CN1708882A - 连接两条带状导线的插塞接头及相关的插塞接头系统 - Google Patents

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托马斯·伯恩哈德·帕布斯特
汉斯-奥托·格尔治
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Abstract

本发明涉及用于连接两条平带导线(11、12)的插塞接头(10)，其包括至少一个弹簧元件(27)，该弹簧元件(27)提供连接两条平带导线所需的法向接触力。该弹簧元件(27)与这两条平带导线(11、12)接触，并构成这两条平带导线之间的电连接。

Description

连接两条带状导线的插塞接头及相关的插塞接头系统
技术领域
本发明涉及用于连接两条带状导线的插塞接头(plug connector)，以及插塞接头系统。
背景技术
带状导线在许多技术领域得到了广泛的应用，这是因为，可以利用它们以简单的方式来构造预成型布线装置(sets)，在组装过程中，可以简单并快速地安装该预成型布线装置。这些带状导线的日益增长的一个应用领域是机动车工业，这是因为，在车辆中使用了许多电子元件，导致电流变得越来越大。在使用带状导线的情况下，可以通过导电印刷线(track)的宽度来提供较大电流所需的较大导线横截面。
当连接两条带状导线时，使用了弹簧元件，通过下述方式对这些弹簧元件进行设置，该方式使这些弹簧元件在需要进行接触的两条带状导线之间提供法向接触力。
FR A1,236,251中公开了一种用于连接两条带状导线的插塞接头，其中各条带状导线都夹持在相应夹持器的适当位置，该夹持器具有弹簧元件，通过该弹簧元件来夹紧带状导线。然而，在这种插塞接头中，剥去了绝缘层的各条带状导线位于其各自的夹持器上，其接触表面暴露。
DE 198 32 011 A1中公开了一种用于连接两条带状导线的接合区，其中将两条带状导线之一设置在该接合区(围绕可以在该外壳中移动的夹持器)的外壳内部。该夹持器具有弹簧元件，这些弹簧元件用于将一条带状导线压在另一条带状导线上，以产生所需的法向接触力。其可移动夹持器使得接合区在整体结构方面复杂并且成本高，因为需要提供可以转动并产生所需法向接触力的调节机构。
两条带状导线之间在接触位置的接触电阻，以及施加在该接触位置处的法向接触力对于良好的电接触是非常重要的。图1和2中所示为由申请人进行测量得到的曲线，该曲线与这些决定性参数相关。
图1表示作为施加在柔性带状导线(厚度为200μm)上的法向接触力的函数的两条导电印刷线之间的接触电阻。从图中显见，从大约2N的法向接触力开始，接触电阻恒定，并不再减小。从中可以得出结论，大于等于2N的法向接触力使得两条导电印刷线之间的接触电阻最小。图2表示当以特定的测试力将直径为2mm的测试球压在剥除了绝缘层的裸露铜导电印刷线上时，所导致的厚度为100μm和200μm的导电印刷线的塑性变形。从所示的两条测量曲线可以显见，对于直径为2mm的球，在导线厚度为100μm的情况下，仅在施加超过大约2N的力时才产生可检测的塑性变形，而在导线厚度为200μm的情况下，仅在施加超过大约4N的力时才产生可检测的塑性变形。从图1和图2所示的测量曲线中可以得出结论：可以很容易地在接触位置的适当位置连接两条带状导线，以及应该根据导电印刷线的厚度使法向接触力位于大约2N到4N的范围内。
发明内容
本发明的目的是在两条带状导线之间进行连接，该连接满足法向接触力的上述要求，同时，该连接具有简单且成本低的结构，并且使得可以在两条导线之间进行简单连接。
通过根据独立权利要求1的插塞接头来实现该目的。
还通过根据权利要求10的插塞接头系统来实现该目的。
根据本发明，用于连接两条带状导线的插塞接头具有至少一个弹簧元件，该弹簧元件提供连接两条带状导线所需的法向接触力，该弹簧元件与两条带状导线接触，并使这两条带状导线之间电连接。由于该弹簧元件与两条带状导线直接接触，所以可以通过该弹簧元件的结构，以简单的方式来调整所需的法向接触力。
