CN114389068A - 电插头连接器、连接元件和印刷电路板装置 - Google Patents

电插头连接器、连接元件和印刷电路板装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电插头连接器(1)，该电插头连接器具有外导体接触元件(4)和电介质支撑元件(9)，外导体接触元件(4)带有多个弹性弹簧凸片(5)。弹簧凸片(5)利用对应后端(6)环形地布置并且围绕插头连接器(1)的纵向轴线(L)成圆形并且被间接地或直接地紧固至电气设备(2、3)。提供的是，弹簧凸片(5)利用相应前自由端部段(10)被横向地支撑在电介质支撑元件(9)上，其中，支撑元件(9)能够相对于电气设备(2、3)横向移位。

Description

电插头连接器、连接元件和印刷电路板装置
技术领域
本发明涉及一种电插头连接器，该电插头连接器具有外导体接触元件和电介质支撑元件，外导体接触元件带有多个弹性弹簧凸片。
背景技术
电子系统一般具有通过互连多个电子部件在印刷电路板(PCB)上实现的电子电路。经常在公共电子系统内提供多个印刷电路板，以便例如在空间中将电路分布在壳体中，或者以便将模块化系统的不同模块连接在一起。在这种设计中，一般在不同的印刷电路板之间需要电连接以用于信号交换和/或能量交换。
为了将两个印刷电路板连接在一起，经常使用印刷电路板插头连接器，印刷电路板插头连接器例如直接地(作为“两部件”板到板连接)电连接和机械连接到相应的印刷电路板。还可以任选地在这两个印刷电路板插头连接器之间插入额外的连接元件(也称为术语“适配器”或“插塞”)，其结果是提供一种“三部件”板到板连接。所述印刷电路板插头连接器或板到板连接器经常被设计成用于补偿径向未对准、旋转未对准、角度未对准和/或两个印刷电路板之间的间距未对准。
例如，在EP 2490304 A2中提出了一种用于补偿旋转未对准和径向未对准的插头连接器。来自EP 2490304A2的插头连接器具有由环状结构形成的接触元件，例如外导体接触元件。该外导体接触元件在被提供用于接触配合插头连接器的部段中被螺旋地扭转，以便能够实现足够的接触压力。相比之下，该外导体接触元件设置在中心部段中，该中心部段具有与螺旋圈正交地延伸的圈部，以便提供当执行盲插程序时补偿潜在未对准的能力。
然而，已知的插头连接器具有各种问题。一方面，例如在EP 2490304A2中提出的具有这种类型的复数圈部的接触元件的生产是相对复杂的。此外，已知的插头连接器在插入时一般具有不足的机械稳定性。最后，来自EP 2490304A2的插头连接器也仅在有限程度上适合于在高频工程中使用，并且由于插头连接器沿着其轴向范围的圈部的复杂结构而沿着其纵向轴线占据相对大量的空间。
发明内容
考虑到现有技术，本发明的目的在于提供一种电插头连接器，该电插头连接器允许补偿电气设备之间的未对准，优选地同时具有高机械稳定性和有利的电气特性。
该目的是针对具有权利要求1中呈现的特征的电插头连接器来实现的。从属权利要求和以下描述的特征涉及本发明的有利实施例和可替代实施例。
提供了一种电插头连接器，具体地用于在与该插头连接器相关联的第一电气设备(优选地第一印刷电路板)与第二电气设备(优选地第二印刷电路板)之间产生电连接和机械连接。插头连接器优选地电连接和机械连接到第一设备，并且可以连接到与第二设备相关联的另一插头连接器(例如，下面描述的连接元件或对应的配合插头连接器)。
根据本发明的插头连接器具有外导体接触元件和电介质支撑元件，外导体接触元件带有多个弹性弹簧凸片。
弹簧凸片的可变形性或弹性可以被选择成使得可以提供足够的径向接触力以产生到对应配对插头连接器的机械稳定的电连接，对于对应配对插头连接器，弹簧凸片能够充分地可逆地弯曲(并且还用于以下描述的未对准的补偿)，但是不经历不可逆的塑性变形。然而，在特殊情况下，例如在需要补偿特别大的公差的情况下，也可以提供弹簧凸片的塑性变形。
根据本发明，提供的是，弹簧凸片利用相应后端被环形地布置并且围绕该插头连接器的纵向轴线成圆形并且被间接地或直接紧固至电气设备(特别是上述第一电气设备，优选地是第一印刷电路板)或者被配置成使得弹簧凸片可以被间接地或直接紧固至电气设备。此外，弹簧凸片通过相应前自由端部段横向地支撑在电介质支撑元件上。
所述“端部段”优选地是沿着相应弹簧凸片的纵向轴线的轴向部段，该轴向部段从弹簧凸片的前端延伸经过某个轴向长度，例如在高达弹簧凸片的总长度的50％的长度上，优选地在高达弹簧凸片的总长度的40％的长度上，特别优选地在高达弹簧凸片的总长度的30％的长度上，更优选地在高达弹簧凸片的总长度的20％的长度上，但是例如仅在高达弹簧凸片的总长度的10％或更少的长度上，例如至多5％、至多4％、至多3％或至多2％。
当在本发明的范围内参考规范“前部”和“后部”时，规范“前部”是指插头连接器的插头侧端，该插头侧端被提供用于连接至配合的插头连接器，并且规范“后部”是指远离前端的后端，例如，插头连接器的用于连接至电气设备的端部。
根据本发明提供的是，支撑元件可以相对于电气设备横向移位并且被配置成相对于该电气设备横向移位。支撑元件可以特别地相对于插头连接器的后端横向移位。
横向移位在当前情况下被理解为表示支撑元件的移位，其中，支撑元件的中心轴线相对于电气设备或插头连接器的后端移位，特别是因此支撑元件的中心轴线与插头连接器的纵向轴线之间的移位。可以提供的是，支撑元件在横向移位过程中至少略微倾斜。然而，优选地提供支撑元件相对于电气设备或插头连接器的后端的排他性的平行移位。
