CN115702525A - 自对准的电连接器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自对准的电连接器系统，其用于传输数据和/或传输能量，所述自对准的电连接器系统具有第一连接器部件，该第一连接器部件具有多个小载荷接触元件和/或大载荷接触元件，所述自对准的电连接器系统还具有可附接在所述第一连接器部件上的第二连接器部件，该第二连接器部件具有与所述第一连接器部件的小载荷接触元件和/或大载荷接触元件互补的小载荷接触元件和/或大载荷接触元件，其中，所述第一连接器部件具有多个定位销，这些定位销设计用于嵌入所述第二连接器部件的定位室，以便实现两个连接器部件相对于彼此的粗略定位，所述自对准的电连接器系统此外具有平的承载部框架，所述第一连接器部件以三种旋转的自由度以及至少两种线性的自由度而浮动地设置在该承载部框架上，其中，所述第一连接器部件在其下侧具有多个于相互对置的方向上在边侧突出的平面元件，成形于所述承载部框架上的弹簧臂朝向所述承载部框架对这些平面元件加载弹簧力，并且其中，所述第一连接器部件在所述平面元件之间具有存放球体的球窝，该球体贴靠在所述承载部框架上。

Description

自对准的电连接器系统

技术领域

本发明涉及一种自对准的电连接器系统，其用于传输数据和/或传输能量，并且具有第一连接器部件，该第一连接器部件具有多个小载荷接触元件和/或大载荷接触元件，自对准的电连接器系统还具有可附接在第一连接器部件上的第二连接器部件，该第二连接器部件具有与第一连接器部件的小载荷接触元件和/或大载荷接触元件互补的小载荷接触元件和/或大载荷接触元件，其中，第一连接器部件具有多个定位销，这些定位销设计用于嵌入第二连接器部件的定位室，以便实现两个连接器部件的粗略定位，自对准的电连接器系统此外具有平的承载部框架，第一连接器部件以三种旋转的自由度以及至少两种线性的自由度而浮动地设置在该承载部框架上。

这样的连接器系统例如适于建立与电驱动的机动车的车辆电池的电连接。在此，如果电压同时较高，那么通过合适的横截面大的大载荷接触元件引导相对较大的电流。此外大多还需要多个用于数据和控制信号的电连接，可以通过多个的、横截面基本小的小载荷接触元件来引导它们。

为此规定一种电连接器系统，其具有第一连接器部件和第二连接器部件，这些连接器部件能够作为复杂实施的插塞连接器而彼此相连。互补的大载荷接触元件和小载荷接触元件分别设置在第一连接器部件和第二连接器部件上，通过将连接器部件装接在一起使大载荷接触元件和小载荷接触元件彼此接触。

将多极的、复杂构造的插塞连接器装接在一起，这必需的是在连接器部件装接在一起时要格外细心，尤其是当它们具有不同尺寸的接触元件时要格外细心。特别成问题的是，将大载荷接触元件装接在一起必需一定的力。在此，如果两个连接器部件歪斜，那么显著更小的、机械上更敏感的小载荷接触元件会有受损的风险。

为了避免这样的损害而必要的是，直线性地在预设的插塞方向上将第一连接器部件和第二连接器部件连同它们的互补性配对插塞连接器合并到一起。为了尽可能良好地实现这一点而使用所谓的自对准的电连接器。

背景技术

由文件EP2816674A1已知按该类型的自对准的电连接器。为了对准配对连接器，该文件中描述的连接器具有用于将底盘固定在一个结构上的装配件，并且具有一种配置，该配置将底盘与装配件相连并且包括多个可朝向彼此移动的、相连的框架。该连接器的结构借此相对成本较高且复杂。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种自对准的电连接器，其用于自对准的机械构造的结构特别简单且能够以低成本制造。

根据本发明，该任务的解决方式在于，第一连接器部件在其下侧具有多个于相互对置的方向上在边侧突出的平面元件，成形于承载部框架上的弹簧臂朝向承载部框架对这些平面元件加载弹簧力，并且第一连接器部件在平面元件之间具有存放球体的球窝，该球体贴靠在承载部框架上。

