连接器组件及其插头、插座的制作方法

1.本发明属于连接器技术领域，特别涉及一种基于typec接口的连接器组件及其插头、插座。


背景技术：

2.商用typec公头、母座由于具有正反均可插入、速率高、可替代usb2.0及3.0以及可以给设备供电等功能，一惊面世即获得大面积应用，例如目前常见各种品牌的智能手机、笔记本电脑等，这些都是商用装备。
3.军用装备与商用装备的发展是息息相关的，军用技术也常常来源于商用技术，也就是说，商用type-c公头、母座，有望应用于军用装备。但typec公头与母座对于军用装备而言具有以下缺点：如体积小、结构脆弱、不防水、公母插合锁紧力小(易无意中拔出)等，导致无法应用于军用装备。因此，目前迫切需要设计一种将商用type公头、母座升级为具有稳定头座锁紧、密封且可快插拔功能的插头及插座。


技术实现要素：

4.为解决现有技术问题，本发明提出一种连接器组件及其插头、插座，具备可靠的头座锁紧力及密封性能，且其插座既兼容常见的商用typec公头。
5.本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的连接器组件，包括相适配的插头、插座，插头包括公头数据线及前端组件，插座包括母座内接数据线及加固组件；其中公头数据线的前端设有公头，母座内接数据线的前端设有与公头适配插接的母座；加固组件包括插座壳体，插座壳体的前端侧壁设有卡槽，插座壳体内沿前后方向贯通开设有用于安装母座的容纳槽；前端组件包括连接帽组件和支撑架组件，连接帽组件包括连接帽以及安装在连接帽上的锁定件，支撑架组件包括支撑架和弹性密封垫，连接帽转动装配在支撑架前端外侧，支撑架内设有用于安装公头的内腔，弹性密封垫安装在支撑架的前端；插头与插座插合时，先使公头与母座插合，再旋转连接帽以使锁定件旋入对应的卡槽中实现头座锁紧，此时弹性密封垫与插座壳体前端面过盈抵接以实现插头与插座在插合面上的密封，同时，弹性密封垫为插头提供与插合方向相反的轴向力，能使锁定件稳定卡置在卡槽中，从而避免锁定件从卡槽中脱出，不仅实现了头座快速锁紧，还实现了锁紧状态下的稳定锁紧，尤其适用于高频振动场景。
6.进一步的，公头数据线为typec公头数据线，母座内接数据线为与公头数据线插接配合的typec母座内接数据线。
7.进一步的，插座壳体侧壁包括相对平行分布的一对防转面以及连接防转面的圆弧面，两个圆弧面分布在插座壳体相对两侧，每个圆弧面上分别设有一个卡槽；
8.支撑架的前端向前延伸设置有相对分布的延伸部，延伸部用于在头座锁紧后与防转面在径向上挡止配合，以防止公头和母座之间受到径向力。
9.进一步的，两个卡槽处于两个圆弧面所在圆的同一条直径上，且两个卡槽呈对角
线分布。
10.进一步的，卡槽的前端面从槽口向槽内依次设为引导斜面、最高点以及最低点，其中引导斜面用于引导锁定件旋入卡槽内，引导斜面后端为最高点，最高点向前端方向曲面过渡至最低点，使最高点至最低点的曲面形成用于容纳锁定件的锁槽；
11.头座锁紧时，锁定件沿着引导斜面运动，锁定件越过最高点后落入锁槽并与最低点抵接配合，实现快速旋转锁紧。
12.进一步的，加固组件还包括密封件及紧固螺母，插座壳体的后端设置法兰盘，中段设有外螺纹，外螺纹用于与紧固螺母配合实现插座的安装固定；密封件套设在插座壳体上且位于法兰盘前端面，用于在插座安装固定后与设备面板配合实现端面密封。
13.进一步的，法兰盘的前端面设有凸起，密封件具有用于避让凸起的凹槽，凸起相对于法兰盘的前端面朝前端方向延伸的高度小于密封件厚度，凸起用于限定密封件的压缩量。