支撑元件优选地不机械地固定到电气设备和/或到插头连接器的后端和/或到弹簧凸片的后端。支撑元件可以例如与电气设备、插头连接器的后端和/或弹簧凸片的后端轴向地间隔开。例如，能够提供的是，支撑元件排他地沿着弹簧凸片的前端部段延伸。
可以有利地提供插头连接器的自定心设计。
因为根据本发明的用于支撑弹簧凸片的前端部段的插头连接器具有相对于电气设备可移位的电介质支撑元件，所以外导体接触元件可以具有高弹性，该高弹性用于补偿插头连接器和配合插头连接器之间的未对准(特别地，在横向方向上的低弯曲强度)，其中，由于支撑元件的支撑功能和弹簧凸片的后端到电气设备的紧固，插头连接器同时保持高机械稳定性。
电介质支撑元件可以优选地以“浮动”方式在弹簧凸片的前端部段之间移动。以此方式，可以提供具有同时对未对准进行补偿的特别稳定的机械引导。在有待连接在一起的设备(例如印刷电路板)之间的横向未对准或径向未对准的情况下，由于这种未对准而处于较大应力下的弹簧凸片可以使电介质支撑元件移位并且因此将较小应力的弹簧凸片和任选地存在的内导体接触元件按压到中心位置中。
可以优选地补偿在插头连接中所涉及的插头连接器的纵向轴线之间的径向未对准、在插头连接中所涉及的插头连接器之间的旋转未对准、在插头连接中所涉及的插头连接器的纵向轴线之间的角度未对准和/或在通过所涉及的插头连接器连接在一起的设备(例如，印刷电路板)之间的间距中的未对准。
在这一点上应提及的是，插头连接器可以有利地适合用于连接任何电气设备。尽管两个印刷电路板的连接是特别优选的应用领域，但插头连接器还可以例如用于连接电缆(特别是当至少一个电缆固定到壳体部件时)或用于连接电气模块(例如过滤器模块)的壳体部件。还可以提供例如印刷电路板到电缆或模块的连接。原则上，可以产生有待连接在一起的电气设备的任何组合。特别地，还可以提供将多个根据本发明的插头连接器布置在公共的多个连接器中。
插头连接器可以是任何插头连接器类型的插头连接器。特别优选地提供一种用于高频工程的电插头连接器(HF插头连接器)。该插头连接器可以具体地被设计成在MHz至THz范围内传输信号，例如，在1MHz至100GHz、优选地5MHz至70GHz传输信号。然而，插头连接器还可以用于传输电DC信号，例如用于供应能量。尤其还可以提供一种更高水平的信号传输系统，根据该信号传输系统，HF信号被调制成DC信号。
外导体接触元件可以被形成为单个件(例如，通过以下描述的弹簧架)或多个件(例如，通过单独的、分开的弹簧凸片)。
外导体接触元件优选地被机械地固定到电气设备(特别是印刷电路板)。
在本发明的优选改进中，可以提供的是，弹簧凸片利用其相应前自由端部段横向地被支撑在电介质支撑元件的外壳上。因此，弹簧凸片可以有利地被支撑在支撑元件的横向外表面上。然而，还可以提供的是，弹簧凸片以其相应前自由端部段被支撑在支撑元件内部，例如在沿着支撑元件的纵向轴线延伸的横向孔、凹槽和/或凹部中。
在本发明的有利的实施例中，可以提供的是，外导体接触元件被形成为弹簧架。该弹簧架优选地直接地或间接地紧固至电气设备，例如经由一个或更多个接触表面或焊接表面。
弹簧凸片可以优选地从具有其对应后端的弹簧架的环形基部开始。
机械上特别稳定的外导体接触元件可以由弹簧架和弹簧凸片的后端到弹簧架的基部的附接件来提供。
弹簧凸片的后端特别优选地形成为具有公共连接区域(尤其是连接表面)的单个件，或合并到公共连接区域中。
弹簧凸片可以在其后端处以套筒的方式连接在一起并且围绕公共中心轴线布置。
然而，还可以提供的是，弹簧凸片利用其后端分别单独地或以成组地直接紧固至电气设备。例如，弹簧凸片可以被紧固至电气设备的公共的连接表面或多个连接表面(例如，接触表面或焊接表面)，例如印刷电路板或壳体部件。
此外，能够提供的是，弹簧凸片利用其后端分别单独地或成组地紧固至用于间接地连接至电气设备的另一部件。弹簧凸片可以例如被紧固到公共的连接表面或被紧固至以下描述的连接元件的多个连接表面，其中，连接元件优选地经由以下描述的固定板被紧固到电气设备中的一个或两个。此外，还可以提供的是，将弹簧凸片紧固至绝缘元件(例如以下提及的绝缘体)。
弹簧凸片的后端优选地通过材料结合(特别是焊合或焊接)而被紧固在连接表面上。
原则上，弹簧凸片的后端可以使用任何力配合、形状配合和/或材料结合连接技术分别间接地经由一个或更多个其他部件或优选地直接紧固至电气设备。
根据本发明的改进，可以提供的是，弹簧凸片利用其相应后端被紧固在被容纳在外导体接触元件中的绝缘体上。
绝缘体可以优选地机械地连接至电气设备、尤其是印刷电路板。
弹簧凸片可以通过绝缘体与它们的后端机械地连接在一起，特别是当绝缘体形成公共支撑表面时。可替代地，绝缘体可以额外地在其后端处支撑弹簧凸片，换言之，进一步提高了例如弹簧架的机械稳定性。因此，绝缘体可以形成用于连接弹簧凸片的后端的公共连接区域，但也可以仅实现补充支撑功能。绝缘体可以有利地提高插头连接器的机械稳定性。绝缘体可以有利地用于将弹簧凸片间接地连接至电气设备。绝缘体能够以形状配合、力配合和/或材料结合的方式紧固至电气设备。
绝缘体优选地轴向地容纳在外导体接触元件中。电介质支撑元件还优选轴向地容纳在外导体接触元件中。
绝缘体可以沿着插头连接器的纵向轴线与支撑元件间隔开。支撑元件优选地不机械地连接到绝缘体，而是能够相对于绝缘体横向地(优选地平行)移位。
绝缘体和/或支撑元件优选地固定在外导体接触元件中，特别地以力配合和/或形状配合的方式固定(轴向地固定或使得它们被紧固以免被拉出和/或径向地固定和/或使得它们被紧固以免旋转或扭转)。
