CN109643865A - 插接连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有插接侧和连接侧的插接连接器(1)，该插接连接器具有壳体(3)、框架(4)和至少一个接触插件(5)。接触插件(5)具有传感器和带有电子系统的电路板(8)。在现有技术中，用在插接连接器内部的电子系统由于在目前为止已知的插接连接器中功率损失而过热的危险是插接连接器失灵的一个原因。在本发明中，借助于冷却元件(2)保证了散热，从而避免了过热。

Description

插接连接器

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求1的前序部分所述的插接连接器。

背景技术

需要这种类型的插接连接器，以便传输电流和电压。此外，通过可在插接连接器中使用传感器系统，可以同时监视传输所需的触头。

DE 100 11 354 C1公开了一种具有可以成排布置的模块的电气设备。电气设备在使用过程中会发热，必须冷却。这在DE 100 11 354 C1中或者通过壳体底座和安装表面之间的用于保证空气循环的间隙实现，或者可选地，壳体底座被配置为非常大，以便消散尽可能多的热量。因此电气设备非常大。

近来，电子和/或传感器系统直接安装在插接连接器中。这从WO 2015/149757 A2中已知。WO2015/149757A2公开了一种插接连接器系统，其由至少一个插接连接器模块组成，该插接连接器模块布置在保持框架中。插接连接器模块具有通过总线系统连接到电子系统的传感器。电子系统用于评价传感器测量。

由JP 2013-105714A已知了一种具有插头的电缆，其中插头额外地还包括电流检测器。电流检测器安置在插头的内部部分中并检测流过电缆的导体的电流强度。

DE 20 2007 018 306 U1公开了一种用于模块化的插接连接器的测量设备。该测量设备的目的是监控和检测测量数据。测量数据是物理变量，例如电流、电压、压力或空气湿度。为此，至少一个接触插件具有用于检测物理变量的测量传感器。

像JP 2013-105714A一样，JP 2015-201401A也描述了一种高压插头，其具有容纳在其中的、用于确定磁场的电流传感器。在此，通过输入和输出信号确定数据交换，所述信号借助逆变器传输。

由DE 103 23 170 A1已知了一种具有电子电路的插头。在此，插头是一种其壳体中集成有电子电路的插头。插头具有用于该电子电路的专用冷却装置。插头尤其是用于车辆电子系统的插头。

在现有技术中已知了把风扇和冷却体作为冷却物品的选择。它们例如用在计算机和机器开关柜中。它们通过将热空气换成冷空气，即更确切地说通过空气的循环来进行冷却。

然而，在已知的解决方案中缺点在于，在封闭系统中不可能通过热空气和冷空气的交换来散热，因为在封闭系统中空气不能循环。然而，在没有足够冷却的情况下，随着在封闭系统中的高的功率损失，系统迅速地达到不应超过的极限温度。由于超过极限温度，不仅降低了电子系统的使用寿命，而且在最坏的情况下，该电子系统被完全破坏。这反过来会导致电子系统，或者甚至整个设备/插接连接器被更换。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种具有冷却元件的插接连接器，该插接连接器可以以紧凑的方式构造并且仍然有效地起作用。

该任务通过独立权利要求1的特征部分的特征来完成。

在从属权利要求中给出了本发明的有利的设计方案。

本发明涉及一种插接连接器。插接连接器具有连接侧，该连接侧用于连接至少一个电的或光学的或气动的导体。然而优选连接电导体。

插接连接器包括与连接侧相对的插接侧。插接侧用于插接连接器与配对插接连接器的接触。

插接连接器具有壳体，优选地还具有框架和至少一个接触插件。壳体和框架由金属或其他稳定的导电材料，例如具有金属合金的塑料形成。

框架优选地构造成多部件式。框架优选由至少两个半部组成，其中至少两个半部以铰接的方式彼此连接。备选地，框架为单部件式。

框架可以容纳在壳体中。该框架还可以连接到壳体。可以通过螺钉、销、栓等建立连接。因此，框架和壳体机械地连接，其中连接能以非破坏性方式拆松。

可以将至少一个接触插件插入框架中。该至少一个接触插件特别是通过卡定凸部固定在框架中。如果至少一个接触插件包括卡定凸部，则框架包括相应的凹空部，卡定凸部可以接合到凹空部中。框架可以根据接触插件的设计容纳一个或多个接触插件。