14.进一步的，加固组件还包括限位块和紧固件，插座壳体的后端面设有轴向延伸的固定孔，固定孔与紧固件配合能使限位块固定在插座壳体后端，限位块固定后将母座向前顶推，使母座上的定位面ⅰ与容纳槽中的定位面ⅱ抵接，最终实现母座的轴向定位。
15.进一步的，固定孔为内螺纹孔，紧固件为与内螺纹孔配合的螺钉，限位块为l形压块，l形压块中沿轴向延伸的一端与母座的后端台阶抵接。
16.进一步的，连接帽组件还包括压环，锁定件为卡钉，卡钉安装在连接帽前端开设的卡钉安装孔内，压环套装于连接帽前端且覆盖卡钉，以实现对卡钉的径向固定。
17.进一步的，密封垫中间开设有供公头的金属插口穿出的穿装通孔，密封垫的侧壁径向向外凸设有定位键；延伸部上开设有定位孔，定位孔用于和定位键配合，以实现密封垫的安装固定。
18.进一步的，插头还包括后端组件，后端组件包括压块及压紧螺帽，压块设有两个，压块前端具有与公头塑胶体后端面轴向上挡止配合的压紧部，支撑架后端外壁具有与压紧螺帽配合的螺纹部；
19.安装公头时，先将公头装入内腔中，再把两个压块对合使其夹在公头后端连接的电缆上，然后将压块从后向前装入支撑架，最后将压紧螺帽拧紧于支撑架后端，压紧螺帽将压块向前顶推，并使压块顶压在支撑架后端，此时压紧部的前端与公头塑胶体后端面在内腔中轴向抵接，公头前端与内腔前端设置的定位台阶抵接，实现公头的轴向固定。
20.进一步的，支撑架外壁设有径向延伸的凸缘，凸缘用于与连接帽在轴向上挡止配合，以实现对连接帽组件的向前运动限位。
21.进一步的，插座壳体的前端面设有标识部，标识部位于对应卡槽的前端，从而便于判断卡槽的位置。
22.进一步的，标识部为标识槽。
23.本发明还提供一种插头，该插头为上述任一项所述的插头。
24.本发明还提供一种插座，该插座为上述任一项所述的插座。
25.借由上述技术方案，本发明的有益效果是：
26.1、本发明的连接器组件将商用typec公头、母座的优点全部保留，在现有结构的基础上升级为能军用的加固、密封、快速插拔型插头、插座，升级后的插头及插座能实现快速
插合锁紧，且锁紧力大，不易解锁，能适应高频振动环境，可有效防止无意中拔出；并且，结构强度更高，不易受到外力损坏。
27.2、与现有的typec公头、母座插合后相比，本发明的插头与插座插合后能够实现插合面的密封，不易进水、进沙，从而能够适应恶劣工况。
28.3、本发明所设计的插座，既能与商用type-c公头配合，也能与本发明所设计的插头配合。换句话说，即便本发明所设计的插头出现损坏，在作战时一时找不到备用加固型插头的情况下，如果能找到一根商用的typec公头数据线，则插上也能临时使用，因为商用数据线非常容易找到。
29.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
30.图1是现有typec公头数据线的示意图。
31.图2是现有typec母座内接数据线的示意图。
32.图3是本发明连接器组件中的插头和插座处于插合状态下的示意图。
33.图4是本发明连接器组件中的插头和插座处于未插合状态下的示意图。
34.图5是本发明连接器组件中的插座立体图。
35.图6是本发明连接器组件中的插座爆炸图。
36.图7是本发明连接器组件中插座的正视示意图。
37.图8是本发明连接器组件中插座的后视示意图。
38.图9是本发明连接器组件中插座的剖面示意图。
39.图10是本发明连接器组件中插座壳体的结构图。