绝缘体可以具有腹板状的闩锁元件(例如闩锁凸耳)，闩锁元件可以被插入外导体接触元件的对应的闩锁凹部中，以便使得外导体接触元件能够径向和/或轴向和/或旋转和/或防扭转地固定在绝缘体上。
绝缘体可以任选地具有用于紧固至电气设备的紧固装置。绝缘体可以用于将插头连接器固定到例如印刷电路板、壳体部件或电缆。
绝缘体可以具有用于以下描述的至少一个内导体接触元件的引导管道(或多个引导管道)。
为了使得至少一个内导体接触元件在绝缘体中简单安装，绝缘体可以任选地由多个件、特别是两个件形成。还可以提供作为注塑模制件的绝缘体的生产。
根据本发明的改进，可以提供的是，弹簧凸片的相应前端部段向后端的方向弯曲。
弹簧凸片可以例如弯曲90°-180°，优选地120°-180°，特别优选地150°-180°，更优选地170°-180°。然而，弹簧凸片还可以任选地弯曲小于90°或大于180°。弹簧凸片优选地弯曲180°或至少弯曲大约180°。
弹簧凸片可以精确地具有一个而且还有多个弯曲点，这些弯曲点沿着该前端部段具有不同的弯曲半径。也可以在多个弯曲点之间设置以直线延伸的部段。
优选地，所有的弹簧凸片都是弯曲的。然而，还可以任选地提供的是，仅单个的弹簧凸片是弯曲的。例如，第一组弹簧凸片可以被弯曲，以及第二组弹簧凸片未弯曲或沿相对方向弯曲。
在本发明的改进中，可以提供的是，相应前端部段被弯曲使得它们背离插头连接器的纵向轴线(“向外”)。然而，还可以提供的是，相应前端部段朝向插头连接器的纵向轴线的方向(“向内”)弯曲，其中，弹簧凸片可以尤其在这种情况下(优选地但不是强制地)在支撑元件上向下翻转。
弹簧凸片的前端部段向弹簧凸片的后端的方向的弯曲可以允许接触压力的特别好的优化可能性。该接触压力可以通过弯曲部段的几何形状来优化，尤其通过弹簧凸片的宽度、弹簧凸片的厚度和/或弹簧凸片的长度以及弹簧凸片的弯曲部段的弹簧行程来优化。同时，弹簧凸片的未弯曲部段的几何形状可以在弹簧凸片的宽度、弹簧凸片的厚度以及弹簧凸片的长度方面进行优化，并且通过弹簧凸片的未弯曲部段相对于用于补偿未对准的目的的轻微径向移动的弹簧行程来优化，而不存在用于补偿未对准的目的的接触压力与弹性之间的任何折衷，如现有技术的插头连接器的情况。
在本发明的改进中，可以提供的是，支撑元件具有横向布置的通道，尤其是沿着支撑元件的外壳分布布置的通道，并且弹簧凸片的相应前端部段被接纳在通道中。
通道可以提供弹簧凸片在它们的前端部段上的特别好的支撑和引导。
通道可以形成为孔、材料凹部或凹槽或形成在外壳上的辐条状或腹板状凸起部分之间。辐条状或腹板状凸起部分可选地具有凹口或底切部，以便为弹簧凸片提供形状配合的接纳部。
在本发明的改进中，可以提供的是，插头连接器具有一个或更多个止挡元件，以便预先确定用于支撑元件和弹簧凸片的最大偏转量。
止挡元件优选地由从支撑元件和/或下文描述的引导体横向突出的凸起部分形成。以此方式，可以提供端部止挡件以用于支撑元件在配合的插头连接器的外导体内部的横向移位。
可替代地或另外地，可以提供的是，止挡元件是由限制元件形成的，限制元件被布置在绝缘体的面向支撑元件的端侧上和/或被布置在支撑元件的面向绝缘体的端侧上。以此方式，可以提供用于支撑元件相对于绝缘体的横向移位的端部止挡件。
因此，可以形成支撑元件，以便在插头连接器与对应配合的插头连接器之间提供径向端部止挡件。因此，可以防止弹簧凸片的过载。
在本发明的有利的改进中，可以提供的是，弹簧凸片的相应前端部段具有凹部，前端部段借助于凹部被钩入到从支撑元件横向伸出的相应引导体中。引导体优选地作为凸起部分从支撑元件的外壳伸出，并且可以例如以销、螺栓或板的方式形成(原则上可以提供任何横截面)。
引导体可以从弹簧凸片的凹部突出。机械游隙可以任选地设置在引导体和凹部之间，特别是如果引导体闩锁到凹部中。然而，引导体也可以没有游隙地压入或闩锁到凹部中。
为了有助于组装，引导体可以任选地具有斜面、其他类型的斜切边缘和/或圆锥形渐缩部以便有助于引入或闩锁到凹部中。
在本发明的改进中，可以提供的是，弹簧凸片在前端部段与后端之间形成笔直轮廓、曲线轮廓或阶梯轮廓。
弹簧凸片的笔直轮廓可以实现特别经济的生产。此外，笔直的弹簧凸片允许更好且更简单的电气定制。在简单的可替代实施例中，外导体接触元件或弹簧架可以形成为开槽的管。
然而，相对于弹性和未对准补偿的优化可能性可以通过弹簧凸片的曲线轮廓或阶梯轮廓来改进，这就是为什么曲线轮廓或阶梯轮廓总体上是优选的。
在本发明的有利改进中，可以提供的是，弹簧凸片沿着其纵向范围形成扭转轮廓。扭转轮廓可以例如沿着前端部段延伸，从弹簧凸片的后端延伸，或形成在前端部段和后端之间。
弹簧凸片在纵向方向上的扭转可以使得能够舒适地调节接触压力。为此，弹簧凸片的抗扭强度可以根据弹簧凸片的抗扭惯性力矩和材料的剪切模量而变化。同时，弹簧凸片的弯曲强度可以根据弹簧凸片的弹性模量和弹簧凸片的几何惯量矩来优化，以便确定用于补偿未对准的径向弯曲。
在本发明的特别优选的改进中，可以提供的是，插头连接器具有至少一个内导体接触元件，内导体接触元件延伸穿过外导体接触元件并且穿过支撑元件(并且任选地穿过绝缘体)。
内导体接触元件优选地在外导体接触元件内被同轴地引导。
原则上，可以提供任何数目的内导体接触元件，例如正好一个内导体接触元件(优选的)、两个内导体接触元件、三个内导体接触元件、四个内导体接触元件、五个内导体接触元件、六个内导体接触元件、七个内导体接触元件、八个内导体接触元件或甚至更多个内导体接触元件。
在这一点上应当提及的是，术语“外导体接触元件”的“外导体”部分不应被理解为暗示必须提供一个内导体接触元件。插头连接器还可以仅具有单个导体(外导体接触元件)。
