CN114556704A - 混合插接连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将导电触头连接到配对插接连接器，特别是插座的混合插接连接器，其中，混合插接连接器具有至少两个用于传输电能的能量触头和四个用于传输电信号和/或电子数据的数据触头对、基本上矩形地构造并包括至少一个用于固定触头的绝缘体，该混合插接连接器设置有至少一个屏蔽元件，其用于至少部分地屏蔽通过数据触头对进行的信号传输和/或数据传输免受可能的电磁干扰，其中，屏蔽元件这样构造，使得数据电缆的屏蔽首先在混合插接连接器中并且在混合插接连接器与配对插接连接器的连接状态中至少尽可能保持，其中，四个数据触头对在空间上与能量触头分开地设置在基本为矩形的绝缘体中，其中，绝缘体在轴向方向上相对于混合插接连接器的纵向轴线在数据触头对和能量触头之间具有偏置，使得在插入过程中实现混合插接连接器在其配对插接连接器上的明确的定位。

Description

混合插接连接器

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求1的类型的混合插接连接器。

这种类型的混合插接连接器用来特别是在工业应用中借助至少一个多芯线路将电子数据或信号和电能传输到配对插接连接器上，特别是印刷电路板的插座上。

特别地，本发明涉及具有所谓的推拉锁的混合插接连接器。这种锁定的多种变型在现有技术中是已知的并且确保插接连接器可以容易地插到配对插接连接器上，同时确保防止插接连接的不希望的释放。插接连接通常只能通过在与插接连接器相关联的锁定套筒上的拉动运动来释放。在此然后释放锁定并断开插接连接。

背景技术

在工业逐步数字化的背景下，有必要保证更高的数据传输速率，以便将不断增加的与自动化和数字化相关的执行器和传感器彼此连接并连接到相应的控制节点和/或控制装置。特别是对于几乎实时的过程监控需要高通道容量。数据传输服务特别在BUS-系统中，例如PROFIBUS、CAN或以太网中是分类的。在此，当前非常广泛的分类Cat-3(类别3)描述了例如高达每秒十兆比特(10Mbit/s)的可能的数据传输速率。对于当前的应用，不仅在信息技术中，而且在工业中，这种数据传输速率也很少是足够的。Cat-5(类别5)的数据传输速率在每秒一千兆比特(1GBit/s)的范围内基本满足当前的需求。

DE 20 2015 105 928 U1示出了一种混合插接连接器，其能够实现同时将电信号或电子数据和电能传输到相应合适的模块上。多芯线路因此可以多功能地使用并且以节省空间和成本有效的方式实现。

然而，所公开的解决方案的缺点是，由于数据线和电力传输的组合以及因此相关的电磁干扰无法实现高数据传输速率，除非集成越来越昂贵的屏蔽装置。

此外，混合插接连接器的所示圆形结构增加了插入过程中的不确定性。虽然提到了插接连接的基于防错(Poka-Yoke)原理的构造，用户必须至少通过目视检查检查预期的插入位置。

此外，用于将相应的混合插接连接器与其配对插接连接器锁定的公开涉及螺纹连接。这种锁定基本上很简单并且提供了牢固的保持，但特别是对于装配而言需要相当多的结构空间，并且是耗时的。

德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索了以下现有技术：US 2011/0294342 A1、DE 29804728 U1、DE 29804728 U1、JP 2006-66352 A、US 2014/0162488 A1、DE 10 2007031 504 A1、DE 10 2014 110466 A1、US 8,894,448 B2、DE 10 2010 011 370B3、DE 10 2015 109311 B4和US 9,106,025 B2。

发明内容

本发明的目的是，为电子数据和电力的传输实现一种简单、节省空间和成本效益的选择，其中能够实现根据工业分类适配当前标准的数据传输，同时实现尽可能高的装配安全性，特别是在这种插入过程方面。