因此，第一连接器部件并不与承载部框架形锁合地连接，而是通过多个弹簧臂的施加给在边侧突出的平面元件的弹簧力支撑在第一连接器部件上。在平面元件之间，第一连接器部件支承在球体上，该球体通过球窝保持在第一连接器部件上并且可在承载部框架上的平坦的连接片上滚动。

在此，球体处于中央地设置在弹簧臂之间，从而第一连接器部件的基本上不稳定的位置通过施加在平面元件上的弹簧力而得到平衡。

在此，位于平面元件上的弹簧臂使平面元件的在侧向的移动成为可能，从而第一连接器部件能够平行于承载部框架的平面移动。这使第一连接器部件能够相对于承载部框架在两个彼此垂直的方向上线性移动，并且使围绕第一连接器部件的垂直轴线的旋转成为可能。弹性地位于平面元件上的弹簧臂此外还能单独地在垂直方向上偏向，并且由此使围绕第一连接器部件的两个其它的体轴线的一定程度的偏斜成为可能。

因此，第一连接器部件具有两种线性的自由度以及三种旋转的自由度，在进行第二连接器部件的附接时，第一连接器部件可通过这些自由度，朝向第二连接器部件对准。

这使插塞过程变得简单并且几乎完全排除了接触元件上的损害。这尤其甚至允许无危险地“盲地”将插塞连接器部件装接在一起，并且此外支持通过机器人进行的插接合并。

相对简单构造的、且借此低成本的机械构造是特别有利的，它使第一连接器部件可移动地设置在承载部框架上。

附图说明

为此在后文中借助附图展示并进一步阐述本发明的实施例。其中：

图1示出自对准的连接器系统，

图2示出第一连接器部件和第二连接器部件，

图3示出第一连接器部件和承载部框架，

图4示出连接器系统的可能的移动，

图5以草图形式示出第一连接器部件在承载部框架上的支承，并且

图6与图7示出第一连接器部件和第二连接器部件彼此的固定。

具体实施方式

图1以草图形式示出连接器系统，其具有第一连接器部件和第二连接器部件10、20。这样的连接器系统例如适于建立与电驱动的机动车的车辆电池的电连接。

所述第一连接器部件10设置成静止稳定的连接器部件并且能够为了所述的应用情形而装配在机动车中。为此使用与机动车的车身固定连接的承载部框架30。此处在盖部50下方示出的所述第二连接器部件20与此处未示出的充电线缆相连，该充电线缆与设置在机动车外的充电装置处于电连接状态。

在所述第一连接器部件和第二连接器部件10、20上，分别在接触承载部15、25上设置有多个电接触元件11、12、21、22，这些接触元件在这两个连接器部件10、20上分别彼此互补地实施成插塞器和插塞套筒，并且能够通过将连接器部件10、20装接在一起而彼此电连接和机械连接。所述电接触元件11、12、21、22在图中简单地仅通过各一个壳体示出。未示出该壳体内的金属插塞器和金属插塞套筒。

除了实施成单极的、用于将能量从充电装置传输到机动车的大载荷接触元件12、22，所述连接器系统在每个连接器部件10、20上还示例性地分别具有两个多极的小载荷接触元件11、21，所述小载荷接触元件大致适于在机动车和充电装置之间传输控制信号或控制数据。

以手工方式或通过机器人将所述第二连接器部件20附接在所述第一连接器部件10上，必需的是一定程度的精准度，尤其为了在插塞过程中使更小的、且因此在机械上更敏感的小载荷接触元件11、21不受损。然而，在附接过程中，由于所述连接器部件10、20的大小和复杂结构而难以实现精确的对准，从而在彼此接近时通常几乎无法避免这两个连接器部件10、20相对彼此的轻微的位移和/或偏斜。

尽管如此，为了使易操作的连接成为可能，并且为了避免所述接触元件11、12、21、22上的由非共轴的装接引起的损害，所述第一连接器部件10浮动地设置在所述承载部框架30上，从而所述连接器部件10能够相对于所述承载部框架30位移和偏斜，并且借此能够在附接过程中朝向所述第二连接器部件20对准。

