具有插式连接器部件和插接装置的插接系统
阅读说明：本技术 具有插式连接器部件和插接装置的插接系统 (Plug-in system with a plug-in connector part and a plug-in device ) 是由 彼得·维勒 于 2020-03-05 设计创作，主要内容包括：一种插接系统包括：插式连接器部件(6),所述插式连接器部件具有插式连接器壳体(62)和布置在所述插式连接器壳体(62)上的多个接线端子(1),所述接线端子分别具有一个形成夹脚(32)的弹簧元件(3)；和插接装置(5),所述插接装置具有多个导电插接元件(51,52)。所述插接装置(5)的插接元件(51,52)为了与所述插式连接器部件(6)的接线端子(1)进行电接触而可沿插接方向(E)分别与所述插式连接器部件(6)的接线端子(1)中的一个进行插接连接,并且在连接位置中与相应接线端子(1)的弹簧元件(3)的夹脚(32)机械式作用性连接。所述插接元件(51,52)中的至少部分沿所述插接方向(E)观察具有不同的高度(H1,H2)。这样就能提供一种插接系统,其能够以简单的方式减小将包括多个插接元件的插接装置与包括多个接线端子的插式连接器部件连接在一起所需的插接力。(A docking system comprising: a plug connector part (6) having a plug connector housing (62) and a plurality of terminals (1) arranged on the plug connector housing (62), each having a spring element (3) forming a clamping foot (32); and a plug device (5) having a plurality of electrically conductive plug elements (51, 52). The plug elements (51, 52) of the plug device (5) can be respectively plug-connected to one of the connection terminals (1) of the plug connector part (6) in a plug-in direction (E) for making electrical contact with the connection terminals (1) of the plug connector part (6) and, in the connected position, are mechanically operatively connected to the clamping feet (32) of the spring elements (3) of the respective connection terminal (1). At least some of the plug elements (51, 52) have different heights (H1, H2) as viewed in the plug-in direction (E). This makes it possible to provide a plug system which makes it possible in a simple manner to reduce the plugging force required for connecting a plug device comprising a plurality of plug elements to a plug connector part comprising a plurality of terminals.)
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的插接系统。