接触插件是固定极接触插件或模块化接触插件。如果将固定极接触插件插入框架中，则该接触插件完全填充框架。当使用模块化接触插件时，可以将多个接触插件插入框架中，因为模块化接触插件基于结构类型而小于固定极接触插件。

接触插件优选包括至少一个触头、至少一个传感器和至少一个电路板。触头可以是用于传输电流、数据或信号的触头。电流的传输是优选的。触头的数量是任意的。

对应于触头的数量，在接触插件中布置了传感器。在此，每个传感器被分配给一个触头。传感器是测量传感器，特别是用于测量触头处的电流和电压的传感器。如果在接触插件中安装多个触头，则还可以使用传感器板来代替单个传感器，在该传感器板上布置了传感器。传感器通过数据线等连接到至少一个电路板。

至少一个电路板是商业上可获得的电路板，特别是刚性-柔性电路板(Starr-Flex-Platine)，因为其能够在柔性区域中弯曲。由于该柔性，可以以节省空间的方式将电路板插入到接触插件中。电路板优选是U形的，其中两个平行的腿部构造为比连接这两个平行的腿部的单个腿部更长。

电和/或电子的构件安装在两个平行的腿部上。该构件部分地具有高的功率损失。该功率损失导致了相应的构件非常热。这些构件形成了电子评价系统，尤其是所谓的嵌入式系统。

该电子评价系统安装在电路板上。电子评价系统从传感器接收数据并处理这些数据。电子评价系统还能够继续传输数据。这通过一适用于数据传输的接口进行。电路板通过焊接连接或插接连接与该接口连接。

接口布置在插接连接器的插接侧上。根据插接连接器的设计，该接口例如是RJ45插座或RJ45销。也可以选择适合于数据传输的任何其它设计的接口。

根据本发明，插接连接器包括冷却元件。冷却元件用于散热。如上所述，借助于电子评价系统在电路板上产生热量。然而，由于电路板几乎完全被壳体包围，所产生的热量不能充分地通过自然对流消散。结果电子评价系统过度加热。如果不散热，则超过构件的温度极限值。这对电子评价系统具有破坏性影响，且进而对整个插接连接器具有破坏性影响。为了避免这种风险，根据本发明的冷却元件插入插接连接器中。

冷却元件包括导热材料，使得可以将热量从热源传输出去。冷却元件有利地由金属构成并且在特别有利的变型中由铜构成。由于金属的良好导热性能，优选使用金属冷却元件。在此，铜以约400W/(m*K)具有最高的金属导热率值，因此特别优选使用它。

冷却元件以U形方式弯曲。它包括两个平行延伸的腿部。所述腿部连接到比两个平行腿部短的腿部。两个平行腿部中的一个与框架接触。通过与框架的接触，由电路板产生的热量可以经由冷却元件并且进一步经由框架输出到壳体。理想地，冷却元件的两个平行腿部中的一个与框架卡定并因此固定。

在一个有利的设计方案中，电路板和冷却元件以相对于彼此垂直的方式布置并且部分地彼此接合。在此，冷却元件的一个平行腿部以垂直方式突出到电路板的两个平行腿部之间的区域中，而不与该电路板接触。而且，冷却元件的平行腿部的表面平行于电路板的平行腿部的两个平行表面。另外，冷却元件的较短腿部的表面指向插接连接器的连接侧的方向。

为了增加电路板的U形稳定性并确保冷却元件的腿部不与电路板接触，使用间隔件是有利的。该间隔件可以以可变的方式调节，例如借助于卡定凸肩、凹槽或借助于类似螺钉的结构。间隔件确保电路板和冷却元件的正确定位和锁定。

理想地，间隔件固定地连接到冷却元件的腿部，该腿部突出到电路板的平行腿部之间的区域中并且以浮动方式支承在电路板的两个平行腿部中。浮动支承通过电路板中的钻孔实现。在这种情况下，孔的直径大于间隔件的直径。由于浮动的支承，电路板在最大程度上与插入和拉出力分离。

为了增加冷却元件和电路板之间的稳定性，使用至少一个间隙填充物是有利的。除了间隔件之外，还可以使用该间隙填充物。至少一个间隙填充物填充电路板的两个平行腿部和冷却元件的腿部之间的区域。备选地，也可以使用至少两个间隙填充物代替一个间隙填充物。如果使用多于一个的间隙填充物，则至少一个间隙填充物相应地布置在电路板的两个平行腿部中的一个与冷却元件的腿部之间。

