CN101944680A - 具有减少的配合力的电连接器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电连接器系统，该电连接器系统包括具有安装侧(70)的电路板(58)，以及安装到电路板的安装侧的第一和第二电连接器(54、56)。第一和第二电连接器中的每一个具有配合接口(216)。第一和第二电连接器以偏移构造安装到电路板，使得第一和第二电连接器的配合接口相互平行，并且相对于彼此不共面。

Description

具有减少的配合力的电连接器系统

技术领域

本发明涉及一种减少电连接器之间的配合力的电连接器系统。

背景技术

一些电连接器系统采用电连接器，以将两个电路板彼此互连。在一些应用中，电路板会定向成相互垂直，其中电路板设置成底板结构或中板结构，并且其中一个电路板是中板电路板。在任意一个结构中，示例性地，多个连接器半体同时配合在一起。

电连接器的密度具有增加的趋势，以适应更高的数据传输速度。与密度增加相关联的触头增加导致在将每个连接器配合在一起时配合力增加。多个连接器同时配合加重了将连接器组件配合在一起所需的力量。为施加高配合力，一些已知的系统被开发，这些系统具有不同长度的触头以产生顺序的配合接口。然而，这些系统并非没有缺点。例如，设计、用工具加工、制造这些具有不同长度的触头的连接器的费用昂贵。另外，连接器的配合接口更加复杂，并且需要对应的配合半体，使得这种连接器不够结实。

在电连接器系统中，存在减少配合连接器所需的力量的需求。

发明内容

根据本发明，电连接器系统包括具有安装侧的电路板，以及安装到电路板的安装侧的第一和第二电连接器。第一和第二电连接器中的每一个具有一个配合接口。第一和第二电连接器以偏移构造安装到电路板，使得第一和第二连接器的配合接口相互平行，并且相对于彼此不共面。

附图说明

图1示出了根据与配合连接器组件相配合的实施例构成的电连接器系统；

图2为图1所示的电连接器系统的插座连接器的前视图；

图3为图1所示的配合连接器组件的插头连接器的前视图；

图4为电连接器系统的底视图；

图5示出了配合力的测绘图；

具体实施方式

图1示出了根据与配合连接器组件52相配合的示例性实施例构成的电连接器系统50。电连接器系统50包括多个安装到第一电路板58的电连接器54、56。在示例性的实施例中，电连接器54、56代表直角电连接器，然而其它类型的电连接器也可用于替换实施例中。电连接器54、56构成为插座连接器，然而电连接器54、56也可以是另一类型，例如插头连接器。可选地，电连接器54、56可以是电缆安装而不是板安装，并由共同的壳体、框架或者基底保持在适当的位置，用于与配合连接器组件52相配合。

尽管仅示出了两个电连接器54、56，在替换实施例中能够提供任意数目的电连接器54、56。电连接器54、56仅仅是用于体现电连接器系统50的主题的特征。电连接器54、56在下文中被分别称为第一和第二电连接器54、56。在示例性的实施例中，第一和第二电连接器54、56彼此基本相同。

配合连接器组件52包括多个安装到第二电路板68的配合连接器64、66。在示例性的实施例中，配合连接器64、66代表用于接收电连接器54、56的插头连接器，然而在替换实施例中配合连接器64、66可以是其它不同类型。例如，配合连接器64、66可以是插座连接器。在一个替换实施例中，配合连接器64、66可以是具有插头接口或是插座接口的直角连接器。配合连接器64、66可以是电缆安装而不是板安装。尽管示出了两个配合连接器64、66，但是在替换实施例中能够提供任意数目的配合连接器64、66。配合连接器64、66在下文中被分别称为第一和第二配合连接器64、66。在示例性的实施例中，第一和第二配合连接器64、66彼此基本相同。

电连接器54、56被保持在一起，并与配合连接器64、66作为单元配合在一起。类似地，配合连接器64、66被保持在一起，并与电连接器54、56作为单元配合在一起。任意数目的电连接器和配合连接器可组装在一起，并作为单元配合在一起。电连接器54、56由第一电路板58保持在一起。电连接器54、56均在第一电路板58的配合边缘72处被安装到第一电路板58的安装侧70。可选择地，电连接器54、56能够延伸超越配合边缘72并悬挂在配合边缘上。电连接器54和/或56的一部分延伸超过并面对配合边缘72。电连接器54、56相对于第一电路板58定位，使得配合边缘72不会干扰电连接器54、56的安装。第一电连接器54的相对位置由第一电路板58相对于第二电连接器56固定。例如，当第一和第二电连接器54、56被安装到电路板58时，位置被固定。类似地，配合连接器64、66由第二电路板68保持在一起。第一配合连接器64的相对位置由第二电路板68相对于第二配合连接器66固定。