背景技术
这种插接系统包括插式连接器部件，其具有插式连接器壳体和布置在该插式连接器壳体上的多个接线端子，这些接线端子分别具有一个形成夹脚的弹簧元件。插接系统还包括插接装置，其具有多个导电插接元件。插接装置的插接元件为了与插式连接器部件的接线端子进行电接触而可沿插接方向分别与插式连接器部件的其中一个接线端子进行插接连接，并且在连接位置中与相应接线端子的弹簧元件的夹脚机械式作用性连接。
DE 10 2009 008 933 A1例如揭示过具有弹簧元件的接线端子。在这种接线端子中，在接触壳体中布置有弹簧元件和接触元件。可以将导线插入某个操纵元件的导体入口，其中在插入的情况下，操纵元件被压入接线端子，使得弹簧元件以一边脚相对于接触元件受到调节，从而将导线插接在接触元件与弹簧元件的边脚之间。
使用弹簧元件的接线端子也被称作“Push-In”(推入式)接线端子。这类接线端子通常与形式为单个导体的电线进行接触，以便将电线连接至插式连接器部件，其中每个接线端子通常与一个对应的单个导体连接。
这类接线端子通过以下方式来实现直插：将电线插入接线端子的插口，从而作用于弹簧元件的夹脚并使其发生偏移，使得电线在连接位置中机械地锁定在接线端子上并与其进行电接触。需要将电线与接线端子重新分离时，例如可以通过操纵相应的操纵元件来使得夹脚发生偏移，以便将电线从接线端子上重新拿开。
由此，需要某种插接力来将电线直插至插式连接器部件的接线端子，该插接力足以使得弹簧元件的夹脚发生电气偏移。需要将在插接装置上组合在一起的电线一起连接至插式连接器部件的接线端子时，这些电线与弹簧元件的夹脚同时进行相互作用，以实现夹脚的电气偏移。因此，将插接装置与插式连接器部件连接在一起所需的总插接力相当于将电线与接线端子连接在一起所需的各插接力之和。因此，特别是插接过程开始时的总插接力可能较大。
由DE 10 2004 061 276 A1已知一种接触配置，其具有第一接触件和第二接触件，其中第一接触件上的接触元件周期性地相互错开。
由DE 198 38 492 A1已知一种插式连接器，其中各触针具有不同长度。
发明内容
本发明的目的是提供一种插接系统，其能够以简单的方式减小将包括多个插接元件的插接装置与包括多个接线端子的插式连接器部件连接在一起所需的插接力。
本发明用以达成上述目的的解决方案为具有权利要求1的特征的主题。
根据本发明，所述插接元件中的至少部分沿所述插接方向观察具有不同的高度。
所述插接系统包括插式连接器部件，其具有布置在插式连接器壳体上的多个接线端子，所述接线端子分别具有一个形成夹脚的弹簧元件。所述插式连接器部件上可以插接有插接装置，其具有多个例如形式为销件的导电插接元件。每个插接元件均可以附接至其中一个接线端子，使得在插接元件与接线端子插接连接时，这些插接元件作用于相应接线端子的弹簧元件的夹脚并且使得夹脚发生弹性偏移，因而在连接位置中，插接装置的插接元件机械地锁定在接线端子上并且与接线端子电接触。
这些插接元件沿插接方向观察具有不同的高度，这样就能在将插接装置以其插接元件附接至布置有接线端子的插式连接器部件的情况下，这些插接元件以交错的方式与接线端子，特别是与这些接线端子的弹簧元件的夹脚，进行相互作用。这样一来，较长的插接元件会较早地与对应的接线端子，特别是与接线端子的弹簧元件的夹脚，进行相互作用，而较短的接线元件而后才会与对应的接线端子产生连接。这些插接元件长度不等，这样就能减小整体上所需的插接力，因为将插接元件与相应接线端子连接在一起所需的插接力是以交错的方式施加的。
这些插接元件沿插接方向观察具有不同的高度，因而某些插接元件在其他插接元件已至少部分地插接的情况下才会与接线端子的对应弹簧元件进行相互作用，使得插接力以交错的方式分布。每个插接元件原则上均需要一定插接力才能接触对应的弹簧元件。在插接过程开始时产生的是有所减小的插接力，因为一开始只有高度较大的插接元件才会伸入对应的接线端子并与这些接线端子的弹簧元件发生接触。存在具有两个非连续高度的两个相同大小的组的插接元件的情况下，在插接过程开始时，在只有高度较大的插接元件发生接触的情况下，插接力减半。
