多自由度大容差圆形自浮动连接器制造技术

本实用新型专利技术提供了多自由度大容差圆形自浮动连接器，包括能够相互对接的浮动插头和固定插座，浮动插头包括插头外壳、卡圈、挡圈、浮动套、浮动外壳，插头外壳外圈套装有浮动套，浮动套滑动安装在浮动外壳的内腔中，浮动外壳一端设置有挡环，浮动套与挡环之间设置有波纹弹簧，挡圈通过卡圈固定安装在浮动外壳的另一端，插头外壳外圈设置有法兰盘，法兰盘限制在挡圈与浮动套之间，浮动套在波纹弹簧的弹力作用下抵靠在法兰盘上。本实用新型专利技术提供了多自由度大容差圆形自浮动连接器，通过结构和弹力设置优化，提高了浮动容差范围，满足空间对接技术要求快速发展的需求。

【技术实现步骤摘要】
多自由度大容差圆形自浮动连接器
本技术属于电连接器
，具体涉及多自由度大容差圆形自浮动连接器。
技术介绍
空间站用电连接器，由于空间站设备长期处于失重状态，在对接时两对接端子稳定性较差，常常出现平移、偏转等对接偏差，如图1所示，对接时的对准差包括△α(绕X轴的转动角度)、△β(面板间允许的转动角度)、△ρ(沿Y、Z轴所在平面的平移运动距离，即面板间平移距离)、△X(沿对接轴向的超行程量)，需要设计专用的容差导向结构来补偿上述对准差，如公开号为CN107887758A的中国专利提供了一种六自由度浮动连接器，包括两部分：浮动插头、固定插座。包含有插头壳体(相当于插头外壳)、套筒(相当于浮动套)、挡圈、卡圈、压环(相当于衬套)、推杆(相当于弹簧帽)、小弹簧(相当于弹簧)、退让弹簧、法兰(相当于浮动外壳)、插座壳体等零件。浮动插头的卡圈将挡圈、套筒、退让弹簧固定在法兰内。在套筒上分前后两排各均布有4个台阶孔，台阶孔内设置有推杆和小弹簧，套筒外的压环压缩小弹簧，并将推杆压在插头壳体外圆的圆弧凹坑内，插头壳体台阶位于挡圈与套筒之间的空隙内，通过插头插合端的圆锥倒角、外键与插座插合端的圆锥孔和键槽的配合，实现插合时壳体导向和键定位，具有X、Y、Z向位移及旋转的六自由度浮动功能，及未插合状态下的归中复位功能，但是通过弹簧推动推杆抵靠插头壳体的结构同时实现△α、△β和△ρ容差，使得三者的容差能力相互制约，如图2所示，在插头壳体(相当于插头外壳1)绕X轴转动时，插头壳体的圆弧凹坑将顶着推杆(相当于弹簧帽8)回退，当推杆完全退出圆弧凹坑，将引起插头壳体脱出，进而导致插头壳体绕X轴的转动方向定位失效，无法实现对接甚至错位对接损坏连接器导致严重事故的情况，为了避免上述情况，推杆的回退行程必须小于圆弧凹坑深度，现有技术中插头壳体壁厚仅1.65mm，圆弧凹坑深度仅1.2mm，考虑安全余量，推杆的回退行程只能控制在0.9mm～1mm水平，导致板间平移水平仅为△ρ＝0.9mm～1mm，同时法兰与套筒通过键槽配合定位，套筒与法兰相对固定，而推杆压在插头壳体外圆的圆弧凹坑内，推杆又限制在套筒中，导致插头壳体绕X轴的转动幅度较小，只能实现△α＝±0.9°的转动范围；同样对于△β而言，板间平移水平限制再加上推杆的转动能力限制，导致板间偏转水平仅为△β＝±0.9°；同时挡圈和法兰之间的轴向间距也未进行优化设计，导致现有技术轴向的超行程量水平仅为△X＝1.5mm，现有技术的参数水平限制了空间站对接技术的发展，特别是△α过小，无法满足空间对接技术要求快速发展的需求。另外，浮动插头和固定插座在对接时，对接设备所提供的力远大于浮动插头和固定插座的插合力，在出现插合方向偏斜时，容易憋劲使得插合力快速增加远超设计范围，现有技术小弹簧弹力未进行匹配性优化设计，导致转向响应慢，轻则出现导向结构划伤，影响使用寿命，重则导致电连接器损坏，造成严重损失；同时退让弹簧弹力也未进行匹配性优化设计，若退让弹簧弹力过小，在对接时容易出现还未插合，浮动插头就开始后退，导致接触不良，严重影响信号的传递；若退让弹簧弹力过大，在偏斜对接时出现浮动插头不后退进行让位，浮动插头缺乏足够的空间调整对接姿态，容易憋劲导致插合力快速增大，存在损坏电连接器的风险。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了多自由度大容差圆形自浮动连接器，通过结构和弹力设置优化，提高了浮动容差范围，满足空间对接技术要求快速发展的需求。