电连接器系统50与配合连接器组件52相配合，使得第一电路板58设置成与第二电路板68垂直。如下文详细解释，配置电连接器系统50，使得第一和第二电连接器54、56限定一个顺序配合轮廓。第一和第二电连接器54、56相互偏移，使得在第二电连接器56与第二配合连接器66配合之前，第一电连接器54与第一配合连接器64配合。例如，在第二电连接器56的配合接口最初与第二配合连接器66相配合之前，第一电连接器54的前面或者配合接口最初与第一配合连接器64相配合。第一和第二电连接器54、56的配合接口通常是平面的并相互平行，然而第一和第二电连接器54、56的配合接口相互之间不共面。第一和第二电连接器54、56的最前端位置相对于彼此交错排开以限定偏移量。这种交错排开减少了电连接器系统50与配合连接器组件52的整体配合力。

图2是电连接器系统50(图1所示)的第一电连接器54的前视图。第二电连接器56(图1所示)与第一电连接器54基本相类似。第二电连接器56的相同组件和特征采用相同的附图标记。

第一电连接器54包括壳体212，在该壳体212的前部216处，该壳体212具有配合接口214。配合接口214是平面的，并限定第一电连接器54的前部或最前端部分。配合接口214限定了第一电连接器54的配合接口。多个触头模块218由壳体212保持，其中一个被示没有与壳体212配合。触头模块218包括触头220，触头模块218和触头220均被设置穿过壳体212的后部222。触头模块218限定了第一电连接器54的安装面224。安装面224被配置成安装到第一电路板58(图1所示)的安装侧70。配合接口214被设置成与安装面224垂直，然而在其它实施例中非垂直的结构也是可行的。

壳体212包括在前部216和后部222之间延伸的主体230。触头模块218连接到壳体212的后部222。可选择地，至少触头模块218的一部分装载到后部222内并固定在那里。

多个触头通道232延伸穿过主体230。触头通道232接收触头220的部分。触头通道232设置成与触头220的样式互补的样式。

主体230包括顶部234和底部236。主体230包括相对侧238，该相对侧在顶部234和底部236之间延伸。侧部238在前部216处终止并从前部216向后延伸。可选地，侧部238与前部216垂直。罩240从壳体212的后部222向后延伸，并覆盖部分触头模块218的一部分。在示出的实施例中，罩240从顶部234延伸，然而除了从顶部234延伸之外，或者可替换地，罩240也能够从底部236和/或一个或多个侧部238延伸。罩240用于引导和/或保持触头模块218。在一个替换实施例中，主体230可不包括从其延伸的罩。

一部分主体230限定了凸肩242，该凸肩向下延伸超过并面对第一电路板58的配合边缘72(图1所示)。在所述实施例中，凸肩242设置在壳体212的底部236和后部222处。凸肩242向后面向并在底部236和触头模块218之间延伸。可选择地，凸肩242定位成接近配合边缘72，其间带有间隙。凸肩242在第一电路板58的安装面70(图1所示)的下方延伸。

在示例性的实施例中，使用多个触头模块218。触头模块218相互之间相同，或者可选择地采用不同类型的触头模块218。例如，在示例性的实施例中，采用两个不同类型的触头模块218，命名“A”型触头模块244和“B”型触头模块246。触头模块244、246以交互次序设置有7个“A”型单元244和7个“B”型单元246。尽管示出了14个触头模块218的情况，但是可采用任意数目的触头模块218。另外，可使用多于两种类型的触头模块218，并且取决于特定用途，不同类型的触头模块218可以任意次序使用。

触头模块218包括具有相对侧272、274的触头模块主体270。触头模块主体270保持触头220。触头220包括从触头模块主体270延伸的配合部分276，以及从触头模块主体270延伸的触头尾部278。触头220的一部分由触头模块主体270包装。可选择地，触头模块主体270可在触头220上方被模制，并且配合部分276和触头尾部278从触头模块主体270延伸。可选择地，触头220由引导框构成，并且触头模块主体270可围绕引导框而被模制。可选择地，独立的信号触头，例如模压的和成型的触头可分别定位在触头模块主体270中。

触头模块主体270包括前向配合边缘280和底部安装边缘282，该底部安装边缘282与配合边缘280相垂直。触头模块主体270还包括与配合边缘280相对的后部边缘284以及与安装边缘282相对的顶部边缘286。

