阅读说明：本技术 一种密封性良好且易拔插的电连接装置 (Electric connection device with good sealing performance and easy pulling and inserting ) 是由 王定森 于 2020-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种密封性良好且易拔插的电连接装置,包括能够相互插接的第一连接组件和第二连接组件,第一连接组件具有插杆,第二连接组件具有插接孔道,插接孔道中移动装配有绝缘密封杆,插杆可插入插接孔道中,与插接孔道电连接。本发明通过将绝缘密封杆的后端部设置在与外界连通的环境中,实现了良好的母针内外的压力平衡,基于绝缘密封杆可移动密封的基础上,绝缘密封杆的后端部联动设置滑块,并设置耦接配合结构使滑块与第一连接组件形成联动关系,达到公母插拔出时的密封。另外,本发明还提供有快插模块、解锁结构和操纵机构,便于水下的手工插拔或ROV(水下机器人)拔插。(The invention relates to an electric connecting device with good sealing performance and easy plugging, which comprises a first connecting component and a second connecting component which can be plugged with each other, wherein the first connecting component is provided with an inserting rod, the second connecting component is provided with an inserting hole, an insulating sealing rod is movably assembled in the inserting hole, and the inserting rod can be inserted into the inserting hole and is electrically connected with the inserting hole. According to the invention, the rear end part of the insulating sealing rod is arranged in an environment communicated with the outside, so that good pressure balance inside and outside the female pin is realized, and on the basis of movable sealing of the insulating sealing rod, the rear end part of the insulating sealing rod is provided with the sliding block in a linkage manner, and the sliding block and the first connecting assembly form a linkage relationship by arranging the coupling matching structure, so that sealing when the male pin and the female pin are pulled out is realized. In addition, the invention also provides a quick plug module, an unlocking structure and an operating mechanism, which are convenient for manual underwater plugging or ROV (underwater robot) plugging.)

一种密封性良好且易拔插的电连接装置

技术领域

本发明涉及一种电连接装置，具体涉及一种密封性优异且压力平衡好、易拔插的水下连接器。

背景技术

水下连接器通常应用在深水等特种环境中，具有水下插拔功能的水下连接器必须保证连接器公母插触点在插和拔的过程中都实现与外部介质的密封隔离，以免造成短路。一种常规的密封方案是在母针内装有密封杆，以公针推动密封杆运动，从而无间隙地逐渐***到母针中，直至与母针触点接触；常规技术中，母针所处的腔室通常是密闭的，而在深水高水压的环境下，密闭的母针端与公针端在插拔时如果内外压力不平衡，则插拔将十分困难，因此常规技术中会设置油囊来保证压力平衡，但油囊的成本极高，不适宜大规模推广和应用，并且当面市面上的各种连接器，都还普遍存在密封性差的问题。

发明内容

因此，针对上述问题，本发明提出一种密封性良好且易拔插的电连接装置。

本发明采用如下技术方案实现：

本发明提出一种电连接装置，包括能够相互插接的第一连接组件和第二连接组件，第一连接组件和第二连接组件分别具有至少一组实现电连接的插杆和与之外形匹配的孔道，以第一连接组件和第二连接组件各自的插接端为各自的前端，孔道中沿前后方向移动装配有绝缘密封杆，以插杆***孔道中，并推动绝缘密封杆沿孔道向后滑动，从而插杆与孔道实现电连接，其特征在于：第二连接组件的孔道自其前端向后延伸分别为第一绝缘密封段、第一导电连接段和第二绝缘密封段，绝缘密封杆的长度满足能够与孔道的第一绝缘密封段和第二绝缘密封段同时密封配合，第二连接组件在第二绝缘密封段后端形成与外界连通的腔室，绝缘密封杆的后端处于腔室中，

第二连接组件还包括线性滑动机构，线性滑动机构包括滑块和滑轨，滑轨位于所述腔室，绝缘密封杆的后端联动连接于滑块，第一连接组件和滑块具有一耦接配合机构，在第一连接组件和第二连接组件进行相互插接时，借由耦接配合机构使第一连接组件和滑块建立耦合连接，并在第一连接组件和第二连接组件拔出时，借由耦接配合机构使第一连接组件同步带动滑块向前端线性滑动，从而驱使绝缘密封杆在孔道中移动复位。

