《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》是貴州航天電器股份有限公司於2012年2月15日申請的專利，該專利的申請號為2012100348561，公布號為CN102570118A，授權公布日為2012年7月11日，發明人是韋文革、廖朝順、鄒作濤、李凌志。
《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》所述絞線式彈性插針，中心層的金屬絲至少具有兩根金屬絲，各層的金屬絲分別包絡成的橫截面呈圓形，相鄰層的金屬絲之間緊密貼合；至少一層金屬絲的絞制方向與其他層的金屬絲的絞制方向相反，最外層的金屬絲的絞制方向與相鄰層的金屬絲的絞制方向相反；較外層的金屬絲的螺旋角小於較內層的金屬絲的螺旋角；絞線式彈性插針的長度大於或等於最外層金屬絲的螺旋節距；最大胖點的外徑D為插針的外徑d的1.3～1.9倍；胖點跨度L為插針的外徑d的2.2～3.8倍。根據該發明，絞線式彈性插針嚙合力小，使得人工插合或分離多芯數連線器變得非常容易，可以用於多芯數的連線器中。
2016年12月7日，《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種具有絞線式彈性插針的電連線器
- 公布號：CN102570118A
- 授權日：2012年7月11日
- 申請號：2012100348561
- 申請日：2012年2月15日
- 申請人：貴州航天電器股份有限公司
- 地址：貴州省貴陽市小河區紅河路7號
- 發明人：韋文革、廖朝順、鄒作濤、李凌志
- Int.Cl.：H01R13/33(2006.01)I；H01R13/05(2006.01)I
- 代理機構：北京王景林智慧財產權代理事務所
- 代理人：王景林
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
對於具有絞線式彈性插針的電連線器，需要在絞線式彈性插針的兩端之間進行沖胖，形成“鼓肚形”的胖點，通過胖點的彈性變形與剛性的插孔相配合，從而構成電連線器的接觸對。
美國專利US3,31,9217公開了一種絞線式彈性插針（見圖1），其在核心金屬絲88的基礎上增加第二層金屬絲87，外層金屬絲86與第二層金屬絲87螺旋方向相反，外層金屬絲86、第二層金屬絲87以及核心金屬絲88的兩端分別焊接在一起，以形成兩個凸出的焊點。如圖1所示，在與剛性的插孔插合時，該唯一的一根核心金屬絲就只產生軸線的壓力或拉力，從而對“鼓肚形”的收縮、膨脹的彈性變形都起到了不希望的約束作用，因此，插拔的嚙合力很大，不能在芯數很多的連線器中套用。
美國專利US4,358,180公開了一種絞線式彈性插針（見圖2），在傳統的兩層絞線式彈性插針上進行了改進，如圖2所示，其包括內部的由三根無氧銅絲18（軟銅）絞制而成的導電部分16，和外部的由一組直徑相同的金屬絲22、24螺旋包圍的導電部分。外部7根金屬絲的25～70％由鈹銅合金成形，其餘的外部金屬絲由無氧銅成形以減少嚙合力（相當於連線器插針與插孔插合需要的力），保持最小的分離力。美國專利US4,358,180僅由兩層金屬絲構成，使得降低插拔力的努力同樣受到了限制。
貴州航天電器股份有限公司的CN101546879A提出了一種輕插拔力麻花針，其由兩層以上金屬合金絲構成，更具體地，提出了所述輕插拔力麻花針採用三層金屬合金絲構成時，第二層和第一層相互反向絞制，第三層又反向於第二層絞制，絞制完成後，經過沖胖而成，第一層採用三根金屬合金絲，第二層採用十根金屬合金絲，第三層採用十六根金屬合金絲。
然而，貴州航天電器股份有限公司發現，要真正使得插拔力的顯著變小，還需要進一步的必要技術特徵，例如，還需要確定總直徑、總橫截面積、各層根數、絲徑、節距、密貼要求、最大胖點的直徑、針徑、胖點跨度、金屬絲的螺旋角等等。
該領域的技術人員容易理解，這些參數相互之間具有明顯的約束，即任何一個參數都不能夠獨立地進行任意選擇，無法通過有限次數的常規試驗得到可實施的技術方案。