间隙填充物由导热材料构成。对材料来说，使用导热塑料是有利的，因为它是弹性的且因此也起到减震的作用。理想地，该材料是硅树脂(Silikon)或者可选地是所谓的导热垫。硅树脂或导热垫对于塑料来说在导热率方面具有最高值。硅树脂的导热率值为约0.5W/(m*K)至5W/(m*K)。

通过使用至少一个间隙填充物可以额外地散热。这可以辅助冷却元件的效果。此外，间隙填充物辅助了间隔件的功能。

本发明的目的是保护装配有插接连接器中的电子系统的电路板不超过极限温度，这通过热量以安全可靠的方式从电路板排出来进行。此外，确保了插接连接器中的电路板的位置是牢固且稳定的，并且冷却元件也是紧凑且节省空间的结构。此外，由于使用冷却元件，所安装的电子系统的使用寿命以及因此插接连接器的使用寿命增加。

附图说明

在附图中示出并且下面详细说明本发明的实施例。其示出了

图1是容纳在框架中的接触插件的透视图；

图2是具有冷却元件和接口的电路板的透视图；

图3是剖视图。

附图包括部分简化的、示意的视图。部分地，对于相同但是必要时不一致的元件也使用相同的附图标记。相同元件的不同视图可能以不同的比例示出。

具体实施方式

图1示出了框架4的透视图，框架4具有插入的接触插件5和根据本发明的冷却元件2。框架4是矩形的两部件式框架。在框架4中，两个半部通过铰接件彼此连接。

在组装好的框架4的四个角点上设置部件，借助于该部件可以将框架4附接在壳体3中。在本实施例中，该部件分别是用于框架4的每个角的螺钉7。框架4在两个半部上分别包括至少一个凹空部14。两个半部中的凹空部14彼此相对并且用于容纳至少一个接触插件5。

为了保持在框架4的凹空部14中，至少一个接触插件5包括相应数量的卡定凸部13。卡定凸部13的形状使得它们接合在凹空部14中并对应于它们的形状。在该实施例中，框架4包括六个凹空部14。接触插件5具有五个卡定凸部13，其卡定到相应的凹空部14中。

在接触插件5中容纳了至少一个触头6。在这种情况下，例如有四个触头6。触头6在其连接侧上包括用于容纳电导体的开口。插接侧上的触头6以这样的方式成形，使得它们可以与配对插接连接器接触。每个触头6分别包括测量传感器，可选地，所有触头6一起包括一个传感器板。

此外，具有根据本发明的冷却元件2的电路板8容纳在接触插件5中。电路板8完全容纳在接触插件5中。冷却元件2以U形方式弯曲。冷却元件的两个较长的平行腿部中的一个布置在电路板8的区域中。冷却元件2的另一个平行腿部连接到框架4。连接了冷却元件2的两个平行腿部的较短腿部沿插接连接器1的连接侧的方向指向。接口12布置在插接侧上，即与冷却元件2和电路板8对置。电路板8和接口12之间的连接是焊接连接。接口12例如是RJ45插座。

图2示出了具有冷却元件2和至接口12的连接的电路板8的透视图。图2是安装在图1中的电路板8和冷却元件2的详细视图。如已经在图1所述的那样，电路板8通过焊接连接与接口12连接。在该实施例中涉及焊接位置所在的四个连接点。

电路板8以U形方式弯曲。所述电路板包括两个平行腿部。所述平行腿部通过较短的腿部连接，所述较短的腿部相对于两个平行的腿部大致成直角设置。电路板8的该较短的腿部在框架4的凹空部14的方向上或在接触插件5的卡定凸部13的方向上突出。

电路板8的两个平行腿部配备有至少一个电子/电气构件。理想地，该至少一个构件形成电子评价系统9。电子评价系统9以这样的方式构造，即它在触头6处接收、处理来自传感器的数据，并且能够通过接口12发送所述数据。

冷却元件2以两个平行腿部中的一个突出到电路板8的两个平行腿部之间的区域中，而不与该电路板接触。冷却元件2的较短腿部沿连接侧的方向指向。

冷却元件2的两个平行腿部中的另一个连接到框架4并且同样不与电路板8接触。为了增加框架4和冷却元件2之间的连接的稳定性，框架4或者备选地接口12具有用于与冷却元件2卡定的部件。