本技术通过以下技术方案得以实现：多自由度大容差圆形自浮动连接器，包括能够相互对接的浮动插头和固定插座，浮动插头包括插头外壳、卡圈、挡圈、浮动套、浮动外壳，插头外壳外圈套装有浮动套，浮动套滑动安装在浮动外壳的内腔中，浮动外壳一端设置有挡环，浮动套与挡环之间设置有波纹弹簧，挡圈通过卡圈固定安装在浮动外壳的另一端，插头外壳外圈设置有法兰盘，法兰盘限制在挡圈与浮动套之间，浮动套在波纹弹簧的弹力作用下抵靠在法兰盘上，利用波纹弹簧良好的压缩行程，提高轴向的超行程容差，同时波纹弹簧端面平整，能够平稳地支撑浮动套，结构旋转对称，受力均匀，延长连接器使用寿命；所述法兰盘上开设有圆周均布的扇环凹槽，浮动套上对应扇环凹槽位置设置有凸键，凸键插入凹槽中，且凸键与扇环凹槽之间存在一段间隙，使得插头外壳能够相对浮动套转动一定角度，提高△α的转动范围，提高绕X轴转动方向的容差能力，降低了该方向上空间对接的准度要求，使得空间对接更加容易。为了实现面板间转动及平移容差，所述浮动套上分前后两排圆周均布有若干台阶孔，插头外壳外圈上对应台阶孔位置设置有圆弧凹坑，台阶孔内设置有弹簧帽和弹簧，浮动套外圈套装有衬套，弹簧一端抵靠住衬套，弹簧另一端推动弹簧帽抵靠在圆弧凹坑内，在插头外壳受到偏转力时，插头外壳能够抵靠住前排弹簧帽，并压缩后排弹簧帽进行转动，以弥补面板间转动的偏差，同时也能够同时挤压两排弹簧帽实现平移；在外力撤去后，两排弹簧帽在弹簧弹力作用下推动插头外壳恢复到中心位置。进一步地，所述台阶孔与弹簧帽为间隙配合，台阶孔在浮动套内侧孔口设置有第一圆角，弹簧帽包括帽身和帽沿，帽沿外圈设置有第二圆角，帽身外圈与帽沿的连接处设置有让位槽，让位槽远离帽沿一侧槽壁设置为斜面，在插头外壳受力绕X轴转动时，提高弹簧帽的扭转幅度，同时确保弹簧帽在台阶孔中转动顺畅，避免卡塞，同时弹簧帽扭转后，斜面将抵靠在第一圆角上，同时弹簧的弹力推动弹簧帽抵靠住圆弧凹坑，对接的偏转外力也作用于插头外壳使其抵靠住弹簧帽，对弹簧帽回退形成限位，有效限制弹簧帽回退，确保插头外壳相对浮动套绕X轴转动3.6°后，弹簧帽依然抵靠在圆弧凹坑中，为△α实现±3.6°的容差范围打下基础，同时将打破了弹簧帽扭转能力对△β的转动范围的限制，将△β的转动范围提高到±1.5°，并且打破了弹簧帽回退行程对板间平移△ρ的限制，当只存在板间平移时，平移距离能够超出圆弧凹坑的深度，当存在△α或△β容差时，弹簧帽发生扭转，斜面将抵靠在第一圆角上，对弹簧帽形成有效限位，始终保持弹簧帽抵靠在圆弧凹坑中，避免了插头外壳转动使弹簧帽脱出圆弧凹坑的风险；外力撤除后，弹簧帽的帽沿在弹簧弹力作用下与台阶孔贴平，带动插头外壳恢复到中心位置。进一步地，所述凸键由中心位置向两侧转动角度范围为±3.6°，配合弹簧帽的扭转幅度，实现插头外壳能够相对浮动套绕X轴转动角度范围为±3.6°，相比现有技术±0.9°的转动范围提高了3倍。所述插头外壳外圈与浮动套内圈、挡圈内圈间距均为2.5mm，插头外壳外圈与挡环内圈间距大于等于2.5mm，在保证各零部件结构强度的情况下，尽可能提高插头外壳的活动空间，将面板间平移距离△ρ提高到2.5mm，相比现有技术△ρ的容差能力提高了150％。所述法兰盘与挡圈贴合时，浮动套与挡环之间的距离为3mm，将轴向的超行程量△X的容差能力提高到3mm，相比现有技术1.5mm提高了一倍。所述固定插座包括插座外壳，插座外壳的对接端设置有第一锥面，插头外壳对接端设置有第二锥面，第一锥面的顶角比第二锥面的顶角大2°，在对接过程中，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多自由度大容差圆形自浮动连接器，其特征在于：包括能够相互对接的浮动插头和固定插座，浮动插头包括插头外壳(1)、卡圈(2)、挡圈(3)、浮动套(4)、浮动外壳(5)，插头外壳(1)外圈套装有浮动套(4)，浮动套(4)滑动安装在浮动外壳(5)的内腔中，浮动外壳(5)一端设置有挡环(501)，浮动套(4)与挡环(501)之间设置有波纹弹簧(7)，挡圈(3)通过卡圈(2)固定安装在浮动外壳(5)的另一端，插头外壳(1)外圈设置有法兰盘(101)，法兰盘(101)限制在挡圈(3)与浮动套(4)之间，浮动套(4)在波纹弹簧(7)的弹力作用下抵靠在法兰盘(101)上，/n法兰盘(101)上开设有圆周均布的扇环凹槽(102)，浮动套(4)上对应扇环凹槽(102)位置设置有凸键(401)，凸键(401)插入扇环凹槽(102)中，且凸键(401)与扇环凹槽(102)之间存在一段间隙。/n

