CN107210550A - 允许拆卸的电连接器、电子模块和组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接到配合连接器的电连接器，涉及一种包括这样的电连接器的电子模块，还涉及一种用于制造电子模块的组装方法。根据本发明的电连接器(100)包括壳体(105)和至少一个连接器模块(104)，所述连接器模块包括电绝缘触头载体(132)和至少一个导电触头元件(146)，所述连接器模块(104)至少部分地由所述壳体(105)包围。所述壳体(105)包括保持构件(126)，用于将所述连接器模块(104)保持在所述壳体(105)处，其中所述保持构件(126)与所述连接器模块(104)相互作用，以在沿着所述电连接器的配合方向(107)的方向上施加保持力，且其中所述连接器模块(104)在横跨所述配合方向(107)的方向上从所述保持构件(126)可移除。

Description

允许拆卸的电连接器、电子模块和组装方法

技术领域

本发明涉及一种用于连接到配合连接器的电连接器，所述电连接器包括壳体和至少一个连接器模块。本发明还涉及一种包括这样的电连接器的电子模块，还涉及用于制造电子模块的组装方法。

背景技术

现今，电连接器—特别是插头连接器—代表了在所有应用领域中对大多数电子装置和部件的性能具有决定性因素的部件。特别是对于航空航天、国防和海洋应用，电连接器通常不仅仅是廉价的大量生产的产品，而是高质量的精密部件，在仅当连接器的一部分有缺陷或陈旧的情况下，其成本太高以致不能丢弃。特别地，包括壳体和插入其中的连接器模块的模块化电连接器可以允许通过将有缺陷或不再需要的连接器模块更换为正常工作或另一种类型的连接器模块来进行维护或修理。然而，拆卸常规的模块化电连接器是麻烦的或根本不可能的。

以下将参照图7至图10来解释可以例如在航空应用领域中与机上娱乐系统相关联使用的常规电子模块的概念。

如从图7可见，电子模块包括具有基板202的电路载体201，基板202例如是印刷电路板(PCB)，其承载连接到不同的导电引线(未在图中示出)的多个连接器模块204。通常，一个或多个集成电路和/或其他无源和/或有源电子部件安装在基板202上，但为了简洁起见未在图中示出。连接器模块204是与国际申请WO 2011/160971A1中所示的连接器模块类似的成角连接器模块。

将电路载体组装在具有保持器壳206和单独的盖壳208(如图9和10所示)的两部分壳体中是已知的安装技术。如图7所示，通过在基本上平行于连接器模块204的配合方向的插入方向212上将电路载体201滑动到引导凹槽210中，来将电路载体201安装在保持器壳206中。保持器壳206具有用于每个连接器模块的接收通道214。在完全组装状态下，当与电子模块连接时，接收通道214包围连接器模块204且成型为引导配合连接器(未在图中示出)。每个连接器模块204包括闩锁装置216，以将连接器模块204固定在接收通道214内。因此，连接器模块204固定在壳体内，抵抗与插入方向212相反的方向上的任何运动。。

图8示出了处于其最终位置的电路载体201，其牢固地安装在保持器壳206中。每个连接器模块204锁定在对应的接收通道214内，且基板202被稳定在保持器壳206的每个侧壁218上的引导凹槽210中。在该锁定位置，连接器模块204不再能从保持器壳206移除，除非破坏电子模块200。图9以穿过图8的布置切割的示意图示出了闩锁装置216如何与接收通道214的所属凹陷相互作用，从而不可逆地锁定连接器模块204。此外，可以看出，通过将承载连接器模块204的电路载体安装在接收通道214内，不期望的机械力在电触头被保持在基板202内的区域中被施加的电触头上。这些力可能导致触头的变形。