所述目的通过独立权利要求的主题得以实现。

本发明的有利设计方案在从属权利要求和以下描述中说明。

根据本发明的混合插接连接器设置用于将导电触头连接到配对插接连接器，特别插座。混合插接连接器在壳体中容纳至少两个用于传输电能的能量触头和四个用于传输电信号和/或电子数据的数据触头对。在此，壳体基本上构造为矩形并包括至少一个用于固定触头的绝缘体。此外，混合插接连接器设置有至少一个屏蔽元件，其用于至少部分地屏蔽通过数据触头对进行的信号和/或数据传输免受可能的电磁干扰。屏蔽元件这样构造，使得数据电缆的屏蔽在混合插接连接器中以及在混合插接连接器与配对插接连接器的连接状态中最初至少尽可能保持。在这种情况下，四个数据触头对在空间上与能量触头分开地设置在基本为矩形的绝缘体中。此外，绝缘体在数据触头对和能量触头之间在轴向方向上具有偏置，使得在插入过程中实现混合插接连接器在其配对插接连接器上的准确的定位。

术语电信号特别是指直接配置和解释的简单二进制或模拟值。术语电子数据特别是指由电子逻辑模块和/或控制元件评估/解释/解析并且必要情况下进一步处理的复杂信息。术语配对插接连接器特别是指混合插接连接器可以空间连接到其中的相反成形的配对部件。控制装置的连接插座用作所描述的配对插接连接器的示例。

在本发明的一个巧妙的实施例中，混合插接连接器借助闭锁装置可释放地连接到配对插接连接器，其中闭锁装置具有外套管，该外套管在轴向定向的压力的情况下致动至少一个锁定元件并通过轴向定向拉动外套管来解锁锁定元件，使得混合插接连接器可以在相同运动中与其配对插接连接器分离。在现有技术中，这些闭锁装置通常被称为“推拉锁”。推拉锁具有易于锁定同样易于释放的优点。

在一个优选实施方式中，沿着设计为矩形的外套管的至少两个相对侧在所述外套管内构成至少一个闩锁凸耳。在混合插接连接器的壳体或绝缘体上形成另一闩锁凸耳。当插到配对插接连接器上时，外套管的闩锁凸耳在至少一个形成在配对插接连接器上的保持元件上滑动。当混合插接连接器插到配对插接连接器上时，配对插接连接器的保持元件与绝缘体的闩锁凸耳接合。通过向与插入方向相反的方向拉动混合插接连接器的外套管，绝缘体的闩锁凸耳被柔性地提离外套管的闩锁凸耳并从配对插接连接器的保持元件上释放。这使得混合插接连接器可以很容易地从配对插接连接器中移除。

一种特别优选的实施方式规定，绝缘体的数据触头对的触头容纳部与数据触头对的屏蔽元件结合通过合适的电缆允许在大于或等于1Gbit/s的范围内的数据传输速率。

这达到了Cat-5标准并在为连接的模块供电的同时实现了合乎时势的数据传输速率。

在插入面的前视图中，数据触头对设置为彼此相距2mm至4mm之间的距离。特别优选2.2mm至3.0mm的间距。在要求保护的实施例中，数据触头对以2.4mm x轴间距彼此间隔开。在所述实施例中，数据触头对设置为在y轴上间隔2.8mm。原则上，交换轴向距离是可以想象的。

有利地，基本上为矩形的绝缘体在数据触头对之间具有空间分隔元件，其中该分隔元件在插入过程中起到引导作用。数据触头的附加空间分离确保了在使用销触头时数据触头在插入过程中不被损坏。在这种情况下，空间分隔元件主要用于在插入过程中改进混合插接连接器的引导，特别是数据触头对的引导。为此建议，空间分隔元件至少与销触头的长度相适配。理想情况下，该分隔元件的长度与数据触头对区域中绝缘体的长度相适配。这意味着，分隔元件与绝缘体的容纳数据触头对的区域至少部分地齐平。

本发明的优选变型规定，分隔元件被设计为另外的屏蔽元件，其通过将每个数据触头对与相应剩余数据触头对屏蔽扩展了数据触头对与环境的屏蔽。这意味着数据触头对不仅与能量触头和环境屏蔽，而且与所有相邻的数据触头对屏蔽。换言之，将分隔元件设计为另外的屏蔽元件确保了，所有数据触头对都被单独屏蔽。

