CN108695646B - 插头连接器和产生插头连接的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种插头连接器，其具有第一和第二插头，插头连接器具有可经由插头接触彼此连接的插头元件以及用于机械地固定插接配合的插头的固定装置。固定装置形成有可枢转地安装在第一插头上的杆，且杆偏离其枢转轴线可枢转地支承在自由端具有固定凸轮的连接元件，第二插头具有插座形成为适于形状配合地接收固定凸轮且具有斜坡表面的插座，斜坡表面与连接元件的自由端协作，经由斜坡表面，固定凸轮在插接配合期间被强制性地引导到插座的锁定表面的后面。在于第一和第二插头之间产生插头连接的方法中，在插接配合期间，固定凸轮被强制性地引导到形成在第二插头处的锁定表面的后面，并且随后通过枢转杆将两个插头拉向彼此，杆可枢转地支承连接元件。

Description

插头连接器和产生插头连接的方法
技术领域
本发明涉及一种插头连接器，其具有第一插头和第二插头，所述插头连接器具有插头元件，所述插头元件分配到彼此且可以经由插头接触彼此连接。这样的插头通常是已知的。以下也是已知的：提供固定装置作为插头连接器的部分，插头连接的插头可以与其机械固定。
背景技术
本发明特别涉及用于机动车辆技术的插头连接器，特别是用于电动汽车(electromobility)。在机动车辆中，特别是存在车辆中所有结构部件的振动应力问题。因此，插头连接器必须以特定方式固定。特别是在由高压电流供电的电动车辆的情况下，应该采用在电插头连接的区域中的可靠且耐久的接触。电插头连接在机动车辆中是不可避免的，以便例如在制造的背景下将不同模块彼此电连接。
此外，基本的制造条件要求特别在汽车工业中要结合的部件以期望的方式可靠且尽可能无误地彼此结合。制造背景下的错误连接会导致车辆故障和投诉。
本发明的根本问题是创造一种满足上述要求的插头连接器。在这种情况下，本发明特别希望指定用于机械地固定插接配合插头的固定装置，以及尽可能消除组装问题的对应方法。
发明内容
为解决装置问题，本发明提出了一种具有权利要求1所述特征的插头连接器。在该插头连接器中，第一插头具有可枢转地安装的杆，所述杆偏离其枢转轴线地可枢转地支承连接元件。连接元件在其自由端具有固定凸轮，所述固定凸轮与枢转轴线规则地相对。第二插头元件具有插座，其形成为适于形状配合地接收固定凸轮。该插座具有锁定表面，固定凸轮可以锁定在锁定表面后面。固定凸轮位于此位置以机械地固定插接配合插头。然而，插座更倾向于具有与连接元件的自由端配合的斜坡表面，经由该斜坡表面，可以在插接配合期间将固定凸轮强制性地引导进入到锁定表面的后面。在这种情况下，锁定表面通常具有延伸部，所述延伸部在插接配合期间基本上与结合方向成直角。
在根据本发明的解决方案的情况下，在结合开始时，固定凸轮位于固定凸轮可以被引入到插座中的位置，即，可以从外部通过锁定表面，并且可以在结合方向上进入锁定表面的后面。在固定凸轮的这种典型的线性移动的背景下，在将两个插头插接配合期间，连接元件的自由端推靠斜坡表面，连接元件的自由端通过该斜坡表面在结合方向上强制性地进入固定凸轮从后面接合锁定表面的位置。连接元件的自由端也可以形成为固定凸轮。术语“自由端”在这里通常意在理解为与连接元件的安装相对设置的自由端区域的标识。
通过这种配置，当两个插头插接在一起时，固定凸轮被强制性地引导到锁定表面的后面，从而保证了两个插头的无误连接。
根据本发明的优选改进，这提出了一种防止误操作的进一步保护措施，其中连接元件在弹簧的预紧下被保持在所述初始位置，在所述初始位置，固定凸轮在插接配合期间在结合方向上与到插座的插入开口对准。弹簧元件对应地对连接元件施加预定初始位置，在所述初始位置中，固定凸轮在插接配合期间与插入开口对准，并且不能推靠锁定表面，而是通过插入开口进入锁定表面后面。弹簧元件使得初始位置被固定，弹簧元件能够作为压紧(holding-down)装置作用在连接元件上，以确保连接元件的初始位置。然而，弹簧优选地用于固定杆的初始位置，并且在固定凸轮已经以前述方式被强制性地引导到锁定表面后面之前防止杆的枢转运动。