在下一个组装步骤中(参见图10)，通过安装盖壳208来闭合电子模块200的壳体。盖壳208在方向212上移动，直到其已经达到其最终位置。在最终安装位置，通过在盖壳208处与相应的开口接合的锁定凸起220，且通过弹性卡扣钩222，盖壳被固定在保持器壳206处。卡扣钩222接合设置在盖壳208处的对应的凹陷224。

在图11中示出了完全组装的电子模块200。为了维护和修理的目的，通过致动卡扣钩222且然后在与方向211相反的方向上向后移除盖壳，盖壳208可以被移除。然而，只有能够在插入的印刷电路板上进行的修理是可行的。连接器模块204不再能从接收通道214移除。

从WO 2011/160971 A1国际申请，已知在接收通道处提供可从每个接收通道的外部接近的闩锁凹陷，以便允许闩锁装置被致动。然而，由于每个连接器模块204具有其本身的闩锁装置，同时致动所有连接器模块204的闩锁装置并且同时拉回电路载体201是困难的并且需要专用工具。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化电连接器，其在操作期间是鲁棒且可靠的，但同时可以容易地完全拆卸以进行维护和修理。该目的通过独立权利要求的主题来解决。本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。

本发明是基于以下思路，提供一种模块化电连接器，其中连接器模块安装在壳体中，其中其通过保持构件被固定抵抗平行于配合方向的运动，但是仍然在横跨配合方向的方向上从保持构件可移除，电连接器的特别简单的拆卸是可行的。尽管如此，连接器模块被安全地固定在壳体处，抵抗沿着配合方向的所有运动。

根据本发明的有利实施例，壳体包括在其中布置所述保持构件的保持器壳，以及用于至少部分地覆盖至少一个连接器模块的单独的盖壳。该特别的构造也允许在横向于配合方向的方向上固定连接器模块。尽管如此，模块化电连接器仍然可以拆卸，这是由于盖壳可以可释放地固定在保持器壳处。特别地，保持器壳可以包括可释放的锁定装置，以在保持器壳处解锁盖壳。这可以例如通过在保持器壳(其在盖壳处与开口接合)处提供卡扣钩来实现。对于本领域技术人员来说，布置可以是相反的，即是说，卡扣钩可以布置在盖壳处，且开口可以设置在保持器壳处。

根据有利的实施例中，盖壳包括至少一个接收通道，其形成为接收至少一个连接器模块，且还适于引导配合连接器。与上面解释的常规布置相比，接收通道不与连接器模块互锁，但如果需要，可以与盖壳一起移除。将连接器模块保持在壳体内的功能由保持构件来实现，其作为保持器壳的一部分，但不是接收通道的一体部分。

可以通过提供与布置在连接器模块处的对应的保持凹陷相互作用的保持突起来实现特别牢固的保持功能。具体地，保持突起可以在横跨配合方向的方向上延伸，使得连接器模块可以在横向于配合方向的方向上被推动到其最终位置。根据有利的实施例中，该保持凹陷可以成型为接收保持突起的引导凹槽。

为了满足关于电绝缘和电流爬电路径的相应的要求，保持突起可以形成为分隔壁，以使一个连接器模块的电触头元件与例如另一连接器模块的相邻的电触头元件电绝缘。通过将导电颗粒引入分隔壁材料中，也可以实现触头元件与传递至其的信号的电磁屏蔽。

有利地，连接器模块是成角的连接器模块，其中至少一个导电触头元件具有接触区域和连接区域，所述接触区域由配合连接器接触并沿着配合方向延伸，所述连接区域连接到连接器内的引线，并横跨配合连接延伸。成角的连接器是本领域熟知的，且国际申请WO2011/160971 A1示出了这样的成角的连接器模块的一些示例。

作为保持突出的附加或替代，保持构件也可以包括保持凹槽，其与连接器模块处的止动环相互作用，以抑制沿着配合方向的运动。特别地，每个连接器模块的保持器构件可以具有U形的截面，其具有基部和形成保持突出的两个腿部。止动环形成在连接器模块的圆周的至少一部分周围，使得其围绕连接器模块的配合面。止动环可以插入保持凹槽中，使得给完全安装的连接器模块赋予附加的机械稳定性。由于U形截面，连接器模块可以通过在横跨配合方向的方向上被移除而容易地从保持器构件拆卸。