触头220通常沿着导电体平面在配合边缘280和安装边缘282之间延伸。配合部分276从配合边缘280延伸。触头尾部278从安装边缘282延伸。触头220被成对设置，其中两个信号触头代表一个差分对，每对由接地触头分离。

触头220的配合部分276被设置成预定模式。不同类型的触头模块244、246可具有不同结构的配合部分276。例如，“B”型触头模块246具有与“A”型触头模块244不同结构的配合部分276。

触头尾部278可以是针眼型触头，适合安装到第一电路板58(图1所示)的孔内。可以使用其它类型的触头，用于通孔安装或者表面安装到第一电路板58。在替换实施例中，也能够使用不同类型的触头，以将触头模块218端接到电缆，而不是端接到第一电路板58。

在示例性的实施例中，至少一些触头220代表接地触头，这些触头是引导框的一部分，并被保持在触头模块主体270内部。接地触头可连接到配合连接器64、66的相应的接地配合触头。可替换地，分离的罩(未示出)可配合到触头模块主体270，其中该罩具有从其延伸的接地触头，该接地触头插入到触头模块218的信号触头之间，而不是由触头模块主体270保持接地触头。在其它替换实施例中，至少一些触头220代表电源触头。信号、接地和/或电源触头具有相同的长度，或者可选择地，具有不同长度以定义顺序配合接口。

图3是配合连接器组件52(图1所示)的第一配合连接器64的前视图。第二配合连接器66(图1所示)基本上与第一配合连接器64类似。第二配合连接器66的相同组件和特征采用相同的附图标记。

配合连接器64包括壳体302，该壳体具有位于壳体302的前部306的配合端304，以及在壳体302的后部310的安装端308。多个配合触头312由壳体302保持，并配置成与触头220(图2所示)配合。可选择地，配合触头312可以是具有通常的直角形横断面的叶片型触头，然而在替换实施例中，其它类型的触头也是可行的。配合触头312配置成与第二电路板68(图1所示)电连接。配合触头312包括信号触头314的子集和接地触头316的子集。在示例性的实施例中，接地触头316比信号触头314长，使得在信号触头314与触头220配合之前，接地触头316与触头220配合。因而，配合连接器64具有顺序配合接口。可选择地，配合连接器64可包括其它类型的配合触头，例如电源触头(未示出)。电源触头可具有与接地触头316和/或信号触头314不同的长度。另外，配合连接器64可具有不同长度的信号触头314。

壳体302包括容纳第一电连接器54(图1所示)的至少一部分的空腔318。配合触头312以互补阵列配置于空腔318内，用于与第一电连接器54的对应触头220相配合。

再看图1，第一配合连接器64与第二配合连接器66(图1所示)相同。第一和第二配合连接器64、66连接到第二电路板68(图1所示)，使得依赖于特定用途，第一和第二配合连接器64、66以及其它配合连接器，连同第二电路板68定义可作为独立单元被操作的组件52。

配合连接器组件52作为独立单元可耦接到电连接器系统50，或者可替换地，电连接器系统50作为独立单元可藕接到配合连接器组件52。这样在相同配合过程中，第一和第二配合连接器64、66与第一和第二电连接器54、56配合。配合连接器64、66与电连接器54、55相配合所需的配合力渐增。如之后详细地解释，通过将第一电路板58上的第一和第二电连接器54、56偏移设置，配合力被减少。例如，第一和第二电连接器54、56被顺序配合，以推移触头的配合时间，这可减少整体配合力。

图4为电连接器系统50的底视图，示出了安装到第一电路板58的第一和第二电连接器54、56。第一电路板58的底部在图4中示出。电连接器54、56的部分延续电路板58的配合边缘72。例如，壳体212的底部236延续配合边缘72，使得凸肩242面对配合边缘72。

在示例性的实施例中，电路板58的配合边缘72是非平面的，并且包括使配合边缘72呈阶梯状的拼合部400。电路板58具有位于拼合部400一侧的第一安装部402，并且电路板58具有位于拼合部400的另一侧的第二安装部404。拼合部400改变配合边缘72的位置，使得第一安装部402定位在第二安装部404的前面。第一安装部402定位为滞后配合边缘72的距离与第二安装部404定位为滞后安装边缘72的距离相类似。第一电连接器54安装到第一安装部402。第二电连接器56安装到第二安装部404。可以设置任意数目的拼合部400，以交错排开安装到电路板58的电连接器的位置。拼合部400在向前或者向后的方向上呈阶梯状。可替换地，配合边缘72也可以是直的，并且不包括任何拼合部400。