为此，连接元件优选具有锁定凸轮，该锁定凸轮在初始位置与防止杆的枢转运动的配合表面协作。配合表面通常是第一插头元件的外壳的表面。相应地，所述弹簧固定杆在初始位置中的确定的枢转位置，在该初始位置中，固定凸轮进而在结合方向上与插入开口对准。
提供了用于强制性地引导的另外的装置，其防止杆在固定凸轮已经被引导到锁定表面后面之前能够枢转，因为只有这样，杆的枢转运动才也导致两个插头朝着彼此的张紧，因为只有这样，固定凸轮才以形状配合的方式保持在插座内。根据本发明的优选改进，因此建议，插座形成有止动表面，在固定凸轮已经被引导到锁定表面后面之后，在结合插头连接时，连接元件强制性地推靠该止动表面。连接元件和止动面的协作通常经由连接元件传递到弹簧元件上。在这种情况下，连接元件优选不仅是可枢转的，而且还在限制内相对于杆可位移地安装，例如通过可形成在杆和/或连接元件上的长形孔。响应于连接元件抵靠止动表面，连接元件的安装在长形孔中位移，使得锁定凸轮克服来自由外壳形成的配合表面的弹簧的力而从初始位置移除。然后，杆的枢转运动是可能的。因此，连接元件在插座内的这种强制性地引导可靠地确保了：首先形成连接元件和插座之间的形状配合连接，并且之后仅仅是杆的枢转，从而允许通过固定装置互锁两个插头。
固定装置优选地在终点位置中发挥其作用，在该终点位置中，杆的枢转轴线位于插座与连接元件的枢转轴线之间。两个插接配合插头的互锁因此由肘杆机构产生。此外，这种构造允许改善两个插头的结合，因为假设枢转运动是恒定的，随着靠近终点位置，两个对应物朝向彼此的运动连续地减少。肘杆机构尽可能最佳地发挥作用，因为在终点位置，在杆的枢转轴线后面，在杆的枢转方向上，在连接元件的枢转轴线与插座之间存在连接线。
根据本发明的优选的改进，提出了一种可移动的固定元件，该可移动的固定元件可移动到锁定位置以固定终点位置，在该终点位置，杆经由固定元件相对于第一插头元件的外壳固定在其上。固定元件可以平移和/或旋转的方式移动。它优选地设置并可位移地安装在杆上。优选地，锁定元件经由闩锁凸轮等固定在锁定位置，所述闩锁凸轮等是可释放的，以便能够在更换两个插接配合的电气部件时释放插头连接而不会造成损坏。
在于第一插头和第二插头之间产生插头连接的创造性方法中，设置在连接元件的自由端处的前述固定凸轮被强制性地引导到形成在第二插头上的锁定表面的后面。强制性地引导在这里意味着，在结合的背景下，通过第一插头和第二插头的分配到彼此的表面的协作，固定凸轮被强制地进入到锁定表面的后面。在创造性的过程中，这需要从连接元件的初始位置(在初始位置中，固定凸轮与插入开口对准)开始，直到位移位置(在位移位置中，固定凸轮位于锁定表面后面)的强制性地引导的相对运动。在锁定表面后面强制性地引导处理固定凸轮之后，通过枢转可枢转地支承连接元件的杆来将两个插头拉向彼此。杆的枢转对应地导致两个插头彼此主动地接近，通常直到达到终点位置。
上述锁定凸轮是用于执行优选过程的结构性示例性实施例，在该优选过程中，在固定凸轮以形状配合方式接合在插座中之后，根据特定示例性实施例的枢转锁定件(其为被锁定凸轮固定的枢转锁定件)以强制性地引导的方式被移除。在特定的示例性实施例中，通过连接元件抵靠止动表面并且作为相对于外壳侧上的配合表面升高锁定凸轮的反作用来执行强制性地引导的移除，使得杆可枢转到终点位置。
通过将连接元件的枢转轴线相对于杆的枢转轴线引导到与锁定表面相对的一侧上，实现了产生插头连接的方法中减小的摩擦力和改进的运动学特性。在这种情况下，锁定表面、杆的枢转轴线和连接元件的枢转轴线基本上位于通常基本上平行于结合或插入方向延伸的线上。
随后，根据优选的过程，通过固定元件来固定终点位置，所述固定元件将杆与第一插头的外壳以形状配合的方式连接。
附图说明
从以下对示例性实施例的描述中可以呈现本发明的其他细节和优点在附图中：
图1示出了示例性实施例的第一插头的透视分解图；
图2示出了第一插头处于组装状态时的示例性实施例的第二插头的分解透视图；
图3示出了示例性实施例的第二插头的主要部分的透视平面图；
图4示出了示例性实施例的透视、略微偏离中心的纵向截面图；
图5示出了第二插头的插座的透视纵向截面图；
图6a-f以透视纵向截面图示出了两个插头的结合的不同阶段；
图7a-e示出了对应于根据图6的阶段a-e的不同阶段中的示例性实施例的透视侧视图，以及