在一种实施方式中，分隔元件的几何形状由两个板定义，这两个板沿着两个垂直相交的平面设置。这种类型的分隔元件通常被称为屏蔽十字。在此，在一种可想象的实施方式中，两个平板并非简单地构造成相交。相反，板具有特殊的轮廓。这些轮廓可以是凹槽、榫舌、楔、凹部、加强件或其它有利形状的形式。

一种面向未来的实施方式规定，数据触头对在绝缘体内部设置为，与屏蔽元件连接并且当使用合适的电缆时实现大于或等于10GBit/s范围内的数据传输速率。这种数据传输速率对应于Cat-6类别并且能够实现混合插接连接器使用数年，这是由于其性能已经超过了当前工业的需求。

一种巧妙的实施方式建议，绝缘体中的屏蔽元件在电缆侧设计有至少两个柔性弹性设计的触头元件，它们与电缆的屏蔽可接触。这主要意味着在屏蔽元件的柔性弹性设计的触头元件与插入的数据电缆的屏蔽编织层之间建立接触。然而，也可以意味着压接套管，其将插入的数据电缆的屏蔽编织层固定在数据电缆的绝缘层上。

一种特别巧妙的实施方式规定，屏蔽元件在绝缘体内分别具有柔性弹性设计的接触面，该接触面优选设置在数据触头对的两个触头之间。通过该实施方式确保，至少四个接触面用于确保数据触头对与它们的环境屏蔽并且(屏蔽)在配对插接连接器上继续。在一种实施方式中，弹簧钢元件从绝缘体突出为，在插接入过程中，配对插接连接器的屏蔽元件最好情况下可以与屏蔽元件的所有接触面建立接触。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下文中更详细地解释。附图中：

图1示出了根据本发明的混合插接连接器的透视图；

图2示出了根据本发明的混合插接连接器的插入面的前视图；

图3示出了根据本发明的混合插接连接器的插入面的详细视图，特别注意屏蔽元件的接触面；

图4示出了根据本发明的混合插接连接器在与配对插接连接器的插入状态下的其纵向截面；以及

图5示出了根据本发明的混合插接连接器的纵向截面，特别注意屏蔽元件在插入状态下的接触面。

这些附图包含部分简化的示意图。在某些情况下，相同的附图标记用于同样、但必要情况下不相同的元件。相同元件的不同视图可以不同地缩放。

诸如“左”、“右”、“上”和“下”之类的方向说明应参照相应的附图来理解，并且相对于所表示的对象在各个视图中可以变化。

附图具有附图标记，这些附图标记附加地用“‘”作为附件标记。这这种情况下清楚地表明，原则上是附图标记列表中提到的元件，其形状可以不同于未附有附图标记的元件，或者可以在形式和/或功能上与不同编号的元件不同。

具体实施方式

图1以三维视图类型示出了根据权利要求1的混合插接连接器1。混合插接连接器1设置有总共10个触头2。在此触头2部分地以其功能区分。首先，可以看出，能量触头4远离数据触头5设置。绝缘体6具有易于识别的偏置9(Versatz)。在所示的示例性实施例中，数据触头5明显地相对于能量触头4突出。还可以看出在现有技术中称为“推拉锁”的闭锁装置10。外套管11被设置成可围绕绝缘体7移动。此外，可以看到分隔元件13，其实现了成对设置的数据触头5的空间分离。除了空间分离之外，该分隔元件13还确保了在插入过程中混合插接连接器1的数据触头5的可靠引导。此外在图1中，在绝缘体7上，特别是在偏置9上可以看到另外的元件，其首先简化混合插接连接器1在与配对插接连接器3的插入过程期间的引导。此外，通过这些构造防止混合插接连接器1被不当插入，例如插入到不合适的配对插接连接器中。

