CN103444014A - 借助于弹簧元件进行的提前接地接触 - Google Patents

Abstract

一种提前的接地装置34在电气插塞式连接结构10中通过弹簧元件24a来实现。

Description

借助于弹簧元件进行的提前接地接触

技术领域

本发明涉及一种电气插塞式连接器、电气插塞式连接结构和用于使插塞式连接器与互补的插塞式连接器相连接的方法。

背景技术

电气插塞式连接结构通常包括两个电气插塞式连接器，它们彼此插入，以便在其中一个插塞式连接器的电接触元件与另一个插塞式连接器的电接触元件之间建立电连接。通常，电气插塞式连接器设计为插头或插座，并且另一个电气插塞式连接器设计为与其互补的插座或互补的插头。插座在此理解为一种插塞式连接器，其具有开口或空腔，该开口或空腔设计用于容纳插头。

在用于使电子器件彼此连接或使一电子器件与其能量供给装置连接的电气插塞式连接器中已知了，将接地触点设计为所谓的提前的接地触点。接地触点在此是一种在两个与通常0伏的接地电位连接的接触元件之间或者说在两个应引导接地电位的导线之间的电触点。提前的接地触点在此如此设计，使得该接地触点在将插塞式连接器插接在一起时建立电接地接触，此后插塞式连接结构的另外的电接触元件彼此接触。以这种方式可以避免，在电子电路与接地电位相连接之前，电子电路处于电压下。因此，如果插塞式连接结构被建立并且导线已经被供给了电压，则可以避免电子电路的损坏。

为了实现提前的接地触点，由现有技术已知了不同的解决方案。例如，其中一个插塞式连接器可以包括插针，也就是说由导电材料制成的长针作为接触元件，并且另一个插塞式连接器包括用于插针的、与其互补的容纳部。提前的接地插针现在能以下述方式产生：接地插针设计得比其它插针更长，用于接地插针的容纳部以下述方式延长或者以下述方式相对于其它容纳部推移：其前棱突出于其它容纳部的前棱。

关于插塞式连接结构——其中一个插塞式连接器包括印刷电路板，在该印刷电路板上设计有电接触元件作为印制导线、也就是说作为所谓的“接线片（Land）”——也已知了，提前的接地触点通过下述方式设置：与接地电位相连接的接线片沿插接方向突出于用于其它电触点的接线片。

发明内容

所有上面提到的解决方案都可能具有下述缺点：它们在应用了插塞式连接结构的现有的方案被改变时都必须被耗费地改装。

通常特别的触点或者说特别的接触元件、如插针、容纳部或接线片也是必要的，利用它们来实现提前的接地触点。由于相应的接触元件与其它电接触元件不同，因此在插接时与其余的接触元件不同而承受机械负荷，这可能导致提前的接地触点的提高的易磨损性。

接地触点元件的延长也可能导致，在插塞式连接结构中或者说在相关的插塞式连接器中导致了沿插接方向的安装空间增大。

在包括印刷电路板的插塞式连接结构中，此外还可能在插塞式连接结构插接时出现设计为非提前的电触点的损坏，这是因为印刷电路板的前棱在这种触点中比在提前的接地接线片中更远离于接线片的前棱。

因此本发明的目的在于，提供一种电气插塞式连接结构，其中存在提前的接地触点，而接地触点不会遭受到提高的磨损，并且插塞式连接结构的安装空间不会沿插接方向增大。

所述目的通过独立权利要求的主题来实现。

本发明的第一方面涉及一种用于与互补的电气插塞式连接器相连接的电气插塞式连接器。在此，该插塞式连接器可以是插头或插座并且也可以包括插针或用于插针的容纳部作为电接触元件。也可能的是，插塞式连接器包括印刷电路板，该印刷电路板具有作为印刷导线的电接触元件或者插塞式连接器包括夹子，该夹子设计用于，接触印刷电路板的接线片。

总体上可能的是，插塞式连接器具有多个用于与互补的插塞式连接器的电接触元件相连接的电接触元件。这些电接触元件通常都设计为相同的，例如相同长度的插针或相同长度的或相同构成的用于插针的容纳部或相同构成的在印刷电路板上的接线片。