图8示出了示例性实施例的透视、略微偏离中心的纵向截面图。
具体实施方式
图1示出了第一插头，其形成为插头连接器的插头，且具有由塑料制成的注射模制的插头外壳，在其中接收阴插头元件6，阴插头元件6可以通过压接在其连接端连接到电缆8。
此外，示出了用于密封电缆8的馈通的单核密封件14和用于每个电缆8的应变消除件16，应变消除件16与盖帽18的圆锥形插座相互作用，以便依靠电缆8的护套，并将其以应变释放的方式保持在插头外壳4内。
插头外壳4形成连接件20a、20b，其通向阴插头元件6，并且在表面上形成有不同的凹槽，以使得第一插头2能够明确地插入图2-4中所示的第二插头22中。为此，第二插头2的插头外壳24具有接合在连接件20的凹槽中的引导腹板(见图3)。连接件20突出超出密封件26，密封件26接收在插头外壳4的周向U形凹槽中并且经由密封保持器28相对于插头外壳4固定。
杆用附图标记30表示，所述杆可枢转地安装在插头外壳2上。杆30相对于中心纵向轴线具有基本上对称的结构，并且打开用于由附图标记32指示的固定元件以及由附图标记34指示的连接元件的安装侧的端部的接收空间。
杆30具有用于可枢转地支承连接元件34的长形孔36。为此，长形孔36的直径至少在一个方向上(可选地也可以完全地)大于在连接元件34上整体成型的支承销38的外径。连接元件34因此可以相对于杆30以平移的方式且在限制范围内移动。结构部件30、32、34形成用于机械固定插接配合插头2、22的固定装置的主要元件。为了组装该功能组，杆30的两个半部被迫分开，以便将连接元件34的安装侧上的端部引入到两个半部之间并且引入到接收空间中，并将支承销38插入长形孔36中。以相同的方式，固定元件32在杆30的两个半部之间被引导。固定元件32具有闩锁腹板40，其从固定元件32的主侧表面突出并且与形成在杆30的半部上的闩锁凹槽42配合，以便允许固定元件32相对于杆30的一些引导位移运动，并且通过闩锁连接来固定锁定位置，在该锁定位置中，固定元件32相对于杆30被固定。固定元件32还通过支承销38和闩锁腹板40将杆30的两个半部抵靠彼此固定。
第二插头具有连接件插座44，其形成为适于接收连接件20，在连接件插座44之间设置插座46。连接件插座44和插座46形成为穿过接收阳插头元件48的第二插头22的插头外壳24。插座46突出超出插头外壳24的前表面，并且在密封环50的上游形成插入开口52，以固定成型在连接元件34的自由端上的固定凸轮54。固定凸轮54突出超出连接元件34的长形连接腹板56。
如在以下描述中详细描述的那样，形成插座56的接收主体58被形成为适于接收固定凸轮54。
图4分别以略微偏离中心的纵向截面图示出了第一插头2和第二插头22。示出了结合的起始位置，其中连接件20a、20b与连接件插座44a、44b对齐，并且连接元件34在接收主体58上取向。
图5以纵向截面图示出了接收主体58的细节。图5的确给出接收主体58被设置为单独的结构部件的印象。然而，接收主体58实际上通常通过注射模制固定地成型，优选一体地成型在插头外壳24上。接收体58具有不同的表面，它们在两个插头2、22的插接配合期间与连接元件34的自由端及其固定凸轮54协作。与插入开口52相对，接收主体58形成止动表面60，该止动表面60连接到斜坡表面62，所述斜坡表面62在与插入开口52相对的结合方向上形成。插入开口52在内侧由锁定表面64限定，锁定表面64与止动表面60相对地形成。锁定表面64相对于中心纵向轴线设置成向外偏移，而斜坡表面62和止动表面60与中心纵向轴线交叉。插座46在中心纵向轴线处裂开(slit)，并因此形成为适于接收连接腹板56的自由端。
如图6a-f所示，其示出了通过示例性实施例的稍微偏离中心的纵向截面图，在每种情况下，一体成型在杆30上的弹簧66突出超出内侧上的杆30的相应的半部的彼此相对的侧面，弹簧66在预拉伸下抵靠连接元件。支承销38通过该弹簧66被压靠长形孔36的下部区域。锁定凸轮68在两侧轴向地突出超出支承销38，该锁定凸轮68可以从图7a-c中识别出来，并且与图6a和7a中所示的初始位置中的插头外壳4的配合表面70协作。在此，通过弹簧66的力将锁定凸轮68施加在配合表面70上。由此防止了杆30的枢转。