其中，为保证可靠性，在一个实施例中，所述耦接配合机构是由弹性卡销与卡槽构成的弹性卡接机构。

其中，基于制造以及安装考虑，在一个实施例中，第一连接组件上设有弹性卡销，滑块上设有能与弹性卡销卡接配合的卡槽。

其中，为保证可靠性，在一个实施例中，弹性卡销对应向后的滑动方向具有第一斜导面，从而在滑轨的前端，弹性卡销借由第一斜导面滑入滑块的卡槽以建立第一连接组件和滑块的耦合连接。

其中，为实现快速解锁功能，在一个实施例中，第二连接组件还包括可前后滑动设置的解锁环，解锁环在对应滑块的位置开设有前后延伸的、用于给弹性卡销进行让位的让位槽，让位槽前端具有用于解除弹性卡销和卡槽卡接配合的解锁斜坡，弹性卡销对应向前的滑动方向具有与解锁斜坡相配合的解锁斜导面，解锁环向后滑动时，借由解锁斜坡顶起解锁斜导面以解除第一连接组件和滑块的耦合连接，解锁环后端设有弹性复位元件，弹性复位元件为解锁环提供向前的弹性恢复力。

其中，为确保解锁的稳定性，在一个实施例中，解锁斜坡包括在前后方向上错位的第一解锁斜坡和第二解锁斜坡；在第一解锁斜坡和第二解锁斜坡的移动路径上，弹性卡销的解锁斜导面包括分别与第一解锁斜坡和第二解锁斜坡相对应的第二斜导面和第三斜导面；解锁环向后滑动时，先由第一解锁斜坡顶起第二斜导面，使弹性卡销预解锁，再由第二解锁斜坡顶起第三斜导面，使弹性卡销完全解锁。

其中，为提高密封性能，在一个实施例中，第一绝缘密封段和第二绝缘密封段中分别具有朝孔道的径向向内凸起的至少一个用于与绝缘密封杆或插杆形成径向抵触密封的凸环，凸环与第一绝缘密封段或第二绝缘密封段为一体成型的由弹性体材质制成。

其中，为提高密封性能，在一个实施例中，绝缘密封杆为由弹性体材质包胶的杆状件。

其中，为提高密封性能，在一个实施例中，插杆自其前端起向后延伸有第二导电连接段以及包裹有弹性体材质的第三绝缘密封段，第一连接组件和第二连接组件进行插接时，插杆推动绝缘密封杆沿孔道向后滑动，其第一导电连接段与第二导电连接段接触实现电连接，其第三绝缘密封段取代绝缘密封杆与第一绝缘密封段上的凸环密封。

其中，为提高密封性能，在一个实施例中，插杆前端的端面形状与绝缘密封杆的前端的端面形状相互配合。

其中，基于安装以及制造考虑，在一个实施例中，第二连接组件包括第二壳体，以及固定设置在第二壳体中的安装体，安装体由弹性体材质制成，孔道设置在安装体的前端，安装体在孔道的后端具有半开放的槽型让位空间，对应让位空间在第二壳体上具有行程限定的滑槽，滑块可滑动地设置在滑槽中，并由滑槽限制出滑动行程，让位空间和滑槽形成所述的腔室。

其中，为加强孔道与插杆的良好接触，在一个实施例中，安装体前端与第二壳体形成有安装间隙，在安装间隙中大致对应第二导电连接段前后方向上的位置，于安装体表面固定连接有大致前后延伸呈片状、且在后端翘起的弹片，在第一连接组件上设有压紧件，当第一连接组件和第二连接组件插接在一起时，压紧件能够***到安装间隙中，并将弹片翘起一端大致朝孔道径向向内的方向推抵。

其中，为方便操作解锁环，以及便于拔插操作，在一个实施例中，第二连接组件还包括可前后滑动地套置在第二壳体上的解锁环，以及还包括与解锁环联动连接的操纵机构，操纵机构上具有易于施力的施力部位。