在本发明的一个有利的改进中，可以提供的是，内导体接触元件被形成为扁平接触件。以此方式，可以提供在第一空间方向上的弹性。
内导体接触元件，尤其是形成为扁平接触件的内导体接触元件，可以任选地沿着其纵向范围形成扭转的轮廓。内导体接触元件优选扭转90°。
由于内导体接触元件作为扁平接触件的设计以及沿着纵向轴线的扭转，内导体接触元件可以优选地实现在两个横向维度上的弹性。由于这种扭转，特别有利的铰接连接可以尤其在扭转沿着轴向部段延伸时产生，轴向部段尽可能短和/或尽可能邻近内导体接触元件的面向印刷电路板的那一端。扭转还可以优选地被布置为邻近成角度的内导体接触元件的弯曲点。
在本发明的有利改进中，可以提供的是，弹簧凸片和至少一个内导体接触元件是在同一旋转方向上扭转的。内导体接触元件和弹簧凸片的扭转优选地在相同的轴向长度上或大致相同的长度上延伸和/或沿着插头连接器的纵向轴线、沿着相同的轴向部段(尽可能远)延伸。
以此方式，由扭转的内导体接触元件旋转的电场可以被夹带在扭转的外导体接触元件上。因此可以改善插头连接器的传输特性。
然而，作为被设计为扁平接触件的可替代方案，内导体接触元件原则上可以具有任何形式，例如引脚接触件或插座接触件。当被设计为插座接触件时，内导体接触元件可以优选地由两个彼此相对布置的接触弹簧形成，并且在接触弹簧之间可以引入配合插头连接器的内导体，例如配合插头连接器的针形或扁平的内导体。
内导体接触元件作为插座接触件的设计可以是优选的，以便防止对内导体接触元件的意外损坏，因为插座接触件总体上不从插头连接器伸出而是由插头连接器的外导体接触元件保护。
根据本发明的插头连接器原则上适合用于整个电气工程领域中的任何应用。然而，特别地，通信技术、卫星技术、无线电技术和雷达技术(尤其是移动电话)是本发明的应用的特别有利的领域。本发明的可能应用可以涉及例如所谓的“远程无线电头端”(RRH)或“远程无线电单元”(RRU)或移动电话系统的其他有源部件。
本发明还涉及一种用于在两个电气设备之间、尤其是在两个印刷电路板之间产生电连接和机械连接的连接元件。连接元件具有第一端和第二端，其中，根据以上和以下实施例的插头连接器形成在每个端部处，以便将相应端部连接到与该端部相关联的设备的配合插头连接器。
这个连接元件具体是用于连接两个印刷电路板(也称为“适配器”或“插塞”)的连接元件。
连接元件优选地在其两端之间具有中心部段，其中，中心部段优选地以套筒的方式形成。连接元件优选地在其中心部段中具有刚性或非弹性形式(具体地其方式为使得中心部段不提供与弹性相关的补偿电气设备之间的未对准的任何可能性)。电气设备之间未对准的补偿的可能性优选地仅提供在连接元件的第一端和/或第二端的区域中。
连接元件的两个插头连接器的外导体接触元件优选地被形成为单个件，例如沿着中心部段连接在一起。连接元件的两个插头连接器的内导体接触元件也优选地对应地形成为单个件。两个插头连接器的可选地存在的绝缘体也可以对应地形成为单个件。
连接元件优选地在其两端处具有相同插头连接器类型的插头连接器。然而，原则上还可以在连接元件的两端处提供不同类型的插头连接器。
本发明还涉及一种插头连接件，该插头连接件具有根据以上和以下的实施例的插头连接器以及能够连接到插头连接器的配合插头连接器。
所提出的插头连接件能够有利地补偿被连接在一起的电气设备之间的未对准。
配合插头连接器优选地形成为印刷电路板插头连接器。
配合插头连接器优选地具有套筒状外导体。配合插头连接器的外导体在此优选地被定形状成钟状并且具有用于插头连接器的引导漏斗。
配合插头连接器优选地具有至少一个内导体。内导体可以任何方式设计，例如由两个相对的接触弹簧设计，插头连接器的内导体接触元件可以在这两个相对的接触弹簧之间引入。然而，配合插头连接器的内导体也可以形成为扁平接触件或引脚接触件。
本发明此外涉及一种电气装置，具体是一种印刷电路板装置。该装置具有第一电气设备(优选为第一印刷电路板)以及第二电气设备(优选为第二印刷电路板)，第二电气设备电气地以及机械地连接至第一设备。
取决于应用，该插头连接件可以适合于连接任何电气设备，特别是当设想将电气设备盲接合或插接在一起时或者当该连接件相对受公差影响时。可以有利地补偿插头连接件的外部强制引导的不对准。可以有利地避免静态超定。
这两个电气设备(特别是印刷电路板)可以特别地使用根据本发明的三个可替代实施例连接在一起。
根据第一可替代实施例，电气设备形成根据以上和以下实施例的用于它们的连接的公共插头连接件，其中，这两个设备中的一个具有插头连接器并且另一个设备具有配合插头连接器(这些可替代实施例还可以被称为“两部件印刷电路板插头连接件”)。
根据第二可替代实施例，这两个设备借助于根据以上和以下实施例的连接元件连接在一起，其中，这两个设备中的每个设备具有用于连接至连接元件的插头连接器中的一个的配合插头连接器中的一个(这个和以下可替代实施例还可以被称为“三部件印刷电路板插头连接件”)。
根据第三可替代实施例，电气设备各自具有根据以上和以下实施例的插头连接器，插头连接器通过连接器模块电连接和机械连接，其中，连接器模块具有第一端和第二端，并且其中，连接至插头连接器中的一个的配合插头连接器被布置在两端的每一个处。配合插头连接器优选地具有形成为刚性套筒的外导体，并且在特别优选的实施例中，具有引导漏斗，以便有助于与插头连接器插在一起。连接器模块优选地形成为刚性的、非弹性的部件。
板到板连接件可以有利地设置有对这两个印刷电路板的印刷电路板插头连接器的纵向轴线之间的径向未对准的补偿。