在优选实施例中，以固定的方式将弹簧元件与第一带状导线接合；例如，可以将其焊接在第一带状导线上的适当位置。这里，第一带状导线优选地设置在印刷电路板上，该带状导线构成该电路板的导电印刷线。
此外，该插塞接头具有用于插入单元的接纳部分(uptake)，将第二带状导线夹持在该插入单元上的适当位置。将在其上适当位置中夹持有该带状导线的插入单元插入到插塞接头中，以使得当第二带状导线插入插塞接头时，弹簧元件可以接触第二带状导线的导电印刷线。
优选地，该接纳部分具有多个沟槽，这些沟槽通过肋条彼此分离，并且在每一个沟槽中都设置有弹簧元件。通过这种结构，可以将用于电连接的弹簧元件以简单的方式设置在该接纳部分中。
此外，该弹簧元件优选地具有自由端，该自由端沿插入单元的插入方向后弯。当插入该插入单元(在其上适当位置夹持有第二带状导线)时，该弹簧元件与剥去绝缘层的第二带状导线的接触表面相接触。
此外，该插入单元可以沿插入方向在弹簧元件的前面具有凸起部分，该凸起部分构成用于弹簧元件的止动部分(stop)。同时，没有插入该插入单元时，该凸起部分为接纳部分中的弹簧元件提供保护，这是因为，当插塞接头设置在具有带状导线的电路板上时，很难从外部接近该弹簧元件，并由此无法弯曲或损坏该弹簧元件。
在优选实施例中，该插入单元也具有肋状结构，其中弹簧元件与夹持在插入单元上的适当位置的第二带状导线啮合并接触。在将该插入单元插入插塞接头的过程中，通过这种肋状结构来引导弹簧元件，从而可以保证该弹簧元件与第二带状导线之间的成功接触。由于采用了这种肋状结构，所以当插入单元还未进入插塞接头，并且第二带状导线的接触区可随意接近且未受保护时，还可以保护第二带状导线的接触区由于用户的不当使用而受到损坏。
进一步通过用于连接两条带状导线的插塞接头系统来解决本发明的问题，该系统具有：第一夹持器，在其上的适当位置夹持有第一带状导线；以及第二夹持器，在其上的适当位置夹持有第二带状导线，并且该第二夹持器具有弹簧元件，其提供连接这两条带状导线所需的法向接触力。根据本发明，第一夹持器具有梳状结构，该第一带状导线围绕该梳状结构的梳齿设置，该梳状结构的梳齿啮合在形成于第二夹持器上的肋条之间，由此相互连接两条带状导线。这种结构提供了利用所需法向接触力进行的各个导电印刷线的安全和简单的连接。
优选地，每一次在形成于第二夹持器中的至少一个凹槽中设置至少一个弹簧元件。此外，可以将第二带状导线设置在位于该凹槽中的弹簧元件与肋条之间，以使得该弹簧元件将第二带状导线压靠在肋条上。围绕该梳状结构的梳齿设置的带状导线分别啮合在两个肋条之间，并与通过弹簧元件从下方压靠在肋条上的带状导线相接触。通过这种方式，实现了带状导线的无滑动的简单接触。
优选地，第一带状导线的一条导电印刷线围绕梳状结构的各个梳齿设置，梳齿之间形成有用于引导各条导电印刷线的肩部(shoulder)。
为了将第一带状导线夹持在第一夹持器的适当位置，该第一夹持器具有：贯穿到导电印刷线的横条(cross piece)；以及铰链，该铰链可以从预锁定位置摆动到最终锁定位置，同时该铰链将带状电缆(cable)的端部夹持在最终锁定位置中的适当位置。通过这种方式，可以以简单的方式使带状电缆的剥去绝缘层的端部围绕该梳状结构的梳齿设置，同时，可以消除电缆的变形，电缆的变形是由于将电缆夹持在横条和铰链之间的适当位置而导致的。
假定在优选实施例中，第二夹持器的每两个肋条之间都有一个相应的弹簧元件，并且这些弹簧元件中的每一个都沿围绕梳齿设置的第一带状导线的方向压紧第二带状导线的导电印刷线。通过这种方式，获得了对各条导电印刷线的最佳法向接触力。
附图说明
下面将参照附图来详细说明本发明。
图1a和1b表示接触电阻与用于连接两条导线的法向接触力之间的关系，以及对于两种不同的导线厚度，作为所施加力的函数的测试球的压入深度；
图2表示根据本发明第一实施例的插塞接头的斜视图；
图3a和3b表示图2中所使用的插塞接头的处于锁定前位置和最终锁定位置的插入单元；
图4表示本发明的插塞接头系统的斜视图；
图5表示图4的插塞接头系统的平面图；