图2示出作为单独零部件的所述两个连接器部件10、20。此处可清楚看出的是用于所述第一连接器部件和第二连接器部件10、20上的小载荷接触元件11、21的电引入线路17、27，以及连通所述第一连接器部件和第二连接器部件10、20上的大载荷接触元件12、22的横截面大的端子18和引入线路28。

在所述第一连接器部件10的接触承载部15上可看出两个在边侧伸出的平面元件14，它们在彼此相反的方向上延伸。所述第一连接器部件10具有平行于示出的另两个平面元件，但它们在图2中被所述小载荷接触元件11遮盖。

所述第一连接器部件10此外具有多个定位销13，其设置用于在将所述两个连接器部件10、20装接在一起时嵌入所述第二连接器部件20的定位室23，以便建立两个连接器部件10、20的相对彼此的粗略定位。

所述定位销13优选地具有圆锥状的末端部段19。这些末端部段置入所述第二连接器部件20上的、优选地分别构造成圆锥状空腔的定位室23。圆锥形的形状使所述定位销13置入所述定位室23的操作得以简化，并且连同后文描述的所述第一连接器10在所述承载部框架30上的浮动支承一起使两个连接器部件10、20彼此的预先置中变得简单。

而在将所述第一连接器部件与第二连接器部件10、20装接在一起之前，所述第一连接器部件10与所述承载部框架30浮动地连接。如图3所示，所述承载部框架30于中间处具有在横向方向上延伸的中央连接片36，边侧上两个弯成直角的放置臂34在该中央连接片上成形。所述放置臂34满足弹性地支撑所述第一连接器部件10的这一功能。在其后部的纵向侧上，所述承载部框架30具有两个成形的锁止钩35。

各两个弹性的弹簧臂31位于所述承载部框架30的两个窄侧上，所述弹簧臂分别由两个销状的连接片38构造，所述连接片的端面通过平的、后文中称为保持鼻部32的部段连接。相对薄细的销状的所述连接片38与所述承载部框架30的窄侧一体地相连。

分别在每个弹簧臂31的两个连接片38之间，限制撑部33成形于所述承载部框架30上，所述限制撑部由于其较重的设计而相对刚性地与所述承载部框架30相连。

如图4所示，在所述第一连接器部件10上，成形部位于所述平面元件14之间，该成形部构造成朝向下侧开口的球窝16。

为了将所述第一连接器部件10与所述承载部框架30连接，将球体40置入该球窝16中，并且此外将该球体置于所述承载部框架30的连接片36(图3)上。之后将所述第一连接器部件10的平面元件14分别推到所述限制撑部33下方和弹性的所述保持鼻部32下方，直至所述锁止钩35松动地卡入所述第一连接器部件10上的未示出的锁止容纳部上。所述锁止钩35在此仅具有防止所述第一连接器部件10沿所述承载部框架30的横向方向掉出的功能，并且此外并不限制所述第一连接器部件10和承载部框架30之间的侧向相对移动。

现在，通过由成形于所述承载部框架30上的弹簧臂31朝向所述承载部框架30对成形于所述第一连接器部件10的下侧上的平面元件14加载弹簧力，并且通过此外在所述球体40上支承的所述第一连接器部件10支撑在所述承载部框架30上，来实现所述第一连接器10在所述承载部框架30上的浮动的支承。

由此，所述平面元件14位于所述弹性的保持鼻部32下方，所述保持鼻部32借助其弹簧力朝向底面39压低所述平面元件14，并且由于在所述球体40上的支承而平衡所述平面元件14。这些通过图5以草图形式阐明。

在所述第二连接器部件20的附接方向上，设置在中央的所述球体40将示例性设置在车辆上的所述第一连接器部件10支撑在所述承载部框架30上，并且使所述第一连接器部件10的围绕所述承载部框架30上的所述球体40的放置点的倾斜运动和位移运动成为可能。通过在所述承载部框架30上成形的弹簧臂31，朝向承载部框架表面对在所述第一连接器部件10上围绕所述球体40设置的所述平面元件14进行挤压。所述弹簧臂31由此将所述第一连接器部件10浮动地固定在所述承载部框架30上，但在此使转动运动和位移运动成为可能。