根据本发明的一种实施方式，插塞式连接器具有弹簧元件，该弹簧元件与插塞式连接器的接地线电连接。插塞式连接器在此以下述方式设计：在插塞式连接器与互补的插塞式连接器进行连接时，弹簧元件与互补的插塞式连接器的接地接触元件电接触，其中所述连接通常通过两个插塞式连接器移动到一起或被插接在一起来实现。相反地，互补的插塞式连接器可以具有接触元件，该接触元件与接地线电连接并且其以下述方式设计：该接触元件在插塞式连接结构进行插接或连接时可以与弹簧元件相接触。弹簧元件与互补的插塞式连接器的接地接触元件的接触在此在插塞式连接器的另一个电接触元件与互补的插塞式连接器的相应的电接触元件相接触之前实现。以这种方式在产生插塞式连接结构的另外的电接触之前，通过弹簧元件和互补的插塞式连接器的接地接触元件建立接地接触。

接地线在此可理解为一种导线，当该导线与相应的电源连接或当接通了能量供给装置时，该导线具有接地电位。

将弹簧元件用于建立接地触点可以具有以下优点：不必将延长的接触元件用于插塞式连接器，由此可以节省安装空间。此外，弹簧元件的机械负荷是这样的，即它可以轻微地回弹和变形，而不像在刚性的电接触元件的情况下那样大。因此避免了下述危险：损坏插塞式连接器的提前的接地接触，并且也减少了插塞式连接器的机械磨损。

根据本发明的一种实施方式，电接触元件作为印刷导线安设在印刷电路板上，其是插塞式连接器的组成部分。特别是在这样设计的插塞式连接器中，电接触元件随后可以全部相同地构成，这导致了，在插塞式连接器与相应的插塞式连接器插接在一起时，电接触元件都受到强度相同地机械负荷，这导致均匀的磨损。

根据本发明的一种实施方式，插塞式连接器的电接触元件被插口包围。换句话说，插塞式连接器可以包括插座。在这种插塞式连接器中，弹簧元件可以被安设在插口的内壁上，从而当插塞式连接器不与插塞式连接结构的其它组成部分、也就是说插头相连接时，除了电接触元件之外也通过插口对弹簧元件进行保护。

根据本发明的一种实施方式替代地，插塞式连接器可以包括插头，也就是说设计用于，插入相应的插座中。在这种情况下，弹簧元件可以例如从插头向外、例如正交于插接方向突出。在这种情况下可能的是，互补的插塞式连接器具有接地接触元件，其与互补的插塞式连接器的接地线相连接，其中，接地接触元件安设在互补的插塞式连接器的插口的内壁上。将弹簧元件安设在插头上而不是插座中在下述情况下是有利的：插座应尽可能简单地构造。

根据本发明的一种实施方式，插塞式连接器除了弹簧元件之外附加地还可以具有接地接触元件，用于与互补的插塞式连接器的接地接触元件相连接。例如，该接地接触元件随后与插塞式连接器的另外的电接触元件构造相同，并且尽管如此通过弹簧元件随后仍可以建立提前的接地接触。附加的接地接触元件可以具有以下优点：用于建立接地接触的弹簧元件仅在插接期间必须建立在插塞式连接器与互补的插塞式连接器的两个接地线之间的电连接。如果插塞式连接器完全被插入互补的插塞式连接器中或者说与其相连接，则可以利用额外的接地接触元件附加或替代于弹簧元件实现接地接触。

根据本发明的一种实施方式，弹簧元件包括用于将插塞式连接器的接地接触元件压到互补的插塞式连接器的接地接触元件上的压紧弹簧。通过以这种方式则不需要，插塞式连接器包括用于建立接地接触的额外的弹簧元件。为此可以简单地使用已经存在的压紧弹簧。

例如插塞式连接器可以是通至印刷电路板的端口，其可以包括电子组件并且包括在印刷电路板的边缘上的作为印刷导线的电接触元件。这种端口可以包括例如由塑料制成的插口，该插口被安设在印刷电路板的边缘上并且包围电接触元件、也就是说接线片。这种端口通常针对每个电接触元件具有至少一个弹簧元件，其用于，将插入接口中的插头的电接触元件压到印刷电路板的接线片上。压紧元件例如正交于插接方向从内壁上突出。插头通常与电缆束相连接，该电缆束将电路板上的电子电路与其它器件相连接。