本发明具有以下有益效果：本发明通过将绝缘密封杆的后端部设置在与外界连通的环境中，实现了良好的母针内外的压力平衡，基于绝缘密封杆可移动密封的基础上，绝缘密封杆的后端部联动设置滑块，并设置耦接配合结构使滑块与母插形成联动关系，达到公母插拔出时的密封。另外，本发明还提供有快插模块、解锁结构和操纵机构，便于水下的手工插拔或ROV(水下机器人)拔插。

附图说明

图1是实施例1中连接器的立体图；

图2是实施例1中连接器的示意图(俯视，角度一)；

图3是图2中A-A处的剖视图；

图4是实施例1中母针、绝缘密封杆以及滑块的装配示意图；

图5是实施例1中母针的示意图；

图6是实施例1中绝缘密封杆的示意图；

图7是实施例1中凸环设置位置的示意图；

图8是实施例1中插接孔道的示意图；

图9是实施例1中滑块的示意图(角度一)；

图10是实施例1中滑块的示意图(角度二)；

图11是实施例1中公插的立体图(其一)；

图12是实施例1中公插外壳的示意图；

图13是实施例1中包胶体的示意图；

图14是实施例1中解锁环的示意图；

图15是实施例1中卡块的示意图(角度一)；

图16是实施例1中卡块的示意图(角度二)；

图17是实施例1中公针处于***的初始位置(或拔出的临界位置)的示意图；

图18是实施例1中公针处于插合位置的示意图；

图19是实施例1中公针金属部以及塑胶部的示意图；

图20是实施例1中卡扣的示意图；

图21是实施例1中连接器的示意图(俯视，角度二)；

图22是图21中B-B处的剖视图；

图23是实施例1中公插的立体图(其二)；

图24是实施例1中公插的剖视图(示出操纵机构的装配位置)；

图25是实施例1操纵环与解锁环卡紧装配的示意图；

图26是实施例2中滑块的示意图；

图27是实施例2中连接器的剖视示意图；

图28是另一种可替代的操纵环的结构的示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1：

参阅图1和图3所示，作为本发明的优选实施例，提供一种连接器，包括可以对接配合在一起的公插2和母插1，在公插2上具有数个母针20，母插1上具有数个公针10，在公插2和母插1对接在一起时，公针10能够***母针20中，并与母针20配合接触，完成公插2和母插1的电连接。具体地，公插2包括一公插外壳22，参阅图11和图12，公插外壳22是具有圆柱形内腔的筒型结构，其外周表面开设有第一滑槽222，该第一滑槽222与公插外壳22的内腔连通。参阅图11和图13，一包胶体21固定设置在公插外壳22内部，作为母针20的安装体，以公插2与母插1各自的插接端为前端，于包胶体21的前端在前后方向开设有导向孔211，导向孔211在包胶体21上设有对称的四个，对应每个导向孔211的位置，于包胶体21的中段设有让位槽213，该让位槽213为滑块26的安装以及运动进行让位，并与第一滑槽222共同形成与公插2外界连通的腔室，包胶体21固定设置在公插外壳22内部时，让位槽213与第一滑槽222的位置相对应。

配合参阅图3-5，母针20嵌设在包胶体21内，母针20包括位于后端的接线端202(接电线、信号线等)，以及前端的接触配合端，该接触配合端具有一母针插孔201，用于与公针10配合接触实现电连接，参阅图8，母针20的接触配合端嵌设在包胶体21导向孔211的中段位置,母针插孔201和其前后两端的导向孔211(211＇)共同形成匹配公针10外形的插接孔道300，一尺寸与插接孔道300相匹配的绝缘密封杆25***到插接孔道300中，从而将母针插孔201填充密封；参阅图7和图13，母针插孔201的前方以及后方的导向孔211和导向孔211＇中，分别设置有两组朝导向孔211径向向内凸起的凸环，每组凸环包含有四个结构相同的凸环212，该凸环212与包胶体21是一体成型的塑胶材料，具备良好的力学弹性，由凸环212在径向上压紧绝缘密封杆25或者公针10，形成密封圈结构，提高母针插孔201前方以及后方的密封效果。