当根据本发明的电连接器用于航空航天应用时，需要高温性能以及耐受溶剂和低重力的良好抗性。此外，材料必须满足可燃性和毒性标准。根据有利的实施例，聚醚酰亚胺(PEI)或PEI复合材料用于制造电绝缘部件，即触头载体和/或壳体。复合材料例如包括碳纤维/PEI复合材料。这些材料本身具有阻燃性及低烟雾性，仅溶于部分卤化的溶剂，但耐受醇、酸和由烃制成的溶剂。此外，PEI对伽马射线和紫外线辐射是稳定的，显示出良好的电学性能，并且在宽的温度范围内保持机械稳定。

根据本发明的有利实施例，提供密封装置，以避免在触头载体和壳体之间的接口处侵入湿气或灰尘。例如，可以围绕配合面在连接器模块的外表面处提供弹性索环。

本发明还涉及一种电子模块，其具有电路载体和根据本发明的电连接器。有利地，电连接器模块布置在电路载体的基板上，且电连接到布置在基板上的导电引线。壳体至少部分地包围电路载体，且保持构件将连接器模块与电路载体保持在一起，使得连接模块和电路载体可以在横跨连接模块的配合方向的方向上被移除。电路载体可以承载多个连接器模块，其连接到不同的导电引线。通常，一个或多个集成电路和/或其他无源和/或有源电子部件安装在基板上。基板可以根据本领域技术人员的通常知识由印刷电路板(PCB)形成。该解决方案的优点可以从以下事实看出：在布置在基板上的电子部件或连接器模块中的一个需要修理和/或更换的情况下，可以实现修理和/或更换而不必丢弃整个电子模块。

根据有利的实施例中，壳体包括保持器壳，其具有保持构件和单独的盖壳。保持器壳和盖壳有利地形成包围电路载体的密封的外壳。因此，电子模块形成且为完全密封的盒，其可以安装在需要其功能的位置。在这种情景下，根据特定应用的要求，术语“密封的”旨在意味着仅“封闭”、或“防尘”、或甚至“防水”。可能的应用领域是为飞机中的机上娱乐装置提供接入。

一方面，为了实现保持器壳与盖壳之间的密封连接，另一方面，为了实现盖壳与单独的连接器模块之间的密封连接，保持器壳设置有用于安装和固定盖壳的引导装置。引导装置在沿着配合方向的方向上延伸，以便在保持器壳处被安装，通过引导装置的引导，盖壳沿着配合方向滑动。

本发明还涉及一种用于组装根据本发明的电子模块的方法。特别地，该组装方法包括以下步骤：

提供保持器壳和电路载体，所述电路载体包括具有至少一个导电引线的基板和至少一个电连接器模块，所述电连接器模块布置在所述基板上，且连接到所述至少一个导电引线，

在横跨所述连接器模块的配合方向的方向上将所述电路载体插入所述保持器壳中，使得所述连接器模块与所述保持构件可移除地接合，以在沿着所述电连接器的配合方向的方向上施加保持力。

在保持器壳内安装电路载体的该特定的技术允许在需要修理或维护包括连接器模块的任何部件的情况下便于拆卸电子模块。用来避免电路载体及连接器模块沿着配合方向的任何运动的不可逆锁定机制是不需要的。

根据本发明，盖壳在沿着所述配合方向的方向上安装，使得所述保持器壳和所述盖壳形成包围电路载体的密封的外壳。因此，可以有效地保护电子模块抵抗环境影响，而与此同时完全拆卸仍然是可能的。