与现有技术的已知的未对准补偿印刷电路板插头连接件(其中连接元件(“插塞”)由于这种未对准补偿而在这两个插头连接器之间倾斜)相比，在本案例中，可以通过以浮动方式安装在外导体接触元件中的支撑元件来避免倾斜。
在本发明的有利改进中，可以提供的是，连接元件或连接器模块在其两端之间相对于第一电气设备(具体地第一印刷电路板)和/或第二电气设备(具体地第二印刷电路板)被固定在中心部段中。以此方式，弹簧凸片可以经由连接元件的中心部段间接地紧固至第一电气设备和/或第二电气设备。
电气装置(具体地印刷电路板装置)优选地具有固定板，该固定板具有通孔，该固定板相对于第一设备/印刷电路板和/或第二设备/印刷电路板是固定的，其中，连接元件或连接器模块被引导穿过通孔。
已经结合本发明的主题之一描述的特征(即，由插头连接器、连接元件、插头连接件和印刷电路板装置提供的那些特征)还可以有利地应用于本发明的其他主题。同样，已经结合本发明的主题之一描述的优点也可以被理解为与本发明的其他主题相关。
此外应当指出，诸如“包括”、“具有(having)”或“具有(with)”等术语不排除其他特征或步骤。此外，指示单数步骤或特征的术语诸如“一个”或“该”不排除多个特征或步骤，并且反之亦然。
然而，在本发明的语言实施例中，可以提供的是，在本发明中用术语“包括”、“具有(having)”或“具有(with)”引入的特征被详尽地列出。因此，一个或更多个特征列表可以被认为在本发明的范围内是详尽的，例如在每种情况下针对每个权利要求被考虑。例如，本发明可以仅由权利要求1中提及的特征组成。
应当提及的是，诸如“第一”或“第二”等术语主要用于能够在对应的设备或方法特征之间进行区分的目的，并且不一定旨在指示特征是相互依赖的或彼此相关的。
此外应强调的是，在本案例中描述的值和参数包括相应提及的值或参数的±10％或更小、优选地±5％或更小、更优选地±1％或更小并且非常特别优选地±0.1％或更小的偏差或波动，只要在本发明的实现方式中实际上不排除这些偏差。通过起始值和结束值的范围的说明还包括所有那些值和由相应的所述范围包括的分数，特别是起始值和结束值以及相应的平均值。
附图说明
下面借助于附图详细描述本发明的示例性实施例。
这些附图在各自情况下示出了优选的示例性实施例，其中，本发明的单个特征彼此组合地示出。示例性实施例的特征也可以与相同示例性实施例的其他特征分开实现，并且因此，可以由本领域技术人员容易地与其他示例性实施例的特征组合，以形成进一步便利的组合和子组合。
在附图中功能上相同的元件设置有相同的附图标记，在附图中，示意性地：
图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的插头连接器和印刷电路板的立体图；
图2示出了图1的插头连接器的电介质支撑元件的单个立体图；
图3示出了图1的插头连接器的内导体接触元件的单个立体图；
图4示出了图1的插头连接器的绝缘体的单个立体图；
图5示出了包括根据图1的插头连接器和对应配合插头连接器的插头连接器的截面立体图；
图6示出了根据图5的插头连接件的配合插头连接器的单个立体图；
图7示出了根据本发明的第二示例性实施例的处于配合插头连接器的插入状态中的插头连接器的截面视图；
图8示出了根据本发明的第三示例性实施例的插头连接器的单个立体图；
图9示出了图8的插头连接器的单个立体图，其中，外导体接触元件被遮蔽；
图10示出了图8的插头连接器的外导体接触元件的单个立体图；
图11示出了包括根据图9的插头连接器和对应配合插头连接器的插头连接的截面立体图；
图12示出了根据本发明的第四示例性实施例的插头连接件的截面立体图；
图13示出了具有经由连接元件连接在一起的两个印刷电路板和固定板的印刷电路板装置的立体图；
图14示出了图13的印刷电路板装置的连接元件的单个立体图；
图15示出了图13的印刷电路板装置的截面立体图，其中在印刷电路板之间没有径向未对准；
图16示出了图13的印刷电路板装置的截面立体图，其中在印刷电路板之间具有补偿的径向未对准；以及
图17示出了根据本发明第五示例性实施例的插头连接器的截面立体图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一示例性实施例的插头连接器1。插头连接器1适合用于连接任何电气设备，例如用于连接电缆、电气模块、壳体部分，并且尤其适合用于连接印刷电路板2、3。在图1中通过示例的方式指示印刷电路板2、3，插头连接器1电连接和机械连接到印刷电路板2、3。
插头连接器1具有带有多个弹性弹簧凸片5的外导体接触元件4。弹簧凸片5被布置成圆形，其中相应后端6环形地围绕插头连接器1的纵向轴线L。外导体接触元件4在示例性实施例中被形成为作为弹簧架的单个件并且直接紧固在印刷电路板2、3上。弹簧架的基部或外导体接触元件4可以被紧固(例如焊合)在印刷电路板2、3的对应接触表面8(参见图1)上。以此方式，可以提供弹簧凸片5的后端6在印刷电路板2、3上的直接紧固。
然而，原则上，还可以提供的是，弹簧凸片5不会合并到弹簧架的公共基部中(如所展示的)，而是单独地紧固在印刷电路板2、3上，优选地直接地或者间接地经由另一个部件紧固。
插头连接器1具有电介质支撑元件9。支撑元件9在图2中以单个立体图示出。弹簧凸片5通过其相应前自由端部段10(例如参见图1)被支撑在电介质支撑元件9的外壳11(具体参见图2)上。支撑元件9相对于印刷电路板2、3是能够横向移位的，如在图1和图2中的箭头的帮助下指示的。在此还可以提供支撑元件9的倾斜部，然而尽可能平行地移位是优选的。