【技术特征摘要】
1.多自由度大容差圆形自浮动连接器，其特征在于：包括能够相互对接的浮动插头和固定插座，浮动插头包括插头外壳(1)、卡圈(2)、挡圈(3)、浮动套(4)、浮动外壳(5)，插头外壳(1)外圈套装有浮动套(4)，浮动套(4)滑动安装在浮动外壳(5)的内腔中，浮动外壳(5)一端设置有挡环(501)，浮动套(4)与挡环(501)之间设置有波纹弹簧(7)，挡圈(3)通过卡圈(2)固定安装在浮动外壳(5)的另一端，插头外壳(1)外圈设置有法兰盘(101)，法兰盘(101)限制在挡圈(3)与浮动套(4)之间，浮动套(4)在波纹弹簧(7)的弹力作用下抵靠在法兰盘(101)上，
法兰盘(101)上开设有圆周均布的扇环凹槽(102)，浮动套(4)上对应扇环凹槽(102)位置设置有凸键(401)，凸键(401)插入扇环凹槽(102)中，且凸键(401)与扇环凹槽(102)之间存在一段间隙。


2.如权利要求1所述的多自由度大容差圆形自浮动连接器，其特征在于：所述浮动套(4)上分前后两排圆周均布有若干台阶孔(402)，插头外壳(1)外圈上对应台阶孔(402)位置设置有圆弧凹坑(103)，台阶孔(402)内设置有弹簧帽(8)和弹簧(9)，浮动套(4)外圈套装有衬套(6)，弹簧(9)一端抵靠住衬套(6)，弹簧(9)另一端推动弹簧帽(8)抵靠在圆弧凹坑(103)内。


3.如权利要求2所述的多自由度大容差圆形自浮动连接器，其特征在于：所述台阶孔(402)与弹簧帽(8)为间隙配合，台阶孔(402)在浮动套(4)内侧孔口设置有第一圆角(403)，弹簧帽(8)包括帽身(801)和帽沿(802)，帽沿(802)外圈两端均设置有第二圆角(803)，帽身(801)外圈与帽沿(802)的连接处设置有让位槽(804)，让位槽(804)远离帽沿(802)一侧槽壁设置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雪松，刘贲，王荣飞，勾红璋，余贵龙，
申请(专利权)人：贵州航天电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：贵州;52