如图6所示，绝缘密封杆25大致是一包胶的杆状件，以保证绝缘效果和密封性能，同时参阅图3，公针10前端是一凸面，而绝缘密封杆25的前端是匹配公针10的凸面的凹面；绝缘密封杆25的后端具有第一配合部251，该第一配合部251与滑块26配合，从而使绝缘密封杆25与滑块26能够在公插2的轴向上联动连接，本实施例中该第一配合部251是一插块结构，而滑块26则具有与之配合的插槽结构；绝缘密封杆25上包括前段253和后段252，参阅图3，在公插2和母插1未插接时，前段253和后段252分别处于导向孔211和导向孔211＇中，且分别与导向孔211导向孔211＇中的凸环212形成径向的抵触密封。参阅图9-10，滑块26是一块状结构，包括一基体部261，滑块26安装在第一滑槽222中，并在第一滑槽222中来回滑动，滑块26还具有第二配合部263(即上述插槽结构)，用于与绝缘密封杆25上的第一配合部251配合连接，以及基体部261上还具有一卡孔262，用于与母插1外壳上的卡块15相配合。

请参阅图3，母插1包括母插外壳11，在母插1内具有公针10，该公针10是匹配母针20数量与位置的具有四个，在母插外壳11靠近其前端的位置上设有卡块15，具体地，在母插外壳11靠近其前端的位置上固定设置有卡块安装座13，卡块安装座13具有一安装内腔，卡块15通过一压簧14安装在卡块安装座13的安装内腔中，从而形成一弹性卡销结构，卡块15具有与滑块26的位置和数量相对应的四个。参阅图15-16，该卡块15是大致是一块状结构，其自由端具有大致从前至后倾斜的第一引导斜坡153，用于将卡块15引导卡入卡孔262中；还包括从后向前倾斜的第二引导斜坡151，用于被解锁环23的第二斜坡235解锁；以及包括在第一引导斜坡153后端形成的与第二引导斜坡153倾斜方向大致相同的第三引导斜坡152，用于被解锁环23的第一斜坡234解锁。

参阅图17，在公母插对接的过程中，公针10与导向孔211逐渐靠近，接着公针10的前端凸面与绝缘密封杆25的前端凹面相接触，由于二者是相配合的球面，在公针10***过程中，将绝缘密封杆25上的凹面内的液体或气体等介质从凹面底端到最前端逐步挤出，保证公针10与绝缘密封杆25间密闭并且不残留介质。随着公插2的***，卡块15也落入到滑块26上的卡孔262中，形成一弹性卡接机构。继续***，如图18，则公针10最终***到母针插孔201中，与母针20的触点接触，实现电连接。在整个公针10***母针20的过程中，由于绝缘密封杆25的存在，使得母针20插孔始终是被密封的，公针10与绝缘密封杆25、插接孔道300也不存在间隙。另外，参阅图19，公针10包括前段的金属部101以及后段的塑胶部102，该塑胶部102是在公针10后段包裹上塑胶，在公针10***母针20时，该塑胶部102取代原先金属材质的公针10与母针插孔201前方的凸环212接触配合，相比于硬质的金属材质与柔性的塑胶材质接触而言，都是弹性体的塑胶材质配合接触更能提高密封性能，而由于绝缘密封杆25被向后推动，使得绝缘密封杆25的前段253取代后段252与母针插孔201后方的凸环212保持接触配合(绝缘密封杆25表面也是包胶的柔性材质)，以进一步加强母针20与公针10接触的触点部位前后的密封。

本实施例中，在保证了母针插孔201前后的密封性的基础上，包胶体21在插接孔道300的后端形成了与外界连通的腔室(第一滑槽222+让位槽213)，而绝缘密封杆25的后端处于该滑动腔室中，使得母针插孔201前后与外界保持压力平衡，从而确保插接孔道300的内外压差一致，利于绝缘密封杆在孔道中顺畅的前后移动。在高压情况下(如深水环境)，能够避免因压力差过大而造成了难以拔插的问题。