40.图11是本发明连接器组件中插座壳体上的卡槽的结构图。
41.图12是本发明连接器组件中插座壳体的剖面示意图。
42.图13是本发明连接器组件中插座壳体的后视示意图。
43.图14是本发明连接器组件中的密封圈的示意图。
44.图15是本发明连接器组件中的l形压块的示意图。
45.图16是本发明连接器组件中的插头立体图。
46.图17是本发明连接器组件中的插头的正视示意图。
47.图18是本发明连接器组件中的插头的剖面示意图。
48.图19是本发明连接器组件中的支撑架立体图。
49.图20是本发明连接器组件中的支撑架剖面图。
50.图21是本发明连接器组件中的弹性密封垫立体图。
51.图22是本发明连接器组件中的连接帽组件立体图。
52.图23是本发明连接器组件中的连接帽组件剖面图。
53.图24是连接帽组件中的连接帽示意图。
54.图25是压块的立体图。
55.图26是本发明连接器组件中的压紧螺帽立体图。
具体实施方式
56.以下结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
57.连接器组件的实施例，如图1至图26，包括相适配的插头1、插座2，以插头1与插座2相对插的一端作为各自的前端，其中插头1包括公头数据线3、前端组件4、压块5以及压紧螺帽6，插座包括母座内接数据线7以及加固组件。
58.如图1，公头数据线3为现有商用typec公头数据线，使用各类品牌的智能手机用户均拥有此数据线。公头数据线3的一端为公头8，另一端为usb接头9，usb接头9可以与充电器或各种设备上的usb母座连接，公头和usb接头之间通过电缆10连接，usb接头也可以为其它结构，例如电源适配器等，本发明对此不作限制。值得说明的是，本发明目的是在如何不改变现有公头数据线结构的情况下，在不剪断电缆的前提下，对公头进行加固以实现头座稳定快速的锁紧、密封。
59.结合图2，母座内接数据线7为现有商用typec母座内接数据线，其包括母座11、刚柔印制板12和内置插头13，母座11及内置插头13均与刚柔印制板12采用焊接工艺，是成熟技术，不再赘述；内置插头13用于与设备或手机内的电路进行连接；母座11为商用产品，其内部是密封的，外部设置有密封圈111，用于与设备或手机的壳体配合进行密封，从而保证使用母座的设备或手机在该部位的密封功能。
60.在插座端，加固组件包括插座壳体14、密封件15、紧固螺母16、限位块17和紧固件18。结合图9至图12，插座壳体14由金属或硬质塑料制成，插座壳体14侧壁包括相对平行分布的一对防转面141以及连接防转面的一对相对分布的圆弧面142，从而使插座壳体在径向上的截面呈长圆形，这种长圆形的结构与typec接口的形状一致。插座壳体14前端的侧壁设置两个卡槽143，用于实现头座锁紧功能，两个卡槽分别位于插座壳体相对的两个圆弧面142上，且呈对角线分布，即两个卡槽均处于两个圆弧面所在圆的同一直径上。插座壳体14后端设置法兰盘144，中段设有外螺纹145，外螺纹145位于圆弧面142上，外螺纹145用于与紧固螺母16配合，实现插座的安装固定；即通过旋转紧固螺母使插座壳体法兰盘与设备面板相互挤压实现固定。插座壳体14内沿前后方向贯通开设有用于容纳母座的容纳槽146，为适配typec母座，容纳槽的形状设为长圆形孔。装配母座11时，typec母座内接数据线7整体从后向前插入插座壳体的容纳槽内，母座11上的定位面ⅰ112与容纳槽146中的定位面ⅱ1461轴向抵接配合时，视为安装到位，此时母座的密封圈111与容纳槽的前端内壁紧密贴合，实现密封。