附图说明

将附图并入说明书并形成说明书的一部分，以便解释本发明的若干实施例。这些图与说明书一起用来解释本发明的原理。附图仅仅是为了说明如何制造和使用本发明的优选和替代示例的目的，而不应将其解释为将本发明仅限于示出和描述的实施例。此外，实施例的若干方面可以—单独地或以不同的组合—形成根据本发明的解决方案。另外的特征和优点将从以下对本发明的各种实施例的更具体的描述将变得显而易见，如附图中所示，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1示意性地示出了在根据本发明的保持器壳中的装配期间的电路载体的透视图；

图2示出了图1的细节；

图3示出了处于其在保持器壳中的最终安装位置的电路载体的示意图；

图4示出了在盖壳的组装期间的盖壳和保持器壳及电路载体的透视图；

图5示出了处于其最终组装状态的根据本发明的电子模块；

图6示出了图5所示的电子模块的示意截面图；

图7示出了将电路载体组装到常规保持器壳中；

图8示出了处于最终组装状态的图7的布置；

图9示出了图8所示的具有安装的电路载体的常规保持器壳的示意截面图；

图10示出了常规盖壳的安装；

图11示出了处于完全组装状态的常规电子模块。

具体实施方式

现在将参考附图更详细地解释本发明。现在参考图1，示出了保持器壳106中的组装期间的电路载体101的示意图。保持器壳106形成壳体105(参见图5)的一部分，所述壳体105围绕并保护电路载体101，且允许将其安装到更大的单元中。电路载体101包括基板102，优选为印刷电路板(PCB)，其具有导电引线的图案(未在图中示出)。另外，多个连接器模块104安装在基板102上，且连接到导电引线图案。基板102还承载一个或多个集成电路和/或其他无源和/或有源电子部件(未在图中示出)。

连接器模块104的配合方向由箭头107指示。根据本发明，电路载体101在横跨配合方向107延伸的方向112上安装在保持器壳106内。根据本发明，保持器壳106包含保持构件126，用于与连接器模块104相互作用，以在沿着电连接器的配合方向107的方向上施加保持力。特别地，每个保持构件由两个保持突起128形成，以便产生基本U形的截面，保持突起128形成U的腿部。保持突起128接合对应的保持凹陷130，保持凹陷130设置在每个连接器模块104的两个侧壁处。

在图1所示的实施例中，连接单元104具有电绝缘触头载体132，其由第一外壳134和第二外壳136形成。保持凹陷130形成在止动环138(其形成在第一外壳134处)与第二外壳136的外边缘140之间。应当提到的是，在本图中，连接器模块104与图7至图10所示的常规连接器模块相同。然而，当然也可以使用形成为与保持器壳106相互作用的连接器模块的任何其他设计。特别地，本领域技术人员清楚的是，保持凹陷130也可以形成为单部分外壳中的模制压痕。

每个保持突起128形成为分隔壁142的一部分。这些分隔壁142(其装配在设置在基板102处的槽144中)将一个连接器模块104的触头元件146与相邻的连接器模块的触头元件146相分离。此外，分隔壁142还为保持突起128提供附加的机械稳定性。

除了保持突起128以外，每个保持构件126还包括保持凹槽148。这些保持凹槽148接收连接器模块104的止动环138。因此，可以在完全组装状态中提供对沿方向107的运动的附加保护。

此外，每个分隔壁142包括支撑台阶154，其在组装状态下支撑基板102。

根据本发明，将电路载体101插入保持器壳106不涉及任何闩锁、锁定或不可逆的连接步骤，使得当需要时。可以容易地将电路载体在与方向112相反的方向上移除。

图2示出了图1的细节，以更好地说明上文参考图1所解释的机械细节。此外，可以看出，每个连接器模块104具有闩锁装置116，其对应于图7所示的那些。然而，根据本发明，不使用这些闩锁装置。如参考图6所解释的，接收通道114不具有用于接合闩锁装置116的对应的开口。