容纳部设置在冷却元件2的腿部上，该腿部布置在电路板8的两个平行腿部之间的区域中。同样在电路板的两个平行腿部上的相应相同高度处形成(钻)孔。

在冷却元件2上的容纳部中容纳了间隔件10。该间隔件以相对牢固方式固定在冷却元件2上的容纳部中。间隔件10容纳在电路板8的腿部上容纳部中。然而，电路板8上的容纳部的直径大于间隔件10的直径。这确保了电路板8与插入和拉出力分离。间隔件额外地用于锁定电路板8和冷却元件2。

在本实施例中，间隔件10包括凹槽，电路板8和/或冷却元件2保持在凹槽中。备选地，间隔件10也能以类似螺钉的形状或带有卡定凸肩的方式形成。理想地，间隔件10是圆柱形状，备选地长方体形状。

图3示出了特定实施方案的剖视图。剖面经过电路板8连同电子评价系统9、冷却元件2、间隔件10和接口12。在该实施例中可清楚，冷却元件2的卡定是有利的。理想地，该卡定—例如以卡定凸部13的形式为此布置在接口12的区域中。

冷却元件2的一个不位于电路板8的平行腿部之间的区域中的平行腿部构造为比另一个长。该较长的部件在电路板8的方向上以直角弯曲。其包括凹空部14，卡定凸部13或其他卡定方案能够卡定到所述凹空部14中。由此有利地进一步减小了作用在电路板8上的插入和拉出力。

在该优选实施例中，间隙填充物11分别布置在电路板8的平行腿部和冷却元件2之间。

间隙填充物11是由硅树脂构成的导热垫。这增加了热量散发以及电路板8和冷却元件2之间的稳定性。间隙填充物11可以是单独成形的或具有预制形状。通过将冷却元件2与间隙填充物11结合使用，可以在框架4的方向上实现特别有效的热量散发，由此防止电子评价系统9过热。

附图标记列表

1 插接连接器

2 冷却元件

3 壳体

4 框架

5 接触插件

6 触头

7 螺钉

8 电路板

9 电子评价系统

10 间隔件

11 间隙填充物

12 接口

13 卡定凸部(卡定鼻)

14 凹空部

Claims (13)

1.一种具有插接侧和连接侧的插接连接器(1)，所述插接连接器具有壳体(3)和至少一个接触插件(5)，其中所述至少一个接触插件(5)具有至少一个触头(6)、至少一个分配给相应的所述触头(6)的传感器以及电路板(8)，其中所述电路板(8)在所述插接连接器(1)的插接区域中具有接口(12)，其中所述电路板(8)具有电子评价系统(9)，以及其中所述电子评价系统(9)接收、评价来自所述至少一个传感器的数据并通过所述接口(12)发送，其特征在于，

所述插接连接器具有冷却元件(2)；

所述冷却元件(2)以U形弯曲且具有两个平行腿部；

所述电路板(8)以U形弯曲的方式布置在所述接触插件(5)中且具有两个平行腿部，以及

所述冷却元件(2)以所述冷却元件(2)的所述两个平行腿部中的一个突出至所述电路板(8)的所述两个平行腿部之间的区域中且不接触所述电路板。

2.根据权利要求1所述的插接连接器，其特征在于，所述冷却元件(2)由导热材料形成。

3.根据权利要求1或2所述的插接连接器，其特征在于，所述冷却元件(2)由金属、尤其是铜形成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器，其特征在于，所述冷却元件(2)的腿部具有至所述壳体(3)的接触。

5.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器，其特征在于，所述电路板(8)具有刚性和柔性的区域，其中所述电路板(8)优选是刚性-柔性电路板。

6.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器，其特征在于，所述电路板(8)和所述冷却元件(2)布置为彼此垂直且部分地彼此接合。

7.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器，其特征在于，间隔件(10)使所述电路板(8)和所述冷却元件(2)彼此间隔开定位。

8.根据权利要求7所述的插接连接器，其特征在于，所述间隔件(10)能可变地调节。

9.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器，其特征在于，至少一个间隙填充物(11)布置在所述电路板(8)和所述冷却元件(2)之间。

10.根据权利要求9所述的插接连接器，其特征在于，所述间隙填充物(11)由导热材料，优选硅树脂形成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器，其特征在于，所述电子评价系统(9)是嵌入式系统。

12.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器，其特征在于，所述接口(12)是RJ45-连接件或RJ45-插座。

13.根据权利要求12所述的插接连接器，其特征在于，所述电路板(8)具有焊接连接，其中所述焊接连接连接所述接口(12)和所述电路板(8)。