通过标入的箭头，图4仅表明所述第一连接器部件10相对于所述承载部框架30的位移以及偏斜的几种可能性。为了更准确地描述移动可能性，图5中标入具有坐标轴x、y、z的直角坐标系。该坐标系的原点任意地取在所述球体40的中点。在绘图面中，所述x坐标轴平行于所述承载部框架30的底面39延伸，同样在绘图面中，所述z坐标轴作为垂直轴线，而所述y坐标轴(在图中仅不完整地示出)垂直于所述绘图面取向。

所述第一连接器部件10在所述球体40上以及在所述承载部框架的弹簧臂31上的支承，使所述第一连接器部件10在x方向和y方向上的线性移动成为可能，还使围绕所述x轴、y轴的倾斜运动以及围绕所述z轴的转动运动成为可能。通过作为止挡发挥作用的所述限制撑部33限制所述倾斜运动的范围。为了限制围绕所述z轴的转动运动的范围，垂直突出的止挡元件37可在所述承载部框架30的连接片36上成形(图3)。通过所述承载部框架30的形状，将所述第一连接器部件10在x方向和y方向上的线性移动的范围限制到必需的程度。

通过所述第一连接器部件和第二连接器部件10、20之间的丰富的移动可能性，以及嵌入所述定位室23中的定位销13的置中，快速地平衡所述两个连接器部件10、20之间的起始错位，并且确保所述连接器部件10、20的接触元件11、12、21、22的简单地装接在一起。在接合过程结束后，能够以简单的方式借助单独的置入中央的螺栓60保证所述两个连接器部件10、20的连接(图6、图7)。

附图标记列表

10 第一连接器部件

11 小载荷接触元件

12 大载荷接触元件

13 定位销

14 平面元件

15 接触承载部

16 球窝

17 引入线路

18 端子

19 圆锥状的末端部段

20 第二连接器部件

21 小载荷接触元件

22 大载荷接触元件

23 定位室

25 接触承载部

27 引入线路

28 引入线路

30 承载部框架

31 弹簧臂

32 保持鼻部

33 限制撑部

34 放置臂

35 锁止钩

36 连接片

37 止挡元件

38 销状的连接片

39 底面

40 球体

50 盖部

60 螺栓

x，y，z 坐标轴

Claims (5)

1.一种自对准的电连接器系统，其用于传输数据和传输能量，

并且具有第一连接器部件(10)，该第一连接器部件具有多个小载荷接触元件(11)和/或大载荷接触元件(12)，

所述自对准的电连接器系统还具有可附接在所述第一连接器部件(10)上的第二连接器部件(20)，该第二连接器部件具有与所述第一连接器部件(10)的小载荷接触元件(11)和/或大载荷接触元件(12)互补的小载荷接触元件(21)和/或大载荷接触元件(22)，

其中，所述第一连接器部件(10)具有多个定位销(13)，这些定位销设计用于嵌入所述第二连接器部件(20)的定位室(23)，以便实现两个连接器部件(10、20)相对于彼此的粗略定位，

所述自对准的电连接器系统此外具有平的承载部框架(30)，所述第一连接器部件(10)以三种旋转的自由度以及至少两种线性的自由度而浮动地设置在该承载部框架上，

其特征在于，所述第一连接器部件(10)在其下侧具有多个于相互对置的方向上在边侧突出的平面元件(14)，成形于所述承载部框架(30)上的弹簧臂(31)朝向所述承载部框架(30)对这些平面元件加载弹簧力，并且

所述第一连接器部件(10)在所述平面元件(14)之间具有存放球体(40)的球窝(16)，该球体贴靠在所述承载部框架(30)上。

2.根据权利要求1所述的自对准的连接器，其特征在于，所述定位销(13)具有圆锥状的末端部段(19)。

3.根据权利要求1所述的自对准的连接器，其特征在于，所述定位室(23)构造成圆锥状。

4.根据权利要求1所述的自对准的连接器，其特征在于，在所述承载部框架(30)上设置有限制撑部(33)。

5.根据权利要求1所述的自对准的连接器，其特征在于，通过螺栓(60)将所述第一连接器部件(10)固定在所述第二连接器部件(20)上。

Images