图3示出了处于在保持器壳106内的最终位置的电路载体101。为了更好地说明该位置，一些部件被至少部分地表示为透明的。

为了闭合壳体105，单独的盖壳108安装在保持器壳106上。图4示出了该安装步骤。特别地，盖壳108在沿着配合方向107的方向上滑动到保持器壳106上。应当注意，与常规布置相比，盖壳108从连接器的朝向后侧的配合面安装，而常规盖壳208的安装方向212与配合方向相对延伸。

为了将盖壳108锁定在保持器壳106处，保持器壳具有卡扣突起122，其接合布置在盖壳108处的凹陷124。该卡扣突起122引起比卡扣钩122弱得多的锁定力，使得可以更加容易地从保持器壳106移除盖壳108。

图5以透视图示出了完全安装的电子模块100。

图6以示意截面图示出了处于最终安装状态的连接器模块104的位置。如从图中可见，每个连接器模块104包括多个触头元件146。触头单元146是成角度的，使得接触区域152(其沿着配合方向延伸并连接到配合连接器)相对于连接区域154(其插入基板102中)优选成90°的角度。此外，通过在横跨配合方向107的方向112上插入电路载体101，可以确保没有不期望的机械力施加在触头元件146的连接区域152上。

根据本发明，接收通道114是盖壳108的部分。根据本发明，连接器模块104且特别是闩锁装置116不与接收通道114互锁。发生的仅有的相互作用是增强的摩擦以及连接器模块104的配合面156与接收通道114之间的位置的精确限定。为了实现牢固的配合，接收通道将保持器壳106支撑抵靠在支撑区域158中。另一方面，连接器模块通过止动环138支撑在保持器壳106处。因此，盖壳108和连接器模块104之间不存在不可逆的机械连接。

因此，根据本发明，实现了电子模块100的非破坏性易拆卸。

在描述本发明的情景中(特别是在所附权利要求的情景中)使用的术语“一”、“一个”和“所述”以及类似的指示物应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另有说明，或明显与上下文相矛盾。术语“包括”、“具有”、“含有”和“包含”应被解释为开放式术语(即，除非另有说明，意思是“包括但不限于”)。除非本文另有说明，本文中的值的范围的描述仅旨在用作单独提及落在范围内的每个单独值的简写方法，并且将每个单独的值并入本说明书中，如同在本文中单独列举一样。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明，或者明显与上下文相矛盾。本文提供的任何和所有示例性或示范性语言(例如“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明，并且不对本发明的范围构成限制，除非另有说明。说明书中的语言不应被解释为将任何未被要求保护的元素指示为对于本发明的实践是必需的。

本文描述了示范性实施例。在阅读前面的描述之后，这些实施例的变化对于本领域普通技术人员来说可能变得显而易见。发明人期望本领域技术人员适当地使用这种变化，并且本发明人旨在以不同于本文具体描述的方式来实施本发明。特别地，附图仅示出根据本发明的完整电子模块。然而，根据本发明的想法当然适用于仅包括连接器模块和壳体的电连接器，而不一定包括印刷电路板。

因此，本发明包括根据适用法律所允许的所附权利要求中列举的主题的所有修改和等同物。此外，本发明涵盖了上述元件的所有可能变化的任何组合，除非本文另有说明，或者明显与上下文相矛盾。

附图标记

Claims (16)

1.一种用于连接到配合连接器的电连接器，所述电连接器(100)包括：

壳体(105)；

至少一个连接器模块(104)，其包括电绝缘触头载体(132)和至少一个导电触头元件(146)，所述连接器模块(104)至少部分地被所述壳体(105)包围；

其中所述壳体(105)包括保持构件(126)，以用于将所述连接器模块(104)保持在所述壳体(105)处，其中所述保持构件(126)与所述连接器模块(104)相互作用、以在沿着所述电连接器的配合方向(107)的方向上施加保持力，且其中所述连接器模块(104)在横跨所述配合方向(107)的方向上从所述保持构件(126)可移除。