而市場上正仍然迫切需要和期待可靠性高、插拔力小、插拔方便、使用壽命長的連線器。
發明內容
專利目的
《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》的目的是提供一種具有絞線式彈性插針的電連線器，其絞線式彈性插針嚙合力小，使得人工插合或分離多芯數連線器變得非常容易，可以用於多芯數的連線器中。
技術方案
《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》特徵在於，所述絞線式彈性插針包括至少兩層金屬絲，中心層的金屬絲至少具有兩根金屬絲，較外層的金屬絲包絡較內層的金屬絲，各層的金屬絲分別包絡成的橫截面呈圓形，相鄰層的金屬絲之間緊密貼合；絞線式彈性插針的長度大於或等於最外層金屬絲的螺旋節距；最大胖點的外徑或直徑D為插針的外徑或直徑d的1.3～1.9倍；胖點跨度L為插針的外徑或直徑d的2.2～3.8倍。
優選地，至少一層金屬絲的絞制方向與其他層的金屬絲的絞制方向相反，最外層的金屬絲的絞制方向與相鄰層的金屬絲的絞制方向相反；較外層的金屬絲的螺旋角小於較內層的金屬絲的螺旋角。
優選地，中心層金屬絲的絞制螺旋角為80～84°，第二層金屬絲的絞制螺旋角為73～77°，第三層金屬絲的絞制螺旋角為65～69°。
優選地，各層的金屬絲的直徑分別相等，或各層的金屬絲的直徑都相等。
優選地，各層的金屬絲的直徑的公差為該層金屬絲公稱絲徑的±20％
優選地，各層金屬絲公稱直徑滿足：0.9d1≤d2≤1.1d1，0.9d1≤d3≤1.1d1，其中d1為第一層各根金屬絲的公稱直徑，d2為第二層各根金屬絲的公稱直徑，d3為第三層各根金屬絲的公稱直徑。
優選地，第一層金屬絲設有2～4根，第二層金屬絲設有8～12根，而第三層金屬絲設有12～18根。
優選地，第一層金屬絲設有3根，第二層金屬絲設有10根，而第三層金屬絲設有15根。
優選地，D＝1.6d，L＝3d。
優選地，各層金屬絲為無氧銅絲或鈹青銅絲。
改善效果
在2012年2月前技術中，增加絞線式彈性插針金屬絲的層數和根數，是為了將絞線式彈性插針增粗，以使插針可以通過更大的額定電流。
相反，根據該發明，在所述絞線式彈性插針直徑不變的情況下，將傳統的兩層絞線式彈性插針改進為三層或更多層，同時增加外層金屬絲的根數，並減小所有金屬絲的直徑，以獲得嚙合力更小的絞線式彈性插針以及增加傳導電流的橫截面積。
根據該發明，所述插針的嚙合力可以大幅度下降，可用於芯數較多的連線器中，以減小連線器的插拔力；
根據該發明，所述插針的與剛性插孔插合時，由於插針的外層具有更多的接觸點，可提高插針與插孔電氣連線的有效接觸面積，提高電連線器的電氣可靠性；
根據該發明，與傳統的兩層絞線式彈性插針相比，所述插針的插拔壽命可以從行業標準規定的500次提高到5萬次甚至10萬次以上。
根據該發明，與傳統的內層僅一根的三層絞線式彈性插針相比，《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》的絞線式彈性插針的嚙合力或分離力下降40％以上，所述插針的插拔壽命同樣可以從行業標準規定的500次提高到5萬次以上。
附圖說明
圖1是根據一2012年2月前技術的絞線式彈性插針的結構示意圖；
圖2是根據另一2012年2月前技術的絞線式彈性插針的結構示意圖；
圖3是根據《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》的絞線式彈性插針的結構及參數示意圖；
圖4是在圖3中沿A-A線的橫截面剖視放大圖。
技術領域
《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》涉及具有絞線式彈性插針的電連線器，尤其是涉及一種可靠性高、插拔力小、插拔方便、使用壽命長的電連線器。
權利要求