插座壳体14的后端面设有轴向延伸的固定孔147，本实施例中，固定孔147为内螺纹孔，紧固件18为与内螺纹孔配合的螺钉，限位块17为l形压块，l形压块可由金属或硬质塑料制成。如图8，母座安装到位后，通过螺钉将l形压块固定于插座壳体后端，此时l形压块中沿轴向延伸的一端顶住母座11的后端台阶113，从而实现母座的轴向固定，同时母座的外轮廓与容纳槽适配贴合，实现径向限位。
61.作为优选，插座壳体的法兰盘144前端面设有凸起148，凸起148向前延伸设置。密封件15套设在插座壳体14上后，密封件15置于法兰盘144前端面上，用于与设备面板配合实现端面密封功能，密封件采用与插座壳体外形相适配的橡胶垫，密封件15具有用于避让凸起148的凹槽151，凸起148用于限定密封件15的压缩量，因此凸起的高度应小于密封件厚度。在插座壳体安装在设备面板上时，凸起148与设备面板抵接，从而避免在紧固螺母与插座壳体旋接时，密封件15过度压缩。
62.由于卡槽143设置在插座壳体14侧壁，则在头座插合过程时，可能出现无法直观判断卡槽位置的情况。本实施例中，在插座壳体的前端面边缘位置设有标识部，标识部具体为标识槽149，标识槽149的分布形式与卡槽一一对应，标识槽的后端即为对应侧的卡槽所在位置，从而便于立刻判断卡槽径向位置，利于头座快速对插、锁紧。
63.结合图11，卡槽143为凸轮结构，卡槽143用于与插头的锁定件配合实现头座锁紧，卡槽与锁定件连接部分的曲线由三段组成，卡槽沿圆弧面的圆周方向上开设，用于配合径向运动的锁定件旋入或旋出；具体而言，卡槽143的前端面从槽口向槽内依次设为引导斜面1431、最高点1432以及最低点1433，其中引导斜面1431用于引导插头上的锁定件旋入卡槽，引导斜面的入口开设于圆弧面与防转面的交界处，最高点1432为卡槽的前端面最靠近后端的顶点，最高点1432向前端方向曲面过渡至最低点1433，则最高点至最低点的曲面构成用于容纳锁定件的锁槽1434，最低点用于头座锁紧状态下和锁定件配合；后文与插头配合锁紧时，再详细描述卡槽的锁紧原理。
64.如图16至图18，在插头端，前端组件4包括连接帽组件和支撑架组件；连接帽组件包括连接帽19、压环20、卡钉21，卡钉21设有两个，与卡槽一一对应；装配时，先将卡钉21沿径向装入连接帽19上开设的卡钉安装孔191内，卡钉安装孔为台阶通孔，再将压环23套装于连接帽前端，使压环覆盖卡钉，实现对卡钉的固定，卡钉的锁紧端位于连接帽的内腔中。压环与连接帽的连接形式不限于压装、螺纹连接或焊接；此外卡钉与连接帽的固定形式也不限于此，除了本实施例的结构外，也可以采用铆接式卡钉结构或其它相近结构。如图22、图23，卡钉21对称分布在连接帽的内壁，且两个卡钉处于同一直径的两端处。其它实施例中，卡钉也可以采用其它与卡槽能够锁止配合的锁定件，例如锁止凸起或锁止键或锁球，其材料可以是金属或非金属。
65.如图19、图20，支撑架组件包括支撑架22和弹性密封垫23，支撑架22的前端设置两个相对分布的延伸部222，延伸部222为朝前端方向延伸所形成的板状结构，延伸部内侧用于与插座壳体的防转面141配合，防止插座壳体与支撑架在插合后相对径向转动，实现头座锁紧后防止公头和母座之间受径向旋转方向的力，避免头座内部接触件受到径向力；防转面也可以为供延伸部轴向伸入的防转槽。支撑架22后端外壁设置螺纹部223，用于与压紧螺帽6配合。支撑架22具有用于容纳公头8的内腔221，内腔221的形状与现有公头外形相匹配，内腔相对的两侧具有相互平行设置的防转扁2211，防转扁与公头上的公头塑胶体配合，能实现公头径向防转限位。内腔221的前端设有定位台阶2212，用于限制公头8的向前运动。
