尺寸適于滑動插入電路板上的定位孔中。這些針桿將連接器殼體相對于電路板精確定位，從而防止側向移動。中心針桿62從底表面36向下延伸，并位于針桿58和60之間，它由一個槽64分叉，因此這個針桿具有一定彈性。針桿62與電路板上的孔壓配合，用于將連接器10鎖定至電路板。
接頭26、28、30和32的結構是相似的，因此僅僅是接頭30在圖13和14中示出并作了說明，不過，也描述了接頭之間的任何差異。接頭30是沖壓的，并且由條帶狀薄片坯材制成，它包括一個常規的支撐條66，并具有一個插座式接頭部分68，用于與未示出的桿狀接頭配合。接頭30可以由任何合適的接頭材料制造，它包括一個基體70，基體70較平，并從接頭部分68延伸至過渡部件(72)。基體70的邊緣-邊緣寬度選擇為接頭所需的電力承載容量的函數。在本實施例中，接頭26-32各自具有一個基體70，它大約0.194英寸寬和大約0.012英寸厚，由此提供約5安培的電流承載容量。在圖13和14中示出了過渡部件(72)，其中實線是其彎曲前的平坦形狀，虛線74表示其彎曲后的形狀。彎曲后，過渡部件(72)在彎部76處與基體70相連，并且相對于基體形成直角。三個尾銷78從過渡部件(72)延伸，其形狀適于與未示出的電路板上的電鍍通孔壓配合。在過渡部件(72)中形成有三個加強筋80，以提供足夠的強度來承受將尾銷插入電路板上的相應孔所需的插入力。過渡部件(72)的長度將在接頭26、28、30和32之間改變，并且是它們相應的腔室18-24的函數。如圖5中清楚示出的，接頭26和28分別具有比過渡部件(72)短的過渡部件82和84，而接頭32具有較長的過渡部件86。過渡部件72、82、84和86端止于剛未達到平面37的位置，并且它們的尾銷78延伸通過此平面。一對倒刺88從基體70的每一側橫向延伸，以便將接頭固定在殼體12中。
如圖13和14所示，接頭30包括一對相對的支撐部件94和96，它們從基體70的相對邊緣延伸。正如圖6中清楚地示出的，支撐部件94和96向下彎曲而與基體70形成C形斷面。支撐部件94和96的深度在本實施例中約為0.060英寸，深度的選擇應使支撐部件的下邊緣抵靠下壁53，并且基體70的上表面抵靠上壁51，即，基體70和支撐部件94和96緊密地插裝于腔室22內。支撐部件94和96的下邊緣做成園角，以免損壞下壁53。另外，下邊緣也可以翻卷形成盒形結構，不過，這樣它可能更難以在制造過程中保持容差，并且這種結構不如C形結構強度大。應注意的是，腔室的相應上壁51和下壁53之間的距離約為0.062英寸，它大于接頭的基體70的厚度。圖5中清楚地示出，接頭26、28、30和32的尾銷78相互分開，以適應電路板中的各排孔之間的間隔。接頭26具有一對支撐部件98和100，它們的長度小于支撐部件94和96的長度，而接頭32具有一對支撐部件102和104，它們具有較大的長度。這些長度的選擇應滿足以下條件支撐部件98和100在垂直方向上位于彎部76和接頭26的尾銷78的中心線106的上方；支撐部件94和96在垂直方向上位于支撐部件98和100、彎部76以及接頭28的尾銷78的中心線108的上方；支撐部件102和104在垂直方向上位于支撐部件94和96、彎部76以及接頭30的尾銷78的中心線110的上方。每一接頭的支撐部件從一垂直線開始向右延伸，此垂直線位于接頭26的彎部76的切線的左側，如圖5和15所示，并且超過垂直方向上位于其下的接頭的中心線106、108和110。按這種方式，從尾銷78至殼體12的頂表面36，為每一接頭的各尾銷78建立了垂直的支撐結構。例如，一個支撐結構從接頭26的尾銷78和其彎部76開始，(從某種程度講)沿中心線106，通過薄壁48、支撐部件98和100、薄壁50、支撐部件94和96、薄壁52、支撐部件102和104，最后通過最上面的腔室24的上壁51而到達頂表面34。相似地，其它垂直支撐結構從接頭28、30和32的尾銷78延伸至頂表面34。這些垂直支撐結構有效地將垂直施加到殼體12的頂表面34的插入力轉移至接頭26-32的每一尾銷。