图6表示沿图5的A-A的剖视图；
图7表示沿图5的B-B的剖视图；
图8a和8b表示从上方角度和从下方角度观察的图5的插塞接头系统的夹持器；
图9表示没有带状导线的图8的夹持器；
图10表示沿图8b的B-B的剖视图；
图11表示图10的详细视图；
图12表示带有带状导线的第二夹持器，该第二夹持器用于图5的插塞接头系统；
图13a和13b表示图12中所示夹持器的外壳和底块(base piece)；
图14表示沿穿过图12的夹持器的导电印刷线的剖视图；以及
图15表示图14的详细视图。
具体实施方式
图2示出了插塞接头10，该插塞接头10将第一导线12与第二导线11相连。本示例中的第二导线11是柔性带状导线，而本示例中的导线12设置在电路板13上。第二导线12不是必须设置在电路板上，还可以设置在任何其它支撑体上，在本实施例的示例中，该支撑体优选地是刚性的。插塞接头10具有外壳14，该外壳14具有开口15，该外壳14构成用于插入单元16(参见图3a和3b)的接纳部分，可以通过插塞接头10的外壳14上的锁扣(catch)17来安装该接纳部分。该插入单元还具有定位部分(coding)18，以使得不会从错误的一侧将插入单元插入到外壳中。
从图3a中显见，插入单元16具有由绝缘材料制成的外壳19，该外壳19的顶部形成有肋条结构20。插入第二带状导线11，使其导电印刷线21(其前端已剥去绝缘层)进入外壳19直到终端止动部分22，并通过固定板23夹持在其中的适当位置。
图3a中所示为处于锁定前位置的固定板。该固定板具有锁扣(未示出)，通过该锁扣将其定位在槽24(形成在外壳19上)上。
图3b中所示为固定板23位于最终锁定位置，此时，导电印刷线21由固定板23从下方压靠在肋状结构20上。同时，该肋状结构20构成对于剥去绝缘层的导电印刷线的保护，这是因为，由于用户的控制，使得不能接触这些印刷线，从而不会污染或损伤这些印刷线。在最终锁定位置，固定板23与外壳19在后端构成用于第二带状导线11的变形消除部分25。如图2中所示，此时将插入单元16插入到插塞接头10的外壳14中，由此，设置在第一带状导线12的导电印刷线26上的固定位置中的弹簧元件27将第一导线12与第二导线11电连接。例如，该弹簧元件可以焊接在第一导线12上。弹簧元件设置在外壳14的沟槽29中，这些沟槽由肋28形成，弹簧元件27的自由端30向后弯，并构成与带状导线11的接触表面。为容纳弹簧元件27而形成的沟槽29在前端由凸起部分31限制，该凸起部分31构成用于弹簧元件27的止动部分，同时，在没有插入该插入单元16时，提供对于弹簧元件的保护。
图2和图3中所示的插塞接头提供了具有良好的长期稳定性的插塞接头，为此，由于该弹簧的结构，使得可以在低接触电阻的情况下实现所需的法向接触力。该插塞接头还易于制造，这是因为，仅需要将剥去绝缘层的带状电缆插入达到终端止动部分22，将固定板设置在图3b的最终锁定位置中，并且将插入单元与带状导线插入一起插入到该插塞接头10的外壳14中。可以完全自动地执行这些操作步骤，这使得该插塞接头易于制造。此外，可以通过弹簧的弯曲来容易地调节所需的法向接触力。在插入单元16的未插入状态下，弹簧元件27的自由端30在凸起部分31的上方法向突出，以使得图2中所示实施例中的弹簧元件预拉伸。该弹簧元件27还可以采用不同的几何形状；当插入单元16未被插入时，该弹簧元件的区域仅需在凸起部分31的上方突出，并且在插入状态下与插入单元的导电印刷线相接触。
图4表示根据本发明的插塞接头系统50的实施例。在所示实施例中，插塞接头系统50将第一带状导线51与第二带状导线52相连。第一带状导线51夹持在第一夹持器60上的适当位置，而第二带状导线52设置在插塞接头系统的外壳53中的第二夹持器80上。
图5表示该插塞接头系统50的平面图。图6表示该插塞接头系统沿图5的两条导电印刷线之间的线A-A的剖视图。第一带状导线51围绕第一夹持器60设置，如图6所示，第一带状导线51从左侧插入到该插塞接头系统50的外壳53中。