所述插接元件可以分成若干组，它们具有非连续的高度。举例而言，第一组插接元件具有第一高度，而第二组插接元件具有第二高度，该第二高度小于第一高度。由此，第一插接元件具有第一高度，该第一高度大于第二插接元件的第二高度。这样就存在具有两个不同的非连续高度的插接元件，其中第一组插接元件的数目与第二组插接元件的数目可以相同或不同。
替代地，所述插接元件的高度也可以在较大的幅度上发生变化并且存在两个以上非连续的高度。所述插接元件在其高度上例如可以借助某个周期性函数(如借助某个正弦函数)而发生变化，或者，可以设有三个或三个以上组的插接元件，其分别具有对应于相应组的非连续高度。
在一种技术方案中，所述插接装置具有印制电路板，所述印制电路板平面地沿垂直于所述插接方向的平面延伸，所述插接元件如此地布置在所述印制电路板上，使得所述插接元件沿所述插接方向伸出所述印制电路板。由此，该印制电路板平面地沿某个平面延伸，该平面由纵向与横向形成，其中纵向和横向均垂直于插接方向。因此，这些导电插接元件刚性布置在印制电路板上并且通过该印制电路板而如此地组合在一起，以便将插接元件共同地插接至插式连接器的接线端子。在印制电路板上例如可以成型有用于将这些插接元件电连接在一起以及/或者与对应的其他电气或电子组件连接的导电通路。该印制电路板上可以连接有电线，这样就能通过插接装置将多个电线一起与插式连接器部件的接线端子相接触。
在一种技术方案中，所述插接元件中的至少部分沿垂直于所述插接方向的纵向相互串接。因此，若干插接元件形成一个例如可构建在该印制电路板上的排，这些插接元件可以在该排的插接元件范围内等距地相互串接。插接元件的这种排优选可以与一排布置在插式连接器部件上的接线端子插接连接在一起，以便将插接元件与接线端子电接触并且与接线端子机械地连接在一起。
在一种技术方案中，所述插接装置具有多排插接元件，其中所述排沿横向于所述纵向的横向彼此间隔一定距离。每个排例如可以具有相同数目的插接元件，其中每个排的插接元件可以等距布置，从而提供矩阵式插接元件布置方案。通过上述方式例如就能提供一种具有两排或两排以上插接元件的插接装置，其在印制电路板上组合在一起并且能够共同地插接至接线端子的对应配置，即插式连接器部件上的多排接线端子。
所述插接元件的高度可以沿每个排发生变化，作为补充或替代方案，所述高度可以沿横向在这些排之间发生变化。在一种技术方案中，所述插接元件在其高度上沿每个排发生变化，其中不同排的相邻插接元件在其高度上相同。相应地，插接元件的排的沿纵向布置在相同位置上的插接元件具有相同高度，因而仅沿纵向提供高度上的变化。替代地，布置在轴向上相同位置上的插接元件也可以具有不同高度。
在一种技术方案中，所述接线端子的弹簧元件沿所述插接方向观察布置在相同高度上。这样就在连接位置中，通过接线端子的夹脚来在统一的夹紧高度上实施夹紧连接。因此，插接元件的高度沿插接方向观察发生变化，而接线端子就其功能而言布置在相同高度上并且在同一高度上与不同的插接元件建立机械连接和电接触。
在一种技术方案中，所述接线端子可以全部采用相同结构并具有结构相同的弹簧元件。因此，这些接线端子间不存在区别并且以相同的高度布置在插式连接器部件的插式连接器壳体上。
在一种技术方案中，每个接线端子具有一个接触壳体，所述接触壳体形成支撑区段，所述弹簧元件布置在所述支撑区段上。每个接线端子的接触壳体可以采用模块化结构，使得这些接线端子能够模块化地布置在插式连接器壳体上并且被容置在插式连接器壳体中。替代地，每个接线端子的接触壳体整合式且一体式地与插式连接器部件的插式连接器壳体成型，使得这些接线端子以其接触壳体整合在插式连接器壳体中。
在一种技术方案中，每个接线端子的弹簧元件具有弯曲的支承区段和支撑边脚，其中所述支撑边脚在所述支承区段的第一侧上成型并且支撑在所述接触壳体上，而所述夹脚在所述支承区段的第二侧上成型并且在所述插接元件与所述接线端子插接连接时可相对所述支撑边脚发生弹性偏移。该支撑边脚用于相对于壳体将弹簧元件支撑住，其中弹簧元件以其支承区段环绕接触壳体的支撑区段布置并且相对支撑边脚形成针对夹脚的定义支点。通过该夹脚，弹簧元件在插接连接时与插接装置的对应插接元件进行共同作用，从而在插接连接时使得夹脚发生弹性偏移，并且与该插接元件进行相互作用，从而将插接元件机械锁定并进行电接触。