如圖15所示，接頭26-32布置成一排，與它們相應的腔室18-24對準，并被插入它們相應的腔室中圖5所示的位置。腔室的尺寸這樣選擇，即，接頭部分68將自由地滑動通過腔室到達其最終位置，此時倒刺88卡入腔室的變窄部分，從而保證了接頭定位。如圖16和17所示，連接器10是通過如此定位而裝配至電路板112上的，即，尾銷78在垂直方向上與電路板上的電鍍通孔114對準，這些通孔與電路板上的電路互連。具有一個平表面118的插裝工具116放置在連接器10的正上方，并下降至平表面118貼合連接器的頂表面34。工具116進一步下降，對頂表面34施加足夠的力，這個力通過上述的支撐結構傳遞給尾銷78，直到尾銷78完全插入其相應的孔114。同時，如上所述，針桿58、60和62配合電路板中的相應孔，并且與其相應孔壓緊配合的中間針桿62將連接器固定至電路板。
盡管在該實施例中連接器10的接頭26-32是電力接頭，但是采用僅具有信號接頭或者具有電力和信號接頭的組合結構的連接器也可以很好地實現本發明的教導。另外，盡管公開了具有兩組并排布置的接頭容納腔室14和16的連接器，但本發明的教導也可以很好地應用于具有任意數量的這種腔室組的連接器。
本發明的一個重要優點是采用了一體式殼體，從而減少了部件數量和制造連接器的成本。此外，連接器如此裝配至電路板上，即，接頭尾銷與其相應的電鍍通孔壓配合，這是借助于具有平支撐表面的簡單工具實現的，不需要特殊的工具。另外一個優點是，接頭基體的水平定向使得可以形成容納電力接頭的小體積連接器。
權利要求
1.一種電連接器，用于安裝至電路板的安裝表面上，并且與所述電路板上的電路相互電連接，所述連接器包括(a)一個絕緣殼體，它具有一個頂表面和一個底表面，底表面界定了一個大致平行于所述頂表面的平面，所述底表面適于安裝至所述電路板的所述安裝表面，所述殼體具有多個在其內形成的分離的腔室，這些腔室垂直地疊置于所述頂表面和底表面之間，并由較薄的壁分割開，因此每一腔室具有一個上壁和一個下壁；(b)多個接頭，其中一個設置在一個相應的所述腔室中，每一所述接頭具有一個基體、一個從所述基體的端部延伸的接頭部分以及一個過渡部件，此過渡部件從所述基體的相對端與所述平面成直角延伸，并在一個彎部處與所述基體相連，所述基體的與所述彎部靠近的一部分與其相應的腔室的所述上壁配合，其中部分所述接頭中的每一個具有一個支撐部件，支撐部件從接頭基體延伸至與其相應腔室的所述下壁配合，以在所述上壁和下壁之間提供一個垂直支撐結構，所述支撐部件是如此設置的，即，每一所述過渡部件的縱軸延伸通過一個所述下壁、支撐部件和垂直方向上方的每一腔室的上壁，由此在所述頂表面和每一所述過渡部件之間確定一個垂直支撐結構，以將所述過渡部件插入至與所述電路板配合。
2.根據權利要求1的連接器，其中每一所述接頭的所述基體大致是平的，并且平行于所述平面。
3.根據權利要求1的連接器，其中所述支撐部件包括兩個部分，這兩個部分從所述基體的相對側延伸達到與其相應的腔室的所述下壁的所述配合。
4.根據權利要求1的連接器，其中每一所述接頭的所述支撐部件在垂直方向上設置在所有位于其下的腔室中的接頭的所述過渡部件上方。
5.根據權利要求1的連接器，其中每一所述過渡部件包括一個后部，此后部從所述彎部延伸并終止于至少一個焊接尾銷，所述焊接尾銷適于伸入所述電路板上的一個孔并與其壓配合。
6.根據權利要求5的連接器，其中部分所述接頭的每一所述后部包括在其中形成的加強筋，所述加強筋相對于所述平面垂直設置。
7.根據權利要求6的連接器，其中所述電路板上的所述孔具有與所述電路板上的電路互連的導電表面，所述焊接尾銷在處于所述孔中時適于與所述導電表面進行電接觸。
全文摘要
本發明公開了一種電連接器(10)，它具有一體的殼體(12)、在殼體中按兩個垂直排列組(14，16)并且每組有四個腔室的方式布置的多個腔室(18，20，22，24)、以及設置在每一腔室中的接頭(26，28，30，32)。每組中的腔室由殼體中的薄壁(48，50，52)分隔。每一接頭具有一個用于與相配合的連接器配合的接頭端(68)和一個尾銷(78)，此尾銷從接頭伸出并與連接器的安裝表面(36)成直角。部分接頭(28，30，32)具有支撐部件(94，96，98，100，102，104)，支撐部件從接頭延伸至與腔室的下壁(53)配合，而接頭的上表面與腔室的頂壁(51)配合。從尾銷(78)通過支撐部件和薄壁(48，50，52)至連接器殼體的頂表面(34)建立了一個支撐結構。這容許通過在殼體的頂表面上直接施加插入力而將連接器(10)安裝至電路板(12)。
文檔編號G01S13/00GK1156521SQ95194854
公開日1997年8月6日 申請日期1995年5月19日 優先權日1994年6月24日
發明者M·E·包曼, R·S·科雷爾, D·E·迪林格, D·L·凱米克, T·L·科克 申請人:惠特克公司