将电子设备连接到车辆电力系统上的连接器 本发明一般涉及电气连接器，更具体说涉及将电子设备连接在车辆电力系统上的连接器。各种电子设备，包括可再充电的电池、通讯设备、音响设备、视频设备、雷达探测器和车辆清洁设备等均可连接到车辆的电力系统上。
车辆电力系统包括电源输入端子，端子的形式通常为打火机式的插座。为将电子设备连接到车辆电力系统上，通过电线连接到电子设备上的连接器被插入到打火机式插座上。不同国家生产的车辆具有直径不同的打火机式插座。现有连接器的缺点是这些连接器不能适应直径不同的打火机式插座。尽管现有的连接器可以牢固地装入到一种直径的打火机式插座中，但连接器不能牢固地装入直径相当大的打火机式插座中。结果，当与连接器连接的电子设备移动时便可能拖动连接器，将其从相当大的插座中拽出，因而使电子设备与其电源断开。
本发明的主要目的是提供这样一种连接器，这种连接器能够牢固地装入具有一定直径范围的打火机式插座。
从下面的详细说明和附图可以知道本发明其它的目的和优点。
在一个特别实施例中，上述目地是通过提供一种将电子设备连接到车辆电力系统的连接器而实现的。这种连接器包括一个空心内套管、一个空心外套管和第一与第二导电触头。该内套管形成一个空心管口，该管口位于内套管的远端并通向内套管的内部。第一导电触头可滑动地装在管口内并可在伸出位置和压入位置之间滑动。在伸出位置时，第一触头凸出于管口，而在压入位置时，第一触头基本上位于管口内。第一触头受到朝向伸出位置的弹簧的偏压。第二触头装在内套管的侧壁上。外套管可滑动地套在内套管上，并可以在前方位置和缩回位置之间移动。外套管在其远端部至少形成一个锁定指状物，该指状物沿圆周方向离开第二触头安置。内套管形成一个斜坡，用于在外套管从缩回位置向前方位置移动时使锁定指状物沿横向向外移动。
图1a是实施本发明的连接器的透视图；
图1b是图1a所示连接器的另一透视图，示出连接器插入打火机式插座；
图2是图1a所示连接器的分解透视图；
图3是图1a所示连接器的纵向截面图，示出连接器已部分地插入打火机式插座，连接器的正极触头处于伸出的位置，连接器的外套管处于缩回的位置；
图4是图1a所示连接器的纵向截面图，示出连接器已完全插入打火机式插座，连接器的正极触头处于压入的位置，连接器的外套管处于缩回的位置；
图5是图1a所示连接器的纵向截面图，示出连接器已完全插入打火机式插座，连接器的正极触头处于压入的位置，连接器的外套管处于前方的位置。
现在来参考附图，图1a、1b和2示出用于将电子设备连接到车辆电力系统上的连接器10。该连接器10包括空心内套管12、空心外套管14、正电极触头16和外部的负电极触头18。内套管12包括大体为圆筒形的远侧部分20和大体为椭圆形的近侧部分22(图2)。圆筒形部分20形成空心管口24，该管口位于其远侧端部上并通向内套管12的内部。
正电极触头16被设计成圆筒形，它可滑动地装在内套管12的管口24内。正极触头16可在伸出位置(图3)和压入位置(图4和5)之间移动。在伸出位置时(图3)，正极触头16向外凸出于管口24，而在压入位置(图4和5)时，正极触头16隐藏在管口24内。压缩弹簧26把正极触头16推向伸出位置。压缩弹簧26的一端装在空心正极触头16上的圆筒形空腔中，压缩弹簧26的这一端压在正极触头16的远侧横壁的内表面上。压缩弹簧26的另一端固定在印刷电路板28上，该印刷电路板牢固地装在内套管12(图2～5)中。正极触头16通过压缩弹簧26可导电地连接在印刷电路板28上的电路上。在一个优选实施例中，印刷电路板28上已经形成充电电路，此电路使轻便的可再充电电池利用车辆的电力系统进行充电(图2)。但是应当清楚，连接器10除了供再充电电池用以外，还可以做成供其它电子设备使用。
外部的负极触头18牢固地装在内套管12的圆筒形部分20上。具体是，内套管12形成许多与负极触头18的相应部分38、40、42和44啮合的固定槽口30、32、34和36(图2)。远侧接触部分38包括向下穿过内套管12上的槽口30的第一横向部分、紧靠内套管12内表面的纵向部分和向上穿过另一个固定槽口37的第二横向部分。部分42、44锚接在相应的纵向槽口34、36中，而近侧接触部分40则锚接在槽口32中。为使外部负触头可导电地连接在印刷电路板28上，远侧接触部分38的纵向部分紧压在装在印刷电路板28上的U形负极触头46上(图2～5)。