第一安装部402包括孔406的阵列，该阵列定义了特定的插脚引线样式，该插脚引线样式接收第一电连接器54的触头220。第二安装部404包括孔408的阵列，其接收第二电连接器56的触头220。在示例性的实施例中，孔406、408的阵列的插脚分布彼此相同，孔406的阵列相对于孔408的阵列偏移。可选择地，两个阵列均偏移配合边缘72相同距离，使得拼合部400的相对侧上的阵列偏移量与拼合部400的偏移量相同。孔406、408的定位决定了电连接器54、56的安装位置。因而，孔406、408的偏移量决定了电连接器54、56的偏移量。孔406、408在阵列中排列成行和列。可选择地，每行或每列可以相对于相邻行或列偏移。可选择地，孔406、408的阵列可包括比触头200的数目更多的孔。因而，不同大小的电连接器54、56可以连接到安装部402、404。例如，安装部402、404能够接收具有10个触头模块的电连接器，以及具有14个触头模块的电连接器。

在示例性的实施例中，孔406、408的每个阵列设置成从配合边缘72向后相同的距离。由于配合边缘72呈阶梯状，孔406、408的阵列也呈阶梯状。当电连接器54、56安装到电路板58时，电连接器54、56也同样地呈阶梯状或者相对于彼此偏移。电连接器54、56具有偏移量410，其与拼合部400的任一侧上的配合边缘72的偏移量412相同。在示例性的实施例中，偏移量410、412接近0.7mm，然而在其它实施例中，偏移量410、412也可以不相同。

第一和第二电连接器54、56的前部216彼此之间交错排开。在附图4中示例性地示出，前部216定义第一和第二电连接器54、56的最初配合接口，用于与第一和第二配合连接器64、66配合。电连接器54、56的配合接口均为平面且相互平行，然而相对于彼此并不共面。并且，第一电连接器54的配合接口定位在第二电连接器56的配合接口的前面。在示例性的实施例中，第二电连接器56的配合接口从第一电连接器54的配合接口凹陷。第二电连接器56的配合接口设置在后面，使得配合接口与第一电连接器54的一部分侧部238对齐。配合连接器64、66的配合接口通常彼此共面。因而，电连接器54、56的配合接口在不同的时间与配合连接器64、66配合。

图5示出了配合力曲线图500，其分别以磅和微米为单位示出了力502(纵轴上)与配合距离504(横轴上)的对比。配合力曲线图500示出了将电连接器54、56(图1所示)与配合连接器64、66相配合时并且电连接器54、56偏移情况下的示例性的偏移配合力508。配合力曲线图500也示出了当将相同的电连接器54、56与相同的配合连接器64、66配合时并且电连接器54、56不偏移的情况下的示例性的非偏移配合力510。

当具有偏移地配合时，在第二电连接器56的触头220与第二配合连接器66的配合触头312相配合，并沿该配合触头312滑动之前，第一电连接器54的触头220与第一配合连接器64的配合触头312相配合，并沿该配合触头312滑动。当具有偏移地配合时，配合力即使累积也没有同时发生，而是偏移或转移。因而，配合力可及时地转移，并沿着配合距离移动，从而减少沿着配合操作的任意给定点的总体配合力。当不具有偏移地配合时，配合力累计并同时发生。

配合力曲线图500代表具有接地触头和信号触头的两个电连接器的配合，其中以顺序配合的配置，接地触头配合第一个，信号触头配合第二个。偏移配合力508示出力量被转移，相对于非偏移配合力510减少了总体配合力。配合力508、510通常包括在最初配合接地触头220、312过程中的配合力最初的尖峰，其被认为是配合力的超前量。由于电连接器54、56的偏移，偏移配合力508倾向于具有用于接地触头的双尖峰结构和用于信号触头的双尖峰结构。相反地，由于所有接地触头同时配合，非偏移配合力510倾向于具有用于接地触头的单尖峰结构和用于信号触头的单尖峰结构。随着触头220、312进一步配合时，配合力508、510于是减少，这被称作变化的配合力。变化的配合力产生于触头220、312之间的滑动摩擦。配合力508、510具有第二尖峰，即代表信号触头220、312的最初配合。由于电连接器54、56的偏移，偏移配合力508倾向于具有双尖峰结构，然而，由于所有接地触头同时配合，非偏移配合力510倾向于具有单尖峰结构。随着触头220、312进一步配合，配合力508、510进一步被减少，这被称作变化的配合力。