导电的压紧弹簧现在可以针对接口的接地接触元件而与印刷电路板的接地电位或者接口的接地电位相连接。相反地，插头的电接触元件的支架的的位置——如果插头被插入接口，则压紧弹簧压到该位置上——也可以具有电接触元件，该电接触元件与插头的接地线相连接。弹簧元件现在可以被安设在接口内的一个位置中，从而在插头插入接口中时插头的另外的电接触元件与印刷电路板上的接触元件、也就是说例如接线片接触之前，在压紧弹簧和插头的接地接触元件之间发生接触。以这种方式实现了提前的接地接触，而不会产生上述问题。

这种结构还具有额外的优点：插塞式连接结构的EMV屏蔽（也就是说电磁屏蔽）得到改进，这是因为至少接地电位由位于接地电位上的导电的弹簧元件屏蔽。

在刚才描述的、由用于印刷电路板的接口和插头组成的结构中，在下述情况下也可以应用该发明原理：导电的弹簧元件被安装在插头侧上。在这种情况下，接地接触元件可以位于接口上，例如被喷入到接口凸缘壁中、也就是说插口的内侧中的例如刚性的接触元件。

通常通过弹簧元件在下述情况下始终能实现提前的接地接触：在两个电接触元件、例如触点支架和接口的电印刷导线之间已经存在压紧元件。这种压紧元件通常由金属制成并且因此是能导电的。

当然也可能的是，弹簧元件不是压紧元件，而是单独安设的弹簧元件。它例如可以是接口凸缘上的被喷入的弹簧元件，其可以接触电缆束插头上的接地接触元件。

本发明的另一个方面还涉及一种插塞式连接结构，其包括如上面和下面所描述的插塞式连接器和互补的插塞式连接器。

另一个方面涉及一种用于使插塞式连接器与互补的插塞式连接器相连接的方法。插塞式连接器和互补的插塞式连接器在此又可以是如上面和下面所描述的插塞式连接器。

根据本发明的一种实施方式，该方法包括以下步骤：使与插塞式连接器的接地线相连接的弹簧元件与互补的插塞式连接器的接地接触元件电接触；然后使插塞式连接器的至少一个电接触元件与互补的插塞式连接器的互补的电接触元件电接触。换句话说，制造提前的接地接触通过弹簧元件而不通过刚性的接地接触元件来实现，它通常类似于插塞式连接器的另外的电接触元件那样构造。在此可以理解为，插塞式连接器能以下述方式设计：所述方法步骤在其中一个插塞式连接器被插入另一个插塞式连接器中时实现。

附图说明

下面参考附图详细描述本发明的实施例。

图1A示出了在退耦位置中根据本发明的第一种实施方式的插塞式连接结构。

图1B示出了在耦合位置中根据图1A的实施方式的插塞式连接结构。

图2A示出了在退耦位置中根据本发明的第二种实施方式的插塞式连接结构。

图2B示出了在中间位置中根据图2A的实施方式的插塞式连接结构。

图2C示出了在耦合位置中根据图2A和2B的实施方式的插塞式连接结构。

具体实施方式

图1A以纵截面图示出了插塞式连接结构10。插塞式连接结构10包括插座12和插头14。插座12是用于印刷电路板16的端口或者说接口，在其边缘上安设插口18，该插口包围印刷电路板16的边缘。在印刷电路板16上设置一形式为印刷导线20的电接触元件20，该接触元件与印刷电路板上的示意性示出的接地电位22相连接。在插口18的内侧或者在接口凸缘壁上分别在印刷电路板16的上方或下方设置第一导电弹簧元件24a和第二导电弹簧元件24b。弹簧元件24a、24b例如可以是由金属条带制成的板簧。如在图1A中示意性示出，两个弹簧元件24a、24b通过导线26与接地电位22相连接。然而也可能的是，仅下方的弹簧元件24b或上方的弹簧元件24a与接地电位22相连接。

此外，插座18在其外侧上具有突出部28，该突出部可以接合插头14的相应的夹元件30，以便将插头14固定在插座12上。

插头14与电缆束32相连接，该电缆束具有要与接地电位22相连接的导线34。换句话说，导线34是电缆束32或插头14的接地线。插头14还包括触点支架36，该触点支架包括电接触元件38，该接触元件在两个插塞式连接器12、14被插接在一起之后应该与印刷导线20相接触。例如，触点支架36可以完全由金属制成并且与电导线34相连接，或者触点支架36也可以由塑料制成，与导线34电连接的电接触元件38被注入其中。