外套管14可滑动地套在共轴的内套管12上。和内套管12一样，外套管14包括大体为圆筒形的远侧部分48和大体为椭圆形的近侧部分50。外侧管14可在缩回位置(图3和4)和前方位置(图5)之间移动。外套管14的圆筒形部分48在其远侧端部上形成一对沿纵向延伸的可活动的锁定指状物52、54。锁定指状物52、54具有各自的粗大端部53、55，并沿圆周方向与外部负极触头18分开。在优选实施例中，锁定指状物52、54沿圆周方向彼此间隔约90°，每一锁定指状物沿圆周方向与负极触头18间隔约135°。
内套管12的圆筒部分20上形成一对导向槽口56、58，用于容纳相应锁定指状物52、54的粗大端部53、55(图2～5)。槽口56、58的近侧部分通向内套管12的内部，因而在内套管12上形成孔。当外套筒14处于缩回位置时(图3和4)，相应锁定指状物52、54的粗大端部53、55便通过槽口56、58的近侧部分伸入到内套管12的内部。槽口56、58的远侧部分与内套管12的内部不相通，但是具有在内套管12外表面上形成的相应底表面。在这些底表面上形成相应的斜坡60、62，以便在外套管14从缩回位置(图3和4)向前方位置(图5)进行纵向移动时，使相应的锁定指状物52、54响应这种运动、沿横向向外移动。
特别是，当外套管14从缩回位置纵向移动到前方位置时，锁定指状物端部53、55接触到斜坡60、62，该斜坡本身再使端部53、55(和可活动的锁定指状物52、54的其余部分)沿径向向外的方向产生横向位移(图5)。外套管14沿向前的方向继续进行纵向移动将使锁定指状物52、54进一步沿径向向外方向产生横向位移。当锁定指状物52、54与斜坡60、62啮合时，内外套管12、14之间的摩擦配合足以防止外套管14向后(向近侧方向)“滑动”。
为使使用者容易握住连接器10以将其插入打火机式插座中和从插座上拔下来，外套管14的椭圆形部分50包括一对相对的手指握持区域70、72。使用者通常可用其拇指压在握持区域70、72中的一个握持区域上，而用其食指或中指压在握持区域70、72中的另一个握持区域上。为了在外套管14向前方位置移动时容纳装在内套管12上的外部负极触头18，外套管14的圆筒形部分48加工有从外套管14的远侧端部向近侧延伸的细长开口64。该开口64稍宽于负极触头18(图1a和1b)。
外套管14相对于内套管12向前移动的纵向距离受到外部负极触头18的限制。在外套管14处于极端前方位置时，止动部66碰到负极触头18。为了限制外套管14向后方(向近侧方向)的纵向运动，连接器10上装有一个椭圆形的端盖68，该端盖卡在内套管12的近侧端部上。当外套管14处于极端的缩回位置时(图3和4)，外套管14的近侧端部便碰上端盖64。
连接器10具有若干机构，这些机构对防止外套管相对于内套管转动绰绰有余。例如，锁定指状物端部53、55被卡在相应的槽口56、58中。另外，负极触头18穿过外套管14上形成的细长开口64。此外，外套管14的椭圆形部分50是套在内套管12的椭圆形部分22上的。每个上述机构足以单独地固定外套管14相对内套管12的转动位置。
如上所述，印刷电路板28被牢固地安装在内套管12内。具体地讲，内套管12的内表面上形成固定印刷电路板28的相对的两纵向侧边的导向槽(未示出)。这些槽固定了印刷电路板28的转动位置。印刷电路板28基本上穿过内套管12，印刷电路板28的宽度与内套管12的内表面一致。例如，在内套管12的圆柱部分20和椭圆形部分22之间的结合处，内套管12的内部尺寸突然改变。如图2清楚示出的那样，印刷电路板28在宽度上也发生相应的改变。如果印刷电路板28上具有电池充电电路，则连接器10上可以装上用来接通电池充电电路的开关74(图2～5)。开关74固定在印刷电路板28上，该开关74包括操纵开关74的操作杆76，使电池充电电路接通或断开。