图2示出了图1所示的混合插接连接器1的插入面的二维图示。除了已经提到的元件之外，还有几点变得更加清晰。首先，可以更好地理解触头2的定位。在此清楚的是，能量触头4沿着竖直穿过图示延伸的线设置。数据触头5成对设置，以便能够以有用的方式分配给具有双绞线的数据电缆，即所谓的“双绞线电缆”。在对应的成对数据触头5之间可以看到，在绝缘体7中设置有凹槽或凹部，其允许屏蔽元件8的用作接触面的延伸部在数据触头5的方向上突出。在图1中已经清楚的偏置9使得可以看到前面提到的、成型的元件，该元件旨在进一步确保插入安全性。该凸起接合到配对插接连接器3的绝缘体7中的相应构造的台阶中。

为了实现大于或等于1千兆比特/秒的期望数据传输速率并且仍然使用尽可能小的结构空间，除了通过屏蔽元件8进行屏蔽之外，还调整数据触头5的间距。数据触头对5设置为彼此间隔2mm至4mm之间的距离。优选实施例在此沿着水平方向具有1.3mm的数据触头对内的数据触头5的间距a、a'。数据触头对之间的距离b为2.4mm。在此，数据触头对内的数据触头5的沿着竖直方向彼此相距1.4mm。数据触头对沿着竖直轴线彼此间隔2.8mm。

这些尺寸能够提供符合DIN EN 61076-3-106的混合插接连接器1，其仍然可以传输数据和电力。对应于类别5的数据传输速率是可能的。通过将分隔元件13设计为附加的屏蔽元件，即所谓的屏蔽十字，可以实现类别6。此外，能量触头4设计用于在24V直流电的情况下传输高达10A的电流。可清楚看到借助推拉原理锁定的混合插接连接器1的锁定元件11。

触头2的空间设置，特别是屏蔽元件8或其接触面的空间设置在图3中示出。绝缘体7的构造及其在数据触头5和能量触头4之间的偏置9也再次清晰。此外，还公开了绝缘体7的其它设计元件。所有可见的几何形状都用于插件安全性并旨在确保插入过程更简单、更安全地执行。所示的分隔元件13可以设计为屏蔽十字。可以设计为屏蔽十字的分隔元件13的尺寸也可以设想为屏蔽元件8之间的连续元件并且可以用于实现进一步改进的数据传输速率。闭锁装置10的锁定元件12在此可以比在前面的图1和图2中更清楚地看到。

图4示出了根据本发明的混合插接连接器1在与配对插接连接器3的插入状态下的纵向截面。在此混合插接连接器1中的触头2设计为销触头。配对插接连接器3中使用了相同的插座触头2'。绝缘体7以其偏置8突出到配对插接连接器3中。混合插接连接器1的屏蔽元件8沿着所描述的接触面与配对插接连接器3的屏蔽元件8'接触。通过未图示的数据线缆进行继续屏蔽。数据线缆中的屏蔽多采用金属编织物，但也常使用金属箔来达到更好的屏蔽效果。然后该屏蔽可以被来自混合插接连接器1的屏蔽传输元件8.1接管和继续。换言之，针对EMS的屏蔽由混合插接连接器1内的电缆继续并传输到配对插接连接器3上。此外，为了实现提高的数据传输速率，可以将隔离元件13设计为附加的屏蔽元件，并且可以在数据触头5或数据触头对之间建立屏蔽。该屏蔽十字然后接合到配对插接连接器3中的也被设计为屏蔽元件的分隔元件13'中。

从图5所示的根据本发明的混合插接连接器1的横截面看到通过屏蔽元件8和8’建立接触以及绝缘体7与其偏置9在配对插接连接器3的绝缘体6'中的接合的细节。在此特别明显的是，屏蔽元件8的设计提供了舌板，这些舌板的柔性构造地超过绝缘体7突出到数据触头5的区域中。这确保了，一旦进行插入过程，配对插接连接器3的屏蔽元件8'可以与混合插接连接器1的屏蔽元件8建立牢固的连接。

即使本发明的不同方面或特征在附图中分别以组合方式示出，除非另有说明，对本领域技术人员来说很明显地，所示和讨论的组合并不是唯一可能的。特别地，来自不同实施例的彼此对应的单元或特征组合可以彼此交换。