触点支架36在其上侧具有加高部40，该加高部是导电的并且也与接地线34相连接。如果触点支架40是由塑料制成的，则该加高部40也可以被注入该触点支架中。

图1B示出了在被插接在一起的状态中的插塞式连接结构10，这通过下述方式实现：插头14被完全插入到插座12中。如根据图1B看出，夹子30在此从后面接合插座12上的边缘28并且因此避免了插头14从插座12中脱落。此外，弹簧元件24b从下方压靠到插头14上，并且弹簧元件24a从上方压靠到触点支架26上、具体地压靠到加高部40上。因此一方面实现了在导线34与接地电位22之间通过加高部40、弹簧元件24a的电连接，并且另一方面直接从导线34通过触点支架36实现电连接，该触点支架被弹簧元件24a压到印刷导线20上。

在印刷电路板16上的接地电位22和导线34之间的电连接在图1B中示意性地通过箭头42表明。

弹簧元件24a在此被这样布置在插座12中，使得在插头14和插座12被插接在一起时，在触点支架36接触印刷导线20之前，弹簧元件24a与加高部40相接触。

总体上可以理解为，插塞式连接结构10或者说插座12和插头14具有多个电触点，因此如它们在图1A和1B中的横截面所示地那样。在图1A和1B中仅示出了用于接地触点的电接触元件。关于在其之前或在此之后的附图平面，还可以在插座12和插头14中设置其它数量的相似或相同或类似构造的接触元件，其中弹簧元件24a或弹簧元件24b不与相应的电导线22相连接。恰好对于这些另外的电接触元件而言，相应于触点支架36的触点支架不具有导电的或与相应于导线34的导线相连接的加高部40。

插头14的其它的电接触元件36a和插座12的其它的接触元件20a在图1A中通过线条表示。

通过这种布置结构实现了，在插头14和插座12被插到一起时，在进行其它电接触、例如在印刷导线20和触点支架36和电气插塞式连接结构的相应的其它电触点36a、20a之间进行接触之前，首先在弹簧元件24a和加高部40之间进行接地接触。

在图1B中示出的插塞式连接结构10的最终位置中通过弹簧或者说弹簧元件24a进行接地。附加地，然而可以通过触点36、20的所属的接线片20或者通过另一个触点36a、20a进行接地。

图2A、2B和2C示出了插塞式连接结构10'的另一种实施方式，其插座12和插头14基本上与在图1A和1B中示出的实施方式相同地构造。然而，在图2A至2C中示出的实施方式中，加高部40和弹簧元件24a如此布置，使得通过它们的接触产生临时的提前的接地接触。

图2A示出了在其中插接即将进行的位置中的插塞式连接结构10'或由插塞式连接器12、14组成的插接系统10'。弹簧元件24a和印刷导线20或者说接线片20在这个第一步骤中都不与触点支架36相连接。

图2B示出了在中间位置中的插塞式连接结构10'，该中间位置处于图2A中示出的位置和图2C中示出的位置之间，其中插头14还未完全插入到插座12中。在该第二步骤中，弹簧24a已经接触了加高部40并且进而接触了触点支架36，从而已经存在通过弹簧元件24的接地接触，但是印刷导线20与触点支架36的接触还未进行。通过弹簧元件24a或者说压紧弹簧24a进行的接地接触在图2B中示意性地通过箭头44示出。

在插塞式连接结构10'的位置中进行的第三步骤中——该位置处于图2B和2C之间，在压紧弹簧24a和加高部40之间存在接地接触，并且在印刷导线20和触点支架36之间进行接触，从而同时存在两个接地接触。

在第四步骤中——其中插头14完全插入到插座12中，在压紧弹簧或者说弹簧元件24a和加高部40之间的电连接被松开，并且在触点支架36和印刷导线20之间的接地接触被保持。在图2C中示出的位置中，达到了插头14在插座12中的最终位置。在此，弹簧元件24a不再压靠到导电的加高部40上，而是压靠到插头14的绝缘元件46上。通过在触点支架36和印刷导线20之间的接触，仅还存在印刷电路板16上的接地电位22和导线34之间的接地接触。这在图2C中示意性地通过箭头48示出。