为了将连接器10连接在电子设备上，电线81中的导线79(图2)的一端可通电地连接在印刷电路板28上，而其另一端则可通电地连接在电子设备上。电线81通过端盖68上形成的小孔进入连接器10。为保护导线79和印刷电路板28之间的电联结，用常规的应变缓减装置78夹住电线81，将电线81固定在进入连接器10的位置。该形变缓减装置78将由于连接器10相对于电子设备的移动所引起的并施加在电线的导线上的应力和应变减到最小。
图2是连接器10的分解透视图。为组装连接器10，首先将正极触头16套在压缩弹簧26上，该弹簧被焊接在印刷电路板28上。随后，通过内套管12的近侧端部将印刷电路板28嵌入内套管12，使正极触头16凸出于内套管12的管口24。将印刷电路板28相对内套管12转动定位，使印刷电路板28的相对纵向两边缘位于在内套管12的内表面上形成的导向槽中。在印刷电路板28被装入内套管12之后，将端盖68(其上装有应变缓解装置78)套在和卡在内套管12的近侧端部上。然后，通过外套管14的近侧端部将内套管12插入到外套管14中。内套管12转动地相对于外套管14取向，使得：(1)锁定指状物52、54定位在相应的槽口56、58中；(2)使细长的开口64露出固定槽口30、32、34、36和37。最后，将外部的负电极触头18装在内套管12上，方法是将负极触头18的部分38、40、42和44插入到其对应的固定槽口中。
连接器10的主要部件按下述方法制造。内套管12、外套管14和端盖68分别用绝缘塑料例如聚碳酸酯(ABS配料)组成，最好采用常规的高压注塑成型法制造。正负触头16、18由导电材料例如钢、黄铜、青铜或其它合适的材料组成。正极触头16最好用常规的冲击挤压法制造，而负极触头18最好采用常规的连续模/四滑道法制造。
图3～5示出连接器10插入车辆的打火机式插座80中，使电子设备连接在车辆电力系统上。为将连接器10插入打火机式插座80，使用者握住在外套管14的椭圆部分50上形成的握持区域70、72，并将连接器10引入插座80，如图3所示。当连接器10仅部分插入打火机式插座80时(图3)，正极触头16被压缩弹簧推移到伸出位置，而外套管14处于缩回位置。当使用者将连接器10推进到插座80中时，正极触头16碰到装在插座80后壁上的相关的正极输入端子82。再继续将连接器10推入插座80时，正极触头16便被压进去，如图4所示。一当正极触头16被完全压进去(图4)继续施加在连接器10上的插入力便使外套管14沿插座80的方向在内套管12上纵向滑动。当外套管14在内套管12上纵向滑动时，锁定指状物52、54便通过在内套管12上形成的相应槽口56、58滑动。当相应的锁定指状物52、54的粗大端部53、55接触到相应的斜坡56、58时，由于外套管14受力而在内套管12上向前滑动，因而该斜坡56、58便使相应的锁定指状物52、54沿径向向外的方向移动。外套管14将继续在内套管12上滑动，因而锁定指状物52、54将继续在径向向外的方向扩大，此过程一直继续到锁定指状物的端部53、55碰到插座80的圆筒形壁和外部负极触头18碰到插座80的圆筒形侧壁(图5)。该圆筒形侧壁起车辆电力系统的负极输入端子的作用，它由于非导电部件84的作用而与正极端子82绝缘。此时，扩张的锁定指状物52、54将连接器10牢固地固定在插座80中。
因为锁定指状物52、54可以扩张到将连接器10牢固固定在插座中的必需的径向位置，所以连接器10可以适应具有不同直径的打火机或插座。当外套管14相对于内套管12处于极端向前的位置时(即止动部66碰到负极触头18时)，锁定指状物发生最大的扩张。在优选实施例中，当外套管14从其缩回位置(图3和4)移动到其极端的向前位置时，对应于这种运动，每个锁定指状物移动径向距离约0.20英寸。因为有这种扩张能力，所以连接器10能够适应具有内径范围约从0.80到0.92英寸的打火机式插座。
尽管已参照一个或多个实施例说明了本发明，但技术人员将会认识到，本发明可以进行许多改变而不违背本发明的精神和范围。例如，由相应槽口56、58的底表面形成的斜坡60、62可以换成锐角棱角，只要粗大的锁定指状物端部53、55在其远端部充分弯曲能防止端部53、55在外套管14向其前方位置移动时不卡在锐角转角上。另外，将连接器10紧固在打火机式插座80上的的锁定指状物的数目可以减少到一个或增加到2个以上。每个实施例和其显著的变化因此可认为是属于本发明在以下权利要求书中所提出的精神和范围。