根据图1的插头连接器1的支撑元件9具有通道12(参见图2)，通道12被布置为沿着其外壳11分布，并且弹簧凸片5的相应前端部段10被接收在通道12中。在第一示例性实施例中，通道12形成在辐条状或腹板状凸起部分13之间。辐条状或腹板状凸起部分13具有凹口14或底切部(参见图2)，以便改进到弹簧凸片5的前端部段10的机械连接。
在图1至图6所示的本发明的示例性实施例中，弹簧凸片5在前端部段10与后端6之间具有笔直轮廓。以此方式，可以实现特别简单的生产和电特性的良好定制。应该强调的是，第一示例性实施例的弹簧凸片5可以可替代地还具有曲线轮廓或其他轮廓。
在示例性实施例中，插头连接器1还具有内导体接触元件15，该内导体接触元件15延伸穿过外导体接触元件4和支撑元件9。在示例性实施例中，内导体接触元件15在外导体接触元件4内被同轴地引导。然而，原则上还可以提供多个内导体接触元件以及在外导体接触元件4内的非同轴的取向部。
所示出的插头连接器类型纯粹借助于示例来理解；本发明适合用于任何插头连接器类型。
在图1至11的示例性实施例中，内导体接触元件15形成为扁平接触。然而，内导体接触元件15原则上还可以形成为引脚接触件或插座接触件，如以下所述。在图3中示出了根据图1的插头连接器1的内导体接触元件15的单个立体图。内导体接触元件15具有接触部段16以用于连接至电气设备或印刷电路板2、3。接触部段16到印刷电路板2、3的焊合表面17的连接在图1中通过示例示出。
在示例性实施例中，内导体接触元件15弯曲90°，并且引导外导体接触元件4。然而，内导体接触元件15也可以直线延伸并且沿着插头连接器1的纵向轴线L从插头连接器1或外导体接触元件4引出。
在示例性实施例中，内导体接触元件15沿着其纵向范围扭转地延伸。这里提供了90°的扭转。以此方式，特别是当内导体接触元件15被形成为扁平接触件或具有扁平部段(如在图12的示例性实施例中的情况)时，提供了在两个空间方向上的定义灵活性。特别有利的铰接连接可以特别地在扭转(如在示例性实施例中所示)在内导体接触元件15的面向印刷电路板2、3的那一端的区域中沿着尽可能有限的轴向截面延伸时产生。特别地，扭转还可以布置为与内导体接触元件15的(可选的)弯曲点邻接。
在内导体接触元件15的中心部段中可以提供适合用于与外导体接触元件4电适配的环形结构18。
在示例性实施例中，另外弹簧凸片5以其相应后端6紧固在被容纳在外导体接触元件4中的绝缘体19上。第一示例性实施例的绝缘体19在图4中以单个立体图的方式作为示例示出。
绝缘体19能够进一步改进外导体接触元件4的稳定性并且此外提供用于内导体接触元件15的引导件。绝缘体19可以优选地具有用于内导体接触元件15的引导管道20。在示例性实施例中，绝缘体19形成为独立于电介质支撑元件9的部件。
在图1至图7中所示的本发明的示例性实施例中，弹簧凸片5的相应前端部段10向后端6的方向弯曲。在图1至图6的示例性实施例中，相应前端部段10被弯曲成背离插头连接器1的纵向轴线L(“向外”)，并且在图7所示的示例性实施例中，朝向插头连接器1的纵向轴线L的方向(“向内”)被弯曲。
尤其当前端部段10朝向插头连接器1的纵向轴线L的方向弯曲时，可提供的是，弹簧凸片5在支撑元件9上向下翻转，如图7所示。弹簧凸片5在此优选地以此方式弯曲使得在弹簧凸片5处产生自接触部或环部(参见图7)。
图5中示出了由图1的插头连接器1和相应配合插头连接器22组成的插头连接21的截面立体图。配合插头连接器22还在图6中以单个视图示出。
配合插头连接器22具有钟状外导体23或具有用于插头连接器1的引导漏斗的外导体。配合插头连接器22还具有绝缘体24，绝缘体24将外导体23与内导体25电绝缘，并且绝缘体24在外导体23内同轴地引导内导体25。配合插头连接器22的内导体25由两个相对的接触弹簧形成，插头连接器1的内导体接触元件15可以被引入这两个接触弹簧之间。配合插头连接器22还可以电连接和机械连接到相应的电气设备，尤其是电气印刷电路板2、3。作为示例，配合插头连接器22的内导体25具有为此目的的接触部段16。
图8至图11示出了根据本发明的插头连接器1的另一示例性实施例。外导体接触元件4的弹簧凸片5具有曲线轮廓(类似于S曲线)，这进一步改进了外导体接触元件4的可定制性(然而，可替代地，还可以提供笔直轮廓或其他轮廓)。弹簧凸片5此外沿着其纵向范围在前端部段10的区域中具有扭转轮廓。因此，弹簧凸片5的接触力可以由抗转阻力产生并且因此在很大程度上独立于弯曲强度进行配置。
在支撑元件9的外壳11上设置有引导体26，相应的弹簧凸片5被钩入到引导体26中(具体参见图8以及图9，其示出了外导体接触元件4被遮蔽的插头连接器1)。因此，可以更好地引导弹簧凸片5的横向移位。弹簧凸片5可以具有用于引导体26的对应凹部27(参见图10)。引导体26还可以有利地形成用于支撑元件9在配合插头连接器22的外导体23内部的横向移位的端部止挡件。可替代地，第一示例性实施例的辐条状或腹板状凸起部分13可以例如形成对应的端部止挡件。
在图8至图11的示例性实施例中还提供了绝缘体19，以便在弹簧凸片5的后端6的区域中支撑外导体接触元件4并且以便将弹簧凸片5以防扭转的方式固定在绝缘体19上。绝缘体19在其外壳上具有多个腹板状闩锁元件28，以用于在弹簧凸片5的后端6的区域中进行防扭转的固定。