替代于所述流程，如果在此之前插塞式连接结构10的其它接触元件已经被接触并且其中已经进行接地接触，则接触元件可以根据通过压紧弹簧或者说弹簧元件24a的接触损耗也完全地放弃接地接触。因此也可能不需要用于印刷电路板16上的暂时接触的接线片20。接触元件仅设计用于，建立在弹簧元件24a和触点支架36之间的接地接触。在这种情况下可能会完全地临时看到该接触元件的提前的接地接触。提前的接地接触仅暂时地在插接期间实现。在插接之后不存在电接触。

与图1A和1B中示出的实施方式不同，插塞式连接结构10'在图2C中示出的最终位置中的接地仅通过在触点支架36和印刷导线20之间的标准接触实现。其优点在于，提前的接地接触不是永久的，而因此不必经受动态的磨损。以这种方式，弹簧元件24a上的接触位置不必关于永久的接地接触而进行优化。因此可以避免将弹簧元件24a设计作为接触元件，这可能是费用高的并且必要时可能会在其动态的负载性能方面限制插塞式连接结构10'。

Claims (10)

1.用于与互补的插塞式连接器（14）相连接的插塞式连接器（12），所述插塞式连接器（12）包括：

至少一个电接触元件（20、20a），用于与所述互补的插塞式连接器的电接触元件（36、36a）相连接，

其特征在于，

所述插塞式连接器（12）具有弹簧元件（24a），所述弹簧元件与所述插塞式连接器（12）的接地线（22）电连接，并且所述插塞式连接器（12）以下述方式设计：在所述插塞式连接器（12）与所述互补的插塞式连接器（14）进行连接时，所述弹簧元件（24a）与所述互补的插塞式连接器（14）的接地接触元件（40）电接触，此后，所述插塞式连接器的电接触元件（20、20a）与所述互补的插塞式连接器的电接触元件（36、36a）接触。

2.根据权利要求1所述的插塞式连接器（12），其中，所述插塞式连接器包括印刷电路板（16），在所述印刷电路板上安装至少一个电接触元件（20）作为印制导线。

3.根据权利要求1或2所述的插塞式连接器（12），其中，所述插塞式连接器包括插口（18），所述插口包围至少一个电接触元件（20）。

4.根据权利要求3所述的插塞式连接器（12），其中，所述弹簧元件（24a）安设在所述插口（18）的内壁上。

5.根据权利要求1或2所述的插塞式连接器，其中，所述插塞式连接器包括插头，其中，所述弹簧元件设计用于，与所述互补的插塞式连接器的接地接触元件电接触，所述接地接触元件与所述互补的插塞式连接器的接地线相连接，其中，所述接地接触元件安设在所述互补的插塞式连接器的插口的内壁上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的插塞式连接器（12），还包括：

接地接触元件（20），用于与所述互补的插塞式连接器（14）的接地接触元件（36）相连接，其中，所述弹簧元件（24a）包括用于将所述插塞式连接器（12）的接地接触元件（36）压到所述互补的插塞式连接器（14）的接地接触元件（36）上的压紧弹簧。

7.根据前述权利要求中任一项所述的插塞式连接器（12），其中，所述插塞式连接器以下述方式设计：所述弹簧元件（24a）仅在所述插塞式连接器与所述互补的插塞式连接器进行插接期间与所述互补的插塞式连接器的接地接触元件（36）电接触。

8.根据前述权利要求中任一项所述的插塞式连接器（12），还包括：

接地接触元件（20），用于与所述互补的插塞式连接器（14）的互补的接地接触元件（36）相连接，其中，所述插塞式连接器（12）以下述方式设计：所述接地接触元件（20）在所述弹簧元件（24a）接触所述接地接触元件（36）之后才与所述互补的接触元件（36）相接触。

9.插塞式连接结构（10、10'），包括：

根据权利要求1至8中任一项所述的插塞式连接器（12）和互补的插塞式连接器（14）。

10.用于将插塞式连接器（12）与互补的插塞式连接器（14）相连接的方法，包括以下步骤：

使与所述插塞式连接器的接地线（22）相连接的弹簧元件（24a）与所述互补的插塞式连接器的接地接触元件（36）电接触；

然后使所述插塞式连接器的至少一个电接触元件（20、20a）与所述互补的插塞式连接器的互补的电接触元件（36、36a）电接触。

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