在示例性的实施例中，偏移配合力508的最大值接近19磅的力，然而非偏移配合力510的最大值接近24磅的力。因而，电连接器54、56的偏移将最大配合力减少了将近20％。配合力曲线图500仅示出由电连接器54、56的偏移而导致配合力的减小。在任意特定电连接器系统中，许多因素可以影响配合力。例如，配合触头的数目、配合触头的类型、配合触头的特点、触头交接长度、配合触头的顺序数目、配合的电连接器的数目、配合的电连接器的级数或偏移量等。尽管通过升级每个电连接器54、56内的触头(例如在每个触头内具有长度不同的信号触头)，也能达到相对偏移电连接器54、56本身相类似的效果，但是这种方法比较昂贵和复杂。例如，用于制作触头模块的模压和成形引导框会更加复杂，需要不同的工具和模具，使得制造引导框和触头模块会更加昂贵等。

另一种电连接器系统也是可行的，用于偏移相邻电连接器的配合接口，以减少当电连接器配合到对应的配合连接器时的总体配合力。例如，电连接器54、56的配合接口214以其它方式偏移，而不是使得电路板58的配合边缘72配合。例如，第一电连接器54被保持离开并远离电路板58的配合边缘72，从而在第一电连接器54的壳体212和配合边缘72之间存在间隙。可选择地，第一电连接器54的壳体212被设计成与第二电连接器56的壳体不同。例如，第一电连接器54的壳体212比第二电连接器56的壳体厚，使得相对于第二电连接器56的配合接口，第一电连接器54的配合接口214被保持成进一步位于配合边缘72前面。

在另一替换实施例中，配合连接器64、66从第二电路板68偏移，以相对于偏移的电连接器54、56提供顺序配合。例如，第一配合连接器64被配置成，使得其配合接口被保持离开第二电路板与第二配合连接器66不同的距离，这样相对于第二配合连接器66的配合端304和配合触头312，配合端304以及配合触头312进一步向外远离第二电路板68。

在另一实施例中，配合连接器64、66可以是直角连接器，其具有多个连接器单元，与电连接器54、56相类似。配合连接器64、66和/或电连接器54、56可以是与板安装相对的电缆安装。即使当电缆安装时，这些连接器能够相对于其它连接器固定于在框架、底盘或基底上的合适位置。因而，多个连接器作为单元配合在一起，并且对于分段配合，连接器的配合接口偏移。

Claims (7)

1.一种电连接器系统，包括具有安装侧(70)的电路板(58)、安装到所述电路板的所述安装侧的第一电连接器(54)和第二电连接器(56)，所述第一电连接器和第二电连接器中的每个都具有配合接口(216)，其特征在于：

所述第一电连接器和第二电连接器以偏移构造安装到所述电路板，使得所述第一电连接器和第二电连接器的所述配合接口相互平行，并且相对于彼此不共面。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电连接器和第二电连接器中的每个都包括具有限定所述配合接口的前平面(214)的壳体(212)，所述前平面相互平行，并且所述第二电连接器的前平面定位在所述第一电连接器的前平面的后面。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路板包括不共面的配合边缘(72)，并且包括拼合部(400)，所述电路板具有在所述拼合部一侧的第一安装部(402)，以及在所述拼合部另一侧的第二配合部(404)，所述第一电连接器安装到所述第一配合部，所述第二电连接器安装到所述第二配合部。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电连接器和第二电连接器配置成与配合连接器组件(52)配合，所述配合连接器组件(52)具有以非偏移构造设置的第一配合连接器(64)和第二配合连接器(66)，所述第一电连接器配置成在所述第二电连接器与所述第二配合连接器配合之前与所述第一配合连接器配合。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路板包括第一安装部(402)和第二安装部(404)，所述第一电连接器安装到所述第一安装部，所述第二电连接器安装到所述第二安装部，所述第一安装部和第二安装部具有插脚引线样式的孔(406、408)，所述第一安装部的插脚引线样式相对于所述第二安装部的插脚引线样式交错排开，使得孔彼所述此不对齐。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述电路板包括配合边缘(72)，所述第一电连接器和第二电连接器中的每一个电连接器包括壳体(212)，所述壳体具有位于所述壳体的底部的凸肩(242)，所述壳体安装到所述电路板，使得所述凸肩面对所述配合边缘。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电连接器和第二电连接器中的每一个电连接器具有多个触头(220)，每一个触头都具有一长度，该长度比所述第一电连接器和第二电连接器之间的偏移量长，使得所述第一电连接器的触头配置成与所述第一配合连接器的配合触头配合，并且所述第二电连接器的触头配置成与第二配合连接器的配合触头配合，并且所述第一电连接器和第二电连接器的配合触头的端部彼此共面。

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