图12中示出了本发明的优选实施例。图12的示例性实施例原则上类似于图8至图11的示例性实施例。然而，内导体接触元件15以插座的方式形成并且具有两个相对的接触弹簧29，以便接触配合插头连接器22的对应内导体25(例如，所展示的引脚接触件)。内导体接触元件15被保护在外导体接触元件4中并且不从插头连接器1突出。尤其(但不排他地)适合于内导体接触元件15的插座型设计的这种类型的结构还被提供用于以下描述的连接元件30。在这一点上应当强调的是，插座型内导体接触元件15也可以从外导体接触元件4中突出，并且引脚形内导体接触元件15也可以任选地被完全容纳在外导体接触元件4中。
图13示出了印刷电路板装置31，该印刷电路板装置31包括第一印刷电路板2和电连接和机械连接至第一印刷电路板2的第二印刷电路板3。两个印刷电路板2、3借助于连接元件30连接在一起，其中，两个印刷电路板2、3中的每一个具有用于连接至连接元件30的插头连接器1的配合插头连接器22。连接元件30在图14中被单独地展示并且在下文中被描述。
在这一点上应当提及的是，两个印刷电路板2、3之间的连接也可以直接实现，其中，在这种情况下，两个印刷电路板2、3中的一个印刷电路板具有插头连接器1，并且另一个印刷电路板3、2具有配合插头连接器22。两个印刷电路板2、3之间的直接连接原则上是优选的，只要其实际上是可能的。然而，还提供了借助于所展示的连接元件30的间接连接。
如在图13、图15和图16中可以清楚地看到的，为了被紧固至印刷电路板2、3(或另一个电气设备)的目的，配合插头连接器22(或也可能是插头连接器1)也可以被接纳在印刷电路板2、3或电气设备的通道中。因此，不要求必须将配合插头连接器22或插头连接器1匹配在印刷电路板2、3上或电气设备上，如图1所示。
用于连接两个印刷电路板2、3的连接元件30也被称为术语“插塞”或“适配器”。如结合图14可以特别清楚地看到的，在本情况中提出的连接元件30可以具有第一端32和第二端33，其中，插头连接器1形成在两端32、33的每一端处。作为示例，插头连接器1以已经结合图12描述的插头连接器1的方式形成。然而，原则上可以提供以上和以下描述的任何插头连接器1，以便将连接元件30的相应端32、33连接到电气设备或印刷电路板2、3的配合插头连接器22。
连接元件30具有中心部段34，插头连接器1的被设计为单件的两个外导体接触元件4沿着中心部段刚性地或以管的形式连接在一起。插头连接器1的相应绝缘体19和内导体接触元件15也形成为单件。
图13的印刷电路板装置31在图15和图16中以截面立体图示出。图15在此示出了同轴取向部，其中，在两个印刷电路板2、3之间不存在未对准。图16中示出了两个印刷电路板2、3之间或相应印刷电路板2、3的配合插头连接器22之间的径向未对准。这里可以看到，根据本发明，如何借助于连接元件30补偿未对准。
为了防止连接元件30的倾斜，可以可选地提供固定板35，固定板35相对于第一印刷电路板2和/或第二印刷电路板3固定(该固定未示出)。固定板35可以具有通孔36，连接元件30穿过该通孔36，其结果是连接元件30最终相对于第一印刷电路板2和/或第二印刷电路板3在其中心部段34中被固定。印刷电路板2、3之间的未对准因此可以优选地仅在连接元件30的两端32、33的区域中通过对应地移位电介质支撑元件9来补偿。
图17示出了根据本发明的插头连接器1的第五示例性实施例的截面立体图。展示的插头连接器1基本上对应于图12的第四示例性实施例的插头连接器1，但是具有另外的止挡元件，以便预先确定用于支撑元件9和弹簧凸片5的最大偏转量。附加止挡元件在绝缘体19的面向支撑元件9的端面上形成为环形圆限制元件37。环形圆限制元件37提供用于支撑元件9相对于绝缘体19的横向位移的端部止挡件，其结果是弹簧凸片5的最大偏转量(以及因此其机械过载)也可以在拔出状态中或独立于配合插头连接器22而被限制。在图17的示例性实施例中，环形限制元件37被布置在支撑元件9内部。可替代地或另外地，限制元件37还可以布置在支撑元件9的外部或围绕支撑元件9。作为环形限制元件37的替代件，当然也可以提供布置在支撑元件9内部和/或外部的单个腹板或引脚。原则上还可以为所有上述示例性实施例提供限制元件37。

Claims (15)

1.一种电插头连接器(1)，所述电插头连接器(1)具有外导体接触元件(4)和电介质支撑元件(9)，所述外导体接触元件(4)带有多个弹性弹簧凸片(5)，其中，所述弹簧凸片(5)利用对应后端(6)环形地布置且围绕所述插头连接器(1)的纵向轴线(L)成圆形，并且所述弹簧凸片(5)被间接地或直接地紧固至电气设备(2，3)，以及其中，所述弹簧凸片(5)利用相应前自由端部段(10)横向地支撑在所述电介质支撑元件(9)上，以及其中，所述电介质支撑元件(9)被配置成相对于所述电气设备(2，3)横向地移位。
2.根据权利要求1所述的电插头连接器(1)，其特征在于，所述弹簧凸片(5)利用所述弹簧凸片(5)的相应前自由端部段(10)横向地支撑在所述电介质支撑元件(9)的外壳(11)上。
3.根据权利要求1或2所述的电插头连接器(1)，其特征在于，所述弹簧凸片(5)利用所述弹簧凸片(5)的相应后端(6)紧固在容纳于外导体接触元件(4)中的绝缘体(19)上，其中，所述绝缘体(19)优选地具有腹板状闩锁元件，所述腹板状闩锁元件能够插入到所述外导体接触元件(4)的对应的闩锁凹部中，以便使得所述外导体接触元件(4)能够径向、旋转和/或轴向地固定在所述绝缘体(19)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电插头连接器(1)，其特征在于，所述弹簧凸片(5)的相应前自由端部段(10)向所述后端(6)的方向弯曲，其中，所述相应前自由端部段(10)优选地