为了进一步描述，引入图6a中标记的特定轴线和运动方向。杆的枢转轴线由SH指示，该杆由插头外壳4的外壳销72形成，该外壳销72接合在杆30的凹陷74中。插头外壳4具有两个彼此相对的外壳销42，它们各自本身分别接合在杆30的对应半部的凹陷74中。为了组装，这些半部朝向彼此弹性地移动，直到外壳销72闩锁到凹陷74中。连接元件34的枢转轴线由SV标记。根据图6a-6f，枢转轴线SH和SV彼此平行并基本上垂直于投影平面延伸。枢转轴线SH和SV通过虚拟连接线VL相互连接。这在根据图6a的初始位置中基本上垂直于结合方向FR延伸，该结合方向FR例如由连接件20的纵向延伸部预先确定，所述连接件20在两个插头2、22的插接配合期间被引导到连接件插座44中。
当两个插头2、22彼此接近时，连接元件34的自由端相对于图6a-f位于下降位置。该位置由杆30在其初始位置中预先确定，该位置进而通过锁定凸轮68与杆30的两侧上的配合表面70的协作而被预先确定。另外，连接元件34可以通过插头外壳4的外壳表面被压入下降位置中，如图6a中由插头外壳内部的通道的上边缘所示。
在图6a所示的初始位置处，固定凸轮54仍然在结合方向FR上与插入开口52对准。因此，固定凸轮54在插接配合期间首先通过插入开口52进入插座46中。固定凸轮54因此通过锁定表面64。在图5中，固定凸轮54从左向右插入插座46。在结合的框架内，连接元件34的前自由端推靠斜坡表面62，由此，连接元件34以强制性地引导的方式升起。结果，固定凸轮54在结合方向FR上被引导到锁定表面64的后面。借助于插座46的这个滑动引导，随后不可避免地确保了，首先将固定凸轮54引入到插座46中，并且随后被带到锁定表面64的后面。通过沿着斜坡表面62的引导的枢转运动在斜坡表面62到止动表面60的过渡处结束。这里的进一步的结合运动导致连接元件34的反作用，使得支承销在长形孔36内位移并抵抗弹簧66的力。结果，锁定凸轮68与配合表面70脱离。锁定凸轮的这种相对运动是由图7a和图7b之间的差异引起的。在图7b中，杆30相对于图6和7在顺时针方向上可枢转。通过枢转杆30，两个外壳4、24然后朝向彼此拉动。因为初始位置中的连接线VL基本上与结合方向FR垂直地延伸，所以在杆30的枢转运动的背景下出现肘杆(toggle lever)机构，使得当两个插头外壳4、24越来越靠近在一起，获得了导致低摩擦力的杠杆比率，但是在达到图6e和7e中所示的终点位置之前不久，它们就会非常有效地最小程度地合在一起。终点位置实质上对应于连接元件34的枢转轴线SV关于杆30的枢转轴线SH的死点。在终点位置，连接线VL大致平行于结合方向FR，杆SH的枢转轴线位于连接元件的枢转轴线SV与插座46之间。因此，即使仅凭借杠杆比率的力量，也会发生杆30的强制锁定。终点位置可以通过杆停靠插头外壳4而预先确定。这允许例如杆30的与固定元件32相对的第二端停靠插头外壳4的配合表面，如下面在图6e中所示。
在终点位置，两个插头外壳4、24在密封件50的中间层下方的接收主体58的区域中以密封方式彼此抵靠，使得这里也不会有污垢或湿气到达插接配合的接触元件。
通过比较图6a和6f来呈现位移运动。固定元件32在插座的方向上，即在第二插头外壳24的方向上位移。在这种情况下，固定元件32的U形外部容器分别经由外壳侧的固定凸起76来位移(参见图8)。通过固定凸起76和固定元件32之间的这种形状配合连接来附加地固定终点位置。
附图标记列表
2 插头
4 插头外壳
6 阴插头元件
8 电缆
14 单核密封件
16 应变消除件
18 盖帽
20 连接件
22 第二插头
24 插头外壳(第二插头)
26 密封件
28 密封保持器
30 杆
32 固定元件
34 连接元件
36 长形孔
38 支承销
40 闩锁腹板
42 闩锁凹槽
44 连接件插座
46 插座
48 阴插头元件
50 密封环
52 插入开口
54 固定凸轮
56 连接腹板
58 接收主体
60 止动表面
62 斜坡表面
64 锁定表面
66 弹簧
68 锁定凸轮
70 配合表面
72 外壳销
74 凹陷
76 固定凸起
SH 枢转轴线，杆