在插合过程中，由公针10推动绝缘密封杆25进而取代部分绝缘密封杆25与母针20接触，由于***过程中的公针10对绝缘密封杆25的推挤作用，公针10和绝缘密封杆25的接触端始终紧密配合，此一环节的密封性能是较易实现的，但在公母插拔出时，由于公针10不再具有对绝缘密封杆25的推抵力，因此需要一驱动力，来形成对绝缘密封杆25的复位力，使绝缘密封杆25与公针10保持紧密接触，本实施例中在绝缘密封杆25后端联动连接有滑块26，并提出使母插1与滑块26形成耦合连接关系，由母插1与公插2的拔出运动来带动滑块26和绝缘密封杆25同步运动，从而达到公母插拔出时绝缘密封杆25与公针10的紧密接触。该耦合连接关系由耦接配合机构实现，本实施例中优选地，采用机械型的弹性卡接机构来实现，以保证在特种环境中良好的可靠性，在其他实施例中，也可以采用其他的母插1与滑块26的耦合形式，如磁吸连接等方案。参阅图17-18，并由上述可知，在公针10***针孔的过程中，母插外壳11上的卡块15也落入到滑块26上的卡孔262中，形成一弹性卡接机构，随着公针10的插合到位，滑块26也滑动至第一滑槽222的后端部，并由第一滑槽222的后端部限位；当公针10从母针20中拔出时(公插2和母插1相对远离运动)，由于母插外壳11上的卡块15卡接在滑块26的卡孔262中，在公插2相对远离母插1运动的过程中，卡块15抵触到该卡孔262的前端，并带动滑块26和绝缘密封杆25向公插2前端运动，则公针10和绝缘密封杆25同步地向公插2的前方(或说母插1的后方)运动，公针10前端的凸面仍然保持与绝缘密封杆25前端的凹面紧密配合，最终绝缘密封杆25复位至初始位置，并与凸环212形成母针插孔201前后的密封结构。

参阅图3，为了进一步提高公针10与母针20的良好接触，在包胶体21外周前端，对应母针插孔201的位置还设有压紧弹片27，该压紧弹片27是弹性件，该压紧弹片27大致从前至后延伸呈片状，并在后端略微翘起。参阅图3，与之对应的，在母插1上具有压紧块16，该压紧块16大致是一块状结构，配合参阅图18，在公插2与母插1对接时，压紧块16可以与压紧弹片27抵触配合，由于压紧弹片27是后端翘起的结构，压紧块16则将压紧弹片27大致朝公插2径向向内推挤，而由于压紧弹片27是设置在对应母针插孔201的位置，且包胶体21属于弹性材料，因此母针插孔201会被包胶体21朝公插2径向向内推挤，使得母针20插孔和公针10进一步紧密接触，保证触点电连接的良好。

接下来介绍母插1和公插2插拔时具体的锁定以及解锁原理。

请参阅图11和14，公插2还包括一筒型结构的解锁环23，该解锁环23套设在公插外壳22上并能沿公插外壳22的轴向来回滑动；解锁环23上具有第二滑槽231，提供让位空间以供母插外壳11上的卡块15在其中滑动，第二滑槽231前端设置有与卡块15的第三引导斜坡152以及第二引导斜坡151相配合的第一斜坡234和第二斜坡235，第二斜坡235对应第二引导斜坡151具有两个，第一斜坡234和第二斜坡235在前后方向上错位设置，当卡块15***到卡孔262中时，若要使卡块15与卡孔262接触卡接配合，则使解锁环23向后滑动，其第二斜坡235作用于卡块15的第二引导斜坡151，从而将卡块15顶起，使卡块15从卡孔262升起，卡块15预解锁，解锁环23继续滑动，第一斜坡234又将第三引导斜坡152顶起，使卡块15从卡孔262中完全脱离。本实施例中提供有两步衔接的卡块15的解锁流程，使卡块15的解锁具有阶段性，其可靠性更佳，且解锁运动更为稳定；解锁环23上还具有卡扣解锁槽232，在形成卡扣29的露出空间的同时，还用于解锁卡扣29。参阅图3，解锁环23后端设有压弹簧200，压弹簧200套设在公插外壳22上，一端可作用于解锁环23的后端，一端可作用于公插外壳22具有的凸台上，解锁环23向后滑动时，由压弹簧200提供使解锁环23向前滑动的弹性恢复力。