图8至图11中示出了第一夹持器60，并且该第一夹持器60具有底块61，该底块61在两侧具有带有突出部分63的弹簧臂62，通过该弹簧臂62将第一夹持器60固定在该插塞接头系统50的外壳53中的适当位置。如图9所示，梳状结构65的梳齿64形成在底块61上，如图8a和8b所示，导线围绕该梳齿64设置。梳齿64被设置为可以围绕各个梳齿设置带状导线51的一条相应的导电印刷线。如图8b所示，梳状结构65在其底部具有肩部66，这些肩部被形成为细长的突起部分，在梳齿64上通过这些肩部来引导各条导电印刷线。
图10表示沿图8b的线B-B的剖视图。带状导线51从左侧进入并被夹持在横条67与盖68之间，通过锁扣(未示出)由底块61横向锁定带状导线51。如图11中以放大的方式所示，通过铰链69以摆动的方式来设置盖68。为了引入带状导线51，打开铰链，并使盖68位于上部位置，以使得可以在通过固定元件70将带状导线51的端部夹持在适当位置之前，在横条67上方围绕梳齿64引导该带状导线。当关闭盖68时，盖68的边缘71构成止动部分，该止动部分将固定元件70与位于梳齿64之间的带状导线51压靠在梳齿64上，由此稳固地将该带状导线夹持在第一夹持器60中的适当位置。剥去带状导线51的要围绕梳状结构65的梳齿64设置的区域中的绝缘层。
图6表示沿图5的通过该插头连接器系统50的在两条导电印刷线之间的线A-A的剖视图。在图7中，在图5的剖视图B-B中，沿两条带状导线51、52的导电印刷线来表示该剖视图。通过横条67和盖68(用作为变形消除部分)夹持在适当位置的导线51围绕梳状结构65的梳齿64，并与围绕第二夹持器80设置的第二带状导线52相接触。
图12至图15中示出了第二夹持器80。第二夹持器80具有外壳81，该外壳81基本上与图3a中所示的插入单元16的外壳19相对应。外壳81(参见图13a)在其两个长边侧具有锁扣82，通过该锁扣82将外壳81安装到插塞接头系统50的外壳53上。类似地，外壳81具有多个肋83和多个槽84，其中啮合有锁扣肩部85，对于锁定前位置和最终锁定位置，以不同的高度将该多个肋83和多个槽84形成在第二夹持器的底块86上。底块86构成用于第二带状导线52(其前端剥去了绝缘层)的夹持器，从而导电印刷线54构成该接触区。在底块86上沿纵向形成有多个肋(flank)87，用来引导各个导电印刷线54。图13b中所示的底块插锁(click)在外壳81上，并且可以在锁定前位置和最终锁定位置之间移动，该移动由底块86上的锁扣肩部85的不同高度来限定。
如图14所示，底块86具有凹槽88，在各个凹槽88中设置有弹簧元件90。如图15以放大的方式所示，弹簧元件90位于凹槽88的底部91中，并向后弯，并且在自由端93中止，该弹簧元件90通过其接触表面92从后方将带状导线52压靠在肋83上。将带状导线52压靠在肋83上的力受到所选择的弹簧几何结构以及弹簧元件90的材料的影响。该弹簧元件在其自由端93处还具有半圆弯曲部分94，当该弯曲部分94位于弹簧元件的下部上时，该弯曲部分94使自由端向下的移动停止。
如图7所示，被第一带状导线51围绕的梳齿64啮合在第二夹持器80的多个肋83之间，并通过其接触表面72将剥去了绝缘层的第一带状导线51压靠在带状导线52的接触表面92上，该带状导线52的接触表面92通过弹簧元件90压靠在肋83上。
可以通过选择梳齿的几何形状、弹簧元件90的弹簧几何结构和材料，对该插塞接头系统进行调整，以使得所需的法向接触力位于2N到4N之间，从而实现低接触电阻的最佳接触，同时对导线的压入深度不会大到损伤导线的程度。
优选地，将第二夹持器构造为对于各条导电印刷线54，提供带有弹簧元件90的凹槽88，该弹簧元件90将导线52压靠在两个肋83之间。
通过本插塞接头系统，可以获得一种可以重复松开的系统，其中可以将各种带状导线的导电印刷线连接起来，同时具有良好的接触电阻，并且需要很小的空间。例如，可以对第二夹持器进行修改，以使第二带状导线的导电印刷线具有不同的宽度。总之，可以通过两个夹持器的两次简单的插入动作来实现具有限定的接触力的接触。

Claims (15)