SV 枢转轴线，连接元件
VL 连接线
FR 结合方向

Claims (11)

1.一种插头连接器，具有第一插头(2)和第二插头(22)，所述插头连接器具有插头元件(6，48)和固定装置，所述插头元件分配到彼此且可以经由插头接触而彼此连接，所述固定装置用于机械地固定插接配合的插头，
其特征在于，
所述固定装置包括杆(30)，所述杆可枢转地安装在所述第一插头(2)上，且支承连接元件(34)，使得所述连接元件(34)相对于所述杆偏离所述杆的枢转轴线地可枢转，所述连接元件在其自由端具有固定凸轮(54)，且所述第二插头(22)具有插座(46)，所述插座形成为适于形状配合地接收所述固定凸轮(54)且具有斜坡表面(62)，所述斜坡表面与所述连接元件(34)的自由端协作，经由所述斜坡表面(62)，所述固定凸轮(54)在插接配合期间被强制性地引导到所述插座(46)的锁定表面(64)的后面。
2.如权利要求1所述的插头连接器，其特征在于，所述连接元件(34)在弹簧(66)的预紧下被保持在初始位置，在所述初始位置中，所述固定凸轮(54)在所述插接配合期间在结合方向上与到所述插座(46)的插入开口(52)对准。
3.如权利要求2所述的插头连接器，其特征在于，所述插座(46)形成止动表面(60)，在所述固定凸轮(54)被强制性地引导到所述锁定表面(64)后面之后，所述连接元件(34)抵靠所述止动表面。
4.如权利要求3所述的插头连接器，其特征在于，所述连接元件(34)具有锁定凸轮(68)，在所述初始位置中，所述锁定凸轮与配合表面(70)协作，所述配合表面防止所述杆(30)的枢转运动，且由所述第一插头(2)的外壳(4)形成。
5.如权利要求4所述的插头连接器，其特征在于，所述杆(30)的可枢转地支承所述连接元件(34)的长形孔(36)与所述连接元件(34)的尺寸相匹配，使得在所述连接元件(34)搁置在所述止动表面(60)上的情况下，所述锁定凸轮(68)克服所述弹簧(66)的力从所述配合表面(70)移除，使得所述杆(30)的可枢转运动是可能的。
6.如权利要求中1-5任一项所述的插头连接器，其特征在于固定元件(32)，所述固定元件(32)可枢转地安装在所述杆(30)上，并且为了固定终点位置，所述固定元件(32)可以移动到锁定位置中，在所述锁定位置中，所述杆(30)相对于所述第一插头(2)的外壳(4)经由所述固定元件(32)被固定。
7.如权利要求1-5中任一项所述的插头连接器，其特征在于，在终点位置中，所述杆(30)的枢转轴线(SH)位于所述插座与所述连接元件(34)的枢转轴线(SV)之间。
8.如权利要求6所述的插头连接器，其特征在于，在所述终点位置中，连接所述杆的枢转轴线(SH)和所述连接元件(34)的枢转轴线(SV)的连接线(VL)大致横向于插接配合期间的结合方向(FR)取向，并且在所述终点位置中，所述连接线(VL)基本上在所述结合方向(FR)上延伸。
9.一种在如权利要求1-8中任一项所述的插头连接器的第一插头(2)和第二插头(22)之间产生插头连接的方法，其中，在插接配合期间，设置在连接元件(34)的自由端上的固定凸轮(54)被强制性地引导到锁定表面(64)的后面，所述锁定表面形成在所述第二插头(22)处，并且随后通过使杆(30)枢转而将所述两个插头(2，22)拉向彼此，所述杆可枢转地支承所述连接元件(34)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在固定凸轮(54)以形状配合的方式接合在所述插座中之后，所述杆(30)的枢转锁定件(68，70)被强制引导地移除，使得所述杆(30)可以枢转到终点位置，在所述终点位置中，所述杆(30)的枢转轴线(SH)位于所述插座(46)与所述连接元件(34)的枢转轴线(SV)之间。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，通过固定元件(32)来固定所述终点位置，所述固定元件(32)将所述杆(30)与所述第一插头(2)的外壳(4)以形状配合的方式联接。
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