a)弯曲，使得所述相应前自由端部段(10)背向所述插头连接器(1)的纵向轴线(L)；或
b)朝向所述插头连接器(1)的纵向轴线(L)的方向弯曲，其中，所述弹簧凸片(5)优选地在所述电介质支撑元件(9)上方向下翻转。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电插头连接器(1)，其特征在于，所述电介质支撑元件(9)具有横向布置的通道(12)，所述弹簧凸片(5)的相应前自由端部段(10)被接纳在所述横向布置的通道(12)中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电插头连接器(1)，其特征在于，所述弹簧凸片(5)沿着所述弹簧凸片(5)的纵向范围形成扭转轮廓。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电插头连接器(1)，其特征在于，所述弹簧凸片(5)的相应前自由端部段(10)具有凹部(27)，所述前自由端部段(10)借助于所述凹部(27)被钩入到从所述支撑元件(9)横向突出的相应引导体(26)中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电插头连接器(1)，其特征在于，所述弹簧凸片(5)在所述前自由端部段(10)与所述后端(6)之间形成笔直轮廓、曲线轮廓或阶梯轮廓。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电插头连接器(1)，其特征在于，所述插头连接器包括延伸穿过所述外导体接触元件(4)和所述电介质支撑元件(9)的至少一个内导体接触元件(15)，其中，所述至少一个内导体接触元件(15)沿着所述至少一个内导体接触元件(15)的纵向范围形成扭转轮廓。
10.根据权利要求6和9所述的电插头连接器(1)，其特征在于，所述弹簧凸片(5)和所述至少一个内导体接触元件(15)在相同的旋转方向上扭转。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电插头连接器(1)，其特征在于，所述电插头连接器包括预先确定用于所述电介质支撑元件(9)和所述弹簧凸片(5)的最大偏转的一个或更多个止挡元件，其中，所述一个或更多个止挡元件
a)由从所述电介质支撑元件(9)横向突出的凸起部分(13)和/或形成端部止挡件的引导体(26)形成，所述端部止挡件能够被提供用于所述电介质支撑元件(9)在相配合的插头连接器(22)的外导体(23)内部的横向移位；和/或
b)由限制元件(37)形成，所述限制元件(37)被布置在所述绝缘体(19)的面向所述电介质支撑元件(9)的端侧上和/或被布置在所述电介质支撑元件(9)的面向所述绝缘体(19)的端侧上，并且形成用于所述电介质支撑元件(9)相对于所述绝缘体(19)的横向移位的端部止挡件。
12.一种连接元件(30)，所述连接元件(30)用于在两个电气设备(2、3)之间产生电连接和机械连接，所述连接元件(30)具有第一端(32)和第二端(33)，其中，根据权利要求1至11中任一项所述的电插头连接器(1)形成在所述第一端(32)和所述第二端(33)中的每一个处，以便将所述相应第一端(32)和第二端(33)连接至所述电气设备(2、3)的与所述第一端(32)和所述第二端(33)相关联的电配合插头连接器(22)。
13.一种电插头连接件(21)，所述电插头连接件(21)具有根据权利要求1至11中任一项所述的电插头连接器(1)以及能够连接至所述插头连接器(1)的电配合插头连接器(22)。
14.一种印刷电路板装置(31)，所述印刷电路板装置(31)具有第一电印刷电路板(2)和第二电印刷电路板(3)，所述第二电印刷电路板(3)电气地且机械地连接至所述第一电印刷电路板(2)，其中，所述第一电印刷电路板(2)和所述第二电印刷电路板(3)
a)形成根据权利要求13所述的公共电插头连接器(21)以用于所述第一电印刷电路板(2)和所述第二电印刷电路板(3)的连接，其中，所述第一电印刷电路板(2)和所述第二电印刷电路板(3)中的一个具有所述电插头连接器(1)，以及所述第一电印刷电路板(2)和所述第二电印刷电路板(3)中的另一个具有所述电配合插头连接器(22)；或者
b)借助于根据权利要求12所述的连接元件(30)连接在一起，其中，所述第一电印刷电路板(2)和所述第二电印刷电路板(3)中的每一个具有配合的插头连接器(22)中的一个，以用于连接至所述连接元件(30)的电插头连接器(1)中的一个；或者
c)在每种情况下具有根据权利要求1至11中任一项所述的电插头连接器(1)，其中，两个所述插头连接器(1)通过连接器模块电连接和机械连接，其中，所述连接器模块具有第一端和第二端，以及其中，电配合插头连接器(22)被布置在所述第一端和所述第二端中的每一个处，所述第一端和所述第二端连接到所述电插头连接器(1)中的一个。
15.根据权利要求14所述的印刷电路板装置(31)，其特征在于，所述连接元件(30)相对于所述第一电印刷电路板(2)和/或所述第二电印刷电路板(3)在所述连接元件的第一端(32)和第二端(33)之间的中心部段(34)中固定，其中，所述连接元件(30)优选地被引导穿过固定板(35)的通孔(36)，所述固定板(35)相对于所述第一印刷电路板(2)和/或所述第二印刷电路板(3)固定。
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