2.如权利要求1所述的电连接器，其中所述壳体(105)包括包含所述保持构件(126)的保持器壳(106)、以及用于至少部分地覆盖所述至少一个连接器模块的单独的盖壳(108)(104)。

3.如权利要求2所述的电连接器，其中所述保持器壳(106)包括锁定装置(122)，用于将所述盖壳锁定在保持器壳处。

4.如权利要求2或3所述的电连接器，其中所述盖壳(108)包括至少一个接收通道(114)，所述至少一个接收通道(114)适于接收所述至少一个连接器模块(104)且还适于引导所述配合连接器。

5.如前述权利要求中任一项所述的电连接器，其中所述保持构件(126)包括至少一个保持突起(128)，用于与布置在所述连接器模块(104)处的对应的保持凹陷(130)相互作用。

6.如权利要求5所述的电连接器，其中所述保持凹陷(130)成型为用于接收所述保持突起(128)的引导凹槽。

7.如权利要求5或6所述的电连接器，其中所述保持突起(128)形成分隔壁(142)，用于使一个连接器模块的电触头元件(146)与相邻的电触头元件电绝缘。

8.如前述权利要求中任一项所述的电连接器，其中所述连接器模块(104)是成角的连接器，所述至少一个导电触头元件(146)具有沿着所述配合方向(107)延伸的接触区域(152)和横跨所述配合方向延伸的连接区域(154)。

9.如前述权利要求中任一项所述的电连接器，其中所述连接器模块(104)包括围绕所述触头载体(132)至少逐段地延伸的止动环(138)，且其中所述保持构件(126)包括用于与所述止动环(138)的至少一部分相互作用的保持凹槽(148)。

10.如前述权利要求中任一项所述的电连接器，其中所述触头载体(132)和/或所述壳体(105)至少部分地由聚醚酰亚胺(PEI)或聚醚酰亚胺(PEI)复合材料制造。

11.如前述权利要求中任一项所述的电连接器，还包括密封装置，用于在所述触头载体(132)和所述壳体(105)之间提供密封。

12.一种电子模块，具有电路载体(101)和如前述权利要求中任一项所述的电连接器，

所述电路载体(101)包括具有至少一个导电引线的基板(102)、以及至少一个电连接器模块(104)，所述至少一个电连接器模块布置在所述基板(102)上且连接到所述至少一个导电引线，

其中所述壳体(105)至少部分地包围所述电路载体(101)，且其中所述保持构件(126)形成为将所述连接器模块(104)与所述基板(102)保持在所述壳体处，且其中所述连接器模块和所述基板(102)在横跨所述连接器模块的所述配合方向(107)的方向上从所述保持构件(126)可移除。

13.如权利要求12所述的电子模块，其中所述壳体(105)包括包含所述保持构件(126)的保持器壳(106)、以及单独的盖壳(108)，所述保持器壳(106)和所述盖壳(108)形成包围所述电路载体(105)的密封的外壳。

14.如权利要求13所述的电子模块，其中所述保持器壳(106)具有安装和固定所述盖壳的引导装置，所述引导装置在沿着所述配合方向的方向上延伸。

15.一种用于组装如权利要求12至14中任一项所述的电子模块的方法，所述方法包括以下步骤：

提供保持器壳(106)和电路载体(101)，所述电路载体包括具有至少一个导电引线的基板(102)和至少一个电连接器模块(104)，所述电连接器模块布置在所述基板(102)上且连接到所述至少一个导电引线，

在横跨所述连接器模块的配合方向(107)的方向上将所述电路载体(101)插入所述保持器壳(106)中，使得所述连接器模块与所述保持构件(126)可移除地接合，以在沿着所述电连接器的配合方向的方向上施加保持力。

16.如权利要求14所述的方法，还包括在沿着所述配合方向(107)的方向上安装所述盖壳(108)的步骤，使得所述保持器壳和所述盖壳形成包围所述基板(102)的、密封的外壳。