1.《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》特徵在於：所述絞線式彈性插針包括至少兩層金屬絲，中心層的金屬絲至少具有兩根金屬絲，較外層的金屬絲包絡較內層的金屬絲，各層的金屬絲分別包絡成的橫截面呈圓形，相鄰層的金屬絲之間緊密貼合；絞線式彈性插針的長度大於或等於最外層金屬絲的螺旋節距；絞線式彈性插針的最大胖點的外徑D為插針的外徑d的1.3～1.9倍；胖點跨度L為插針的外徑d的2.2～3.8倍。
2.如權利要求1所述的電連線器，其特徵在於：所述絞線式彈性插針，至少一層金屬絲的絞制方向與其他層的金屬絲的絞制方向相反，最外層的金屬絲的絞制方向與相鄰層的金屬絲的絞制方向相反；較外層的金屬絲的螺旋角小於較內層的金屬絲的螺旋角。
3.如權利要求1所述的電連線器，其特徵在於：所述絞線式彈性插針，中心層金屬絲的絞制螺旋角為80°～84°，第二層金屬絲的絞制螺旋角為73°～77°，第三層金屬絲的絞制螺旋角為65°～69°。
4.如權利要求1所述的電連線器，其特徵在於：所述絞線式彈性插針，各層的金屬絲的直徑分別相等，或各層的金屬絲的直徑都相等。
5.如權利要求1所述的電連線器，其特徵在於：所述絞線式彈性插針各層的金屬絲的直徑的公差為該層金屬絲公稱絲徑的±20％。
6.如權利要求1所述的電連線器，其特徵在於：所述絞線式彈性插針各層金屬絲公稱直徑滿足：0.9d1≤d2≤1.1d1，0.9d1≤d3≤1.1d1，其中d1為第一層各根金屬絲的公稱直徑，d2為第二層各根金屬絲的公稱直徑，d3為第三層各根金屬絲的公稱直徑。
7.如權利要求1所述的電連線器，其特徵在於：所述絞線式彈性插針，第一層金屬絲設有2～4根，第二層金屬絲設有8～12根，而第三層金屬絲設有12～18根。
8.如權利要求7所述的電連線器，其特徵在於：所述絞線式彈性插針，第一層金屬絲設有3根，第二層金屬絲設有10根，而第三層金屬絲設有15根。
9.如權利要求1所述的電連線器，其特徵在於：所述絞線式彈性插針，D＝1.6d，L＝3d。
10.如權利要求1所述的電連線器，其特徵在於：所述絞線式彈性插針，各層金屬絲為無氧銅絲或鈹青銅絲。
實施方式
如圖3-4所示，根據《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》的絞線式彈性插針結構具有第一層金屬絲1、第二層金屬絲2、第三層金屬絲3。第二層金屬絲2包絡第一層金屬絲1，第三層金屬絲3包絡第二層金屬絲2，各層金屬絲分別包絡成圓形，相鄰層間緊密貼合，相鄰的兩層金屬絲絞制方向相反；第一層金屬絲按螺旋角82°±2°螺旋絞制而成，第二層金屬絲按螺旋角75°±2°螺旋絞制而成，第三層金屬絲按螺旋角67°±2°螺旋絞制而成；各層的金屬絲直徑分別相等，即第一層的所有金屬絲1直徑相等，第二層的所有金屬絲2直徑相等，第三層的所有金屬絲3直徑相等。
根據《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》，絞線式彈性插針的形成方式如下：由金屬絲1、2、3螺旋絞成一根足夠長的合成絲，再切斷成需要的長度，然後，將所述的金屬絲1、2、3的端部通過雷射點焊進行固定，最後在兩端之間的特定部位進行沖胖，形成胖點，用於與剛性插孔內的壁彈性相接觸，從而實現電氣連線。
要在工業上獲得套用，難點之一是絞線式彈性插針參數的選取。
根據《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》，絞線式彈性插針所涉及的參數如圖3所示，M為絞線式彈性插針的長度；D插針為胖點的胖度，即為最大胖點B的直徑；d為插針的直徑，簡稱針徑；L為胖點的跨度，即為胖點兩端間的距離；α為所絞制金屬絲的螺旋角，P為標註金屬絲的螺旋角所取的一個點。
根據《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》的絞線式彈性插針，在一個實施例中，各層金屬絲的絞制方向相同，即同為左旋或右旋；在一個實施例中，相鄰的兩層金屬絲絞制方向相反；在其他的實施例中，相鄰的兩層金屬絲絞制方向可以相同，但至少一層金屬絲絞制方向與其他層相反；在其中一個實施例中，第三層金屬絲3的纏繞方向與第二層金屬絲2、第一層金屬絲的纏繞方向相反。