66.本实施例中，压块5与压紧螺帽6组成后端组件，后端组件用于将括公头数据线3轴向限位在前端组件内，其中压块5设有两个，压块呈c形结构，压块5前端具有与现有公头塑胶体后端面在轴向上挡止配合的压紧部51。安装时，先将公头8装入支撑架的内腔221中，再把两个压块5对合使其夹在电缆上，然后将压块从后向前装入支撑架，最后用压紧螺帽拧紧于支撑架后端，从而将压块向前顶推并使压块5顶压在支撑架后端，此时压紧部51的前端压紧面与公头塑胶体后端面在内腔中相互抵接，实现公头的轴向固定。其它实施例中，压块也可以为能起对公头进行轴向压紧功能的其它形状。
67.弹性密封垫23为呈长圆形的环状结构，由具有弹性的橡胶材料制成，弹性密封垫23中间为供公头的金属插口81穿出的穿装通孔231，弹性密封垫的相对两侧壁径向向外凸设有定位键232；对应的，每个延伸部222上开设有一个定位孔2221，定位孔可以是通孔，定
位孔用于和定位键配合，实现弹性密封垫的安装固定。如图18，弹性密封垫23置于内腔的前端处。弹性密封垫23一方面可以与公头的金属插口81密封配合；另一方面，可以在头座插合时为插头提供与插合方向相反的反作用力，以维持稳定的锁紧状态，此功能后续再进行详述。
68.进一步的，支撑架22外壁上还设有径向延伸的凸缘224，凸缘224靠近支撑架的前端设置，位于防转扁外周。凸缘224用于与连接帽19内壁设置的挡台192在轴向上挡止配合，以实现对连接帽组件的向前限位；在压紧螺帽与螺纹部拧紧配合后，压紧螺帽能够实现对连接帽组件的向后方向限位。因此，连接帽组件能够沿轴向活动设置在支撑架上，且能相对于支撑架组件径向旋转。
69.本发明中插头与插座的插合过程如下：
70.先将插头的内置公头与插座的内置母座对准，然后插入插头使公头与母座插合。再将插头端的连接帽组件向前推，顺时针旋转一定的角度，使得卡钉沿着插座壳体的引导斜面运动，越过最高点后，落入最低点，实现快速锁紧。此时，密封垫刚好受到插座壳体前端面的轴向压力，一方面实现了头座对插后的密封功能，另一方面，密封垫给插头提供了背离插合方向的反作用力，使得卡钉牢牢卡置于卡槽的最低点处，即卡钉落入锁槽内，在高频振动环境下，避免卡钉越过最高点回到引导斜面上，可防止头座轻易解锁。
71.本实施例中，头座双端均是基于现有typec接口的连接器进行的形状设计，例如插座壳体的容纳槽截面呈长圆形，插头端的支撑架内腔也为与现有公头匹配的长圆形腔体结构；在其它实施例中，也可以进行结构变换，例如设计为适配常见的microusb接口的对应结构。
72.本实施例中，卡槽设有两个，卡钉对应设有两个；其它实施例中，卡槽也可以仅设置一个，或者设置三个或三个以上，但值得说明的是，若设置三个或三个以上卡槽，应保证卡槽处于同一圆周上，且卡钉的设置位置应该保证，各卡钉旋入对应的卡槽内所旋转的行程一致，方可实现多个卡钉的同步锁紧。
73.插头的实施例：
74.插头为上述连接器组件实施例中所述的插头，此处不再赘述。
75.插座的实施例：
76.插座为上述连接器组件实施例中所述的插座，此处不再赘述。
77.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。