1、一种用于连接两条带状导线(11、12)的插塞接头(10)，其具有至少一个弹簧元件(27)，该至少一个弹簧元件(27)用于提供连接两条带状导线所需的法向接触力，由此，该插塞接头的特征在于，所述弹簧元件(27)与所述两条带状导线(11、12)接触，并在所述两条带状导线之间进行电连接。
2、根据权利要求1所述的插塞接头(10)，其特征还在于，所述弹簧元件(27)与第一带状导线(12)牢固地接合。
3、根据权利要求1或2所述的插塞接头(10)，其特征还在于，所述插塞接头具有用于插入单元(16)的接纳部分，在该接纳部分上的适当位置处夹持有第二带状导线(11)。
4、根据权利要求3所述的插塞接头(10)，其特征还在于，所述接纳部分具有多个沟槽(29)，这些沟槽通过多个肋(28)相互分离，并且在每一个沟槽中都设置有所述弹簧元件(27)。
5、根据权利要求3或4所述的插塞接头(10)，其特征还在于，所述弹簧元件(27)具有自由端，该自由端沿所述插入单元的插入方向后弯。
6、根据权利要求5所述的插塞接头(10)，其特征还在于，所述插入单元(16)沿插入方向在所述弹簧元件的前面具有凸起部分(31)，该凸起部分构成用于所述弹簧元件(27)的止动部分。
7、根据权利要求5或6所述的插塞接头(10)，其特征还在于，所述弹簧元件(27)的所述自由端与夹持在所述插入单元(16)上的适当位置处的所述第二带状导线(11)接触。
8、根据权利要求3至7中的任意一项所述的插塞接头(10)，其特征还在于，所述插入单元(16)具有肋状结构(20)，其中所述弹簧元件(27)与夹持在所述插入单元(16)上的适当位置处的所述第二带状导线(11)啮合并接触。
9、根据权利要求1至8中的任意一项所述的插塞接头(10)，其特征还在于，所述第一带状导线(12)设置在电路板(13)上。
10、一种用于连接两条带状导线(51、52)的插塞接头系统(50)，其具有：
第一夹持器(60)，在其上的适当位置处夹持有第一带状导线(51)；以及
第二夹持器(80)，在其上的适当位置处夹持有第二带状导线(52)，并且该第二夹持器具有至少一个弹簧元件(90)，该至少一个弹簧元件(90)提供连接所述两条带状导线(51、52)所需的法向接触力，
由此，所述插塞接头系统(50)的特征在于
所述第一夹持器(60)具有梳状结构(65)，其中，围绕该梳状结构(65)的梳齿(64)设置所述第一带状导线，该梳齿啮合在形成于所述第二夹持器(80)上的多个肋(83)之间，由此相互连接所述两条带状导线。
11、根据权利要求10所述的插塞接头系统(50)，其特征还在于，在形成于所述第二夹持器中的至少一个凹槽(88)中设置至少一个弹簧元件(90)。
12、根据权利要求11所述的插塞接头系统(50)，其特征还在于，所述第二带状导线(52)设置在所述弹簧元件(90)和所述多个肋(83)之间，以使所述弹簧元件(90)将所述第二带状导线(52)压靠在所述多个肋(83)上，其中所述弹簧元件(90)设置在凹槽(88)中。
13、根据权利要求10至12中的任意一项所述的插塞接头系统(50)，其特征还在于，所述第一带状导线(51)的导电印刷线围绕所述梳状结构(65)的各个梳齿(64)设置，所述梳齿(64)之间形成有用于引导各条导电印刷线的肩部(66)。
14、根据权利要求10至13中的任意一项所述的插塞接头系统(50)，其特征还在于，所述第一夹持器中的带状导线被夹持在贯穿到所述导电印刷线的横条(67)以及铰链(69)之间的适当位置处，该铰链可以从锁定前位置摆动到最终锁定位置，同时，该铰链将所述带状导线(51)的端部夹持在所述最终锁定位置。
15、根据权利要求10至14中的任意一项所述的插塞接头系统(50)，其特征还在于，在两个肋(83)之间设置相应的弹簧元件(90)，该弹簧元件(90)在所述围绕所述梳齿(64)设置的第一带状导线(51)的方向上压紧所述第二带状导线(52)的各条导电印刷线。
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