参阅图22和20，在公插外壳22上还固定设置有卡扣29，该卡扣29为J字型钩状卡扣，其后端的尾部具有一凸台与公插壳体配接，从而固定在外壳22的内部，配合参阅图23，其前端的钩状头部露出公插外壳22，卡扣29在公插外壳22上具有对称设置的四个。在母插1外壳内部还具有一卡扣锁紧槽12，公插2和母插1对接时，卡扣锁紧槽12与公插2上的卡扣29卡接形成锁紧；解锁时，使解锁环23向后滑动，则卡扣解锁槽232抵触到卡扣29的斜面，将卡扣29向内挤压，使之与卡扣锁紧槽12解锁。

参阅图11、22和24，为了便于驱动解锁环23滑动，同时也为了方便拔插操作，本实施例还设有操纵机构24，操纵机构24形成有施力部位以便于操作，操纵机构24包括操纵环241、操纵挡块242以及操纵杆243。操纵环241可前后滑动地套置在公插外壳22上，并与解锁环23在前后方向上联动连接，如图24，操纵环241的前端与解锁环23的后端相互嵌合；操纵环241与操纵杆243配合连接，具体地，操纵杆243内具有一滑槽2432，操纵环241可滑动地设置在该滑槽2432内，操纵杆243前端具有一止锁位2431，用于推抵带动操纵环241向后滑动，操纵杆243于公插外壳22外侧形成一可握持施力的把手结构，方便解锁的操作；操纵挡块242与操纵杆243固定连接，其具有一缩径的限位部2421，以限制操纵机构24向前运动。为便于安装，操纵环241可设置成上下分体结构(可以理解为将操纵环241沿径向剖切成两半)，安装时，由两分体从公插2的径向两侧接合拼装在公插2上；参阅图25，其中操纵环241内孔前端具有台阶2411，用于与解锁环23上的卡槽卡紧配合安装，操纵环241内孔后端也具有一台阶(未示出)，该后端台阶的作用同上述的操纵挡块242的限位部2421类似，其用于对操纵环241起向前的限位作用。

操纵环241构成了公插2的部分外壳体，在实例操作中，可以省去操纵杆243(如非水下环境中使用，则通常会没有把手结构)，直接施力作用于操纵环241来进行公插2的***以及公母插的解锁，如图28所示的，操纵环241＇套置在公插外壳上，其前端与解锁环23卡紧，从而与解锁环23联动连接；操纵环241＇后端形成一缩径的限位部，对操纵环241＇起向前的限位作用(作用与上述的限位部2421相同，可以理解为操纵挡块242一体成型在操纵环241＇上)。此结构中，操纵环241＇外表面即形成可供施力的施力部位。

本实施例在描述中，多以连接器处于水下环境为例说明，但本实施例所提供的连接也同样可以应用到防水连接器等领域。

实施例2：

本实施例提供一种连接器，其结构大体与实施例1中的连接器结构类似，不同之处在于本实施例在母插外壳11和滑块的弹性卡接机构上采用了另一套结构，具体上，实施例1中，是将弹性卡销(卡块15)结构设置在母插外壳11上，而卡槽(也就是卡孔262)设置在滑块上，与之相反地，本实施例选择将卡块结构设置在滑块上，而将卡槽设置在母插外壳11上，现结合附图做进一步说明：

参阅图26和27，并配合实施例1中的描述，滑块26＇具有卡爪弹片26＇1，该卡爪弹片26＇1是片状结构的弹性件，其从滑块26＇的基体部26＇2上斜向延伸。与之对应的，在母插外壳11上具有一滑块卡紧槽28，公母插对接时，卡爪弹片可以26＇1卡入滑块卡紧槽28内，从而形成弹性卡接机构。卡爪弹片26＇1的前方自形成一斜导面，可用于被解锁环推挤解锁。

本发明通过将绝缘密封杆的后端部设置在与外界连通的环境中，实现了良好的母针内外的压力平衡，基于绝缘密封杆可移动密封的基础上，绝缘密封杆的后端部联动设置滑块，并设置耦接配合结构使滑块与母插形成联动关系，达到公母插拔出时的密封。另外，本发明还提供有快插模块、解锁结构和操纵机构，便于水下的手工插拔或ROV(水下机器人)拔插。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出的各种变化，均落入本发明的保护范围。