在一個實施例中，各層的金屬絲的直徑分別相等，即第一層的所有金屬絲1的直徑相等，第二層的所有金屬絲2的直徑相等，第三層的所有金屬絲3的直徑相等。
在一個實施例中，各層的金屬絲的直徑允許有一定的公差，公差為該層金屬絲公稱絲徑的±20％。
在一個實施例中，設定第一層各根金屬絲的公稱直徑為d1，第二層各根金屬絲的公稱直徑為d2，第三層各根金屬絲的公稱直徑為d3，各層金屬絲公稱直徑優選滿足：0.9d1≤d2≤1.1d1，0.9d1≤d3≤1.1d1。
在其他的實施例中，各層的金屬絲均相等，即第一層的所有金屬絲1的直徑、第二層的所有金屬絲2的直徑、第三層的所有金屬絲3的直徑都相等。
第一層金屬絲1由m根按螺旋角α1螺旋絞制而成，第二層金屬絲2由n根按螺旋角α2螺旋絞制而成，第三層金屬絲3由p根金屬絲按螺旋角α3螺旋絞制而成。在一個實施例中，以上參數的選取值可以如此設定，第一層金屬絲1的根數m從2～4中選取，第二層金屬絲2的根數n可以從8～12中選取，第三層金屬絲3的根數p可以從12～18中選取；第一層金屬絲螺旋角α1可為82°±2°，第二層金屬絲螺旋角α2可為75°±2°，第三層金屬絲螺旋角α3可為67°±2°。
在一個實施例中，採用如下技術特徵的組合：m＝3，n＝10，p＝15，α1＝82°，α2＝75°，α3＝67°。在另外一個實施例中，採用如下技術特徵的組合：m＝3，n＝10，p＝16，α1＝82°，α2＝75°，α3＝67°。
在一個實施例中，胖度D選取為針徑d的1.3～1.9倍，跨度L選取為針徑d的2.2～3.8倍，優選地，D＝1.6d，L＝3d。
絞線式彈性插針的長度M與第三層金屬絲3的螺旋節距相關。如果M小於螺旋節距的二分之一，在插針的製造過程中，容易出現散絲的現象，也就是在對合成絲進行切斷工序後，外層金屬絲不能固定。最好的選擇是，M大於或等於第三層金屬絲3的螺旋節距。
絞線式彈性插針的金屬絲材料，可以選用無氧銅（軟銅）絲、鈹青銅絲、或錫青銅絲，優選無氧銅絲或者鈹青銅絲。
與傳統的內層為3根鈹青銅金屬絲，且外層為7根鈹青銅金屬絲絞線式彈性插針相比，在針徑d、胖度D、跨度L、金屬絲材料、金屬絲的表面粗糙度、表面處理、熱處理、試驗套筒均相同的情況下，《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》的絞線式彈性插針的嚙合力或分離力下降40％以上，插拔壽命可以提高到5萬次甚至10萬次以上，並且仍保持傳統的絞線式彈性插針的電氣可靠性，可以使用在芯數較多的連線器中，以減小連線器的插拔力。
比較例與測試例
將針徑d為Φ0.66的所述的絞線式彈性插針與傳統的內層為3根鈹青銅金屬絲且外層為7根鈹青銅金屬絲絞線式彈性插針分別套用於100芯的連線器中，並進行了試驗驗證，在試驗套筒等所有條件相同的情況下，連線器嚙合力、連線器分離力、接觸件分離力（即為所述插針分離力）、插拔壽命次數的檢測結果如表1所示：
表1、採用《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》所述插針的連線器與採用傳統插針的連線器試驗驗證數據對比表
連線器 | 嚙合力（牛） | 分離力（牛） | 接觸件分離力（牛） | 壽命（次） |
採用傳統插針的連線器 | 180max | 160max | 1.5max | 500 |
採用該發明所述插針的連線 | 90max | 80max | 0.8max | 50000 |
註：採用傳統插針的連線器壽命500次為GJB2446-95《外殼定位超小型矩形電連線器總規範》所要求達到的數據。
榮譽表彰
2016年12月7日，《一種具有絞線式彈性插針的電連線器》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