附图标记列表

1 混合插接连接器

2、2’ 触头

3 配对插接连接器

4、4’ 能量触头

5、5’ 数据触头

6、6’ 壳体

7、7’ 绝缘体

8、8’ 屏蔽元件

8.1 屏蔽传输元件

9 偏置

10 闭锁装置

11 锁定元件

12、12’ 外套管

13 分隔元件

a、a’ 数据触头对内触头的竖直间距

b 数据触头对之间的竖直间距

c、c’ 数据触头对内触头的水平间距

d 数据触头对之间的水平间距

Claims (9)

1.一种混合插接连接器(1)，用于将导电触头(2)连接到配对插接连接器(3)、特别是插座，其中所述混合插接连接器(1)在壳体(6)中具有至少两个用于传输电能的能量触头(4)和四个用于传输电信号和/或电子数据的数据触头对(5)，所述壳体基本上成形为矩形并包括至少一个用于固定所述触头(2)的绝缘体(7)；所述混合插接连接器设置有至少一个屏蔽元件(8)，其用于至少部分地屏蔽通过所述数据触头对(5)进行的信号传输和/或数据传输免受可能的电磁干扰，其中，所述屏蔽元件(8)构造成使得数据电缆的屏蔽首先在所述混合插接连接器(1)中并且在所述混合插接连接器(1)与所述配对插接连接器(3)的连接状态中至少尽可能保持，其特征在于，所述四个数据触头对(5)在空间上与所述能量触头(4)分开地设置在基本为矩形的绝缘体(7)中，其中，所述绝缘体(7)在轴向方向上相对于所述混合插接连接器(1)的纵向轴线(I)在所述数据触头对(5)和所述能量触头(4)之间具有偏置(9)，使得在插入过程中所述混合插接连接器(1)在其配对插接连接器(3)上明确地定位。

2.根据权利要求1所述的混合插接连接器(1)，其特征在于，所述混合插接连接器(1)借助闭锁装置能够可释放地与配对插接连接器(3)连接，其中，所述闭锁装置具有外套管，所述外套管在轴向定向的压力的情况下沿所述混合插接连接器(1)的纵向方向使至少两个锁定元件彼此接合，并通过轴向定向的拉动所述外套管沿纵向方向解锁至少两个锁定元件，使得所述混合插接连接器(1)与其配对插接连接器(3)能够在同一运动中分离。

3.根据前述权利要求中至少一项所述的混合插接连接器(1)，其特征在于，所述数据触头对(5)在所述绝缘体(7)内部设置为，与所述屏蔽元件(8)连接并且当使用合适的电缆时可实现大于或等于1GBit/s范围内的数据传输速率。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的混合插接连接器(1)，其特征在于，基本上矩形的绝缘体(7)在所述数据触头对(5)之间具有空间分隔元件(13)，其中，所述分隔元件(13)在插入过程中承担引导作用。

5.根据权利要求4所述的混合插接连接器(1)，其特征在于，所述分隔元件(13)被实施为另外的屏蔽元件，其通过将每个数据触头对(5)与相应的其余数据触头对(5)屏蔽扩展所述数据触头对(5)与环境的屏蔽。

6.根据权利要求4至5中至少一项所述的混合插接连接器(1)，其特征在于，所述分隔元件(13)的几何形状由沿着两个垂直相交平面设置的两个板来定义。

7.根据权利要求4-6中至少一项所述的混合插接连接器(1)，其特征在于，所述数据触头对(5)在所述绝缘体(7)内设置为，与所述屏蔽元件(8)连接并且在使用合适的电缆时可实现大于或等于10GBit/s范围内的数据传输速率。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的混合插接连接器(1)，其特征在于，所述绝缘体(7)中的屏蔽元件(8)在电缆侧具有至少两个柔性弹性实施的传输元件(8.1)，它们与电缆的屏蔽能够接触。

9.根据前述权利要求中至少一项所述的混合插接连接器(1)，其特征在于，所述屏蔽元件(8)在所述绝缘体(7)内分别具有柔性弹性实施的接触面，所述接触面基本上设置在数据触头对(5)的两个触头(2)之间。

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