在一种技术方案中，每个接线端子具有用于与所述插接装置的一个相应插入的插接元件进行电接触的电接触元件。这种电接触元件可以构建为母线并且如此地在接线端子的接触壳体的区域内延伸，使得在连接位置中，插入的插接元件通过相应弹簧元件的夹脚被按压与接触元件电接触式抵靠在一起。
所述插式连接器部件例如可以通过以下方式被连接至上级的电气组件：该插式连接器部件与印制电路板或开关柜壁部或类似元件固定连接。在此情形下，例如可以通过该插接装置将与这些插接元件电连接的电线连接至该插式连接器部件。
在替代技术方案中，所述插式连接器部件可以构建为与对应的对配插式连接器部件进行插接连接。举例而言，在背离用于将插接元件插接至插式连接器部件的接线端子的插口的一侧上，例如可以成型有插接区段，在其区域内布置有接线端子的接触元件的接线元件，从而在该插接区段上提供用于与对应的对配插式连接器部件进行插接连接的插接面。所述接触元件的接线元件例如可以构建为触针或接触衬套，以便将这些接线元件与对配插式连接器部件的适配且对应的对配接触元件进行插接连接。
附图说明
下面结合附图所示实施例对本发明的基本构思进行详细说明。
图中：
图1为插接系统的示意图，该插接系统具有插式连接器部件和待与该插式连接器部件插式连接的插接装置；
图2为插接装置的俯视图；
图3为插式连接器部件的一个接线端子的实施例的单独视图，该接线端子具有接触壳体、弹簧元件和接触元件；
图4A为接触壳体不带罩壁时的视图；
图4B为根据图4A的视图，具有布置在接触壳体上的弹簧元件和布置在接触壳体上的接触元件；
图5为附接有插接装置的插式连接器部件的一个实施例的视图；
图6A为在将插接装置附接至插式连接器部件前，插式连接器部件与插接装置的侧视图；
图6B为插式连接器部件与插接装置在附接位置中的视图；
图7为插接装置的单独视图；
图8为插接装置的侧视图；
图9为插式连接器部件的俯视图；
图10为沿图9中的线A-A的剖视图；
图11为插式连接器部件在附接有插接装置时的俯视图；以及
图12为沿图11中的线C-C的剖视图。
具体实施方式
图1在示意图中示出一个插接系统，其具有插式连接器部件6，该插式连接器部件包含插式连接器壳体62和多个容置在插式连接器壳体62中的沿纵向L相互串接的形式为弹力接头的接线端子1。
可以通过以下方式沿插接方向E将插接装置5插接至插式连接器部件6：将布置在印制电路板50上的插接元件51、52插入在插式连接器壳体62的第一顶侧60上成型的插口600并且与接线端子1作用性连接。在连接位置中，每个插接元件51、52位于一个对应的插口600中并且通过接线端子1机械地锁定在插式连接器部件6上，此外还与接线端子1电接触。
在图1和2示意性示出的实施例中，插接元件51、52具有电气触针的形状，其沿插接方向E伸出印制电路板50。印制电路板50沿垂直于插接方向E的平面平面地延伸，该平面由纵向L和横向Q形成(相当于图2所示绘图平面)。通过印制电路板50，这些插接元件51、52固定相连因而相互组合成一个可被统一搬运的组件，以便将这些插接元件51、52共同插接至插式连接器部件6。
如图2所示，在所示实施例中，插接装置5具有多排插接元件51、52-在该具体实施例中为两排插接元件51、52-，其中每个排包括多个沿纵向L相互串接的彼此等距的插接元件51、52，并且这些排沿横向于纵向L的横向Q彼此间隔一定距离。这些排具有相同数目的插接元件51、52。插接元件51、52沿纵向L彼此等距，这样就提供了插接元件51、52的矩阵式规则配置，该配置可以被插入插式连接器部件6上的接线端子1的对应的互补配置。
图3为单个接线端子1的实施例的透视图，该接线端子具有接触壳体2和布置在接触壳体2上的弹簧元件3。如该实施例所示，接触元件4可以如此地附接至接触壳体2，使得接触元件4以形式为触针40或接触杯或类似元件的接线元件伸出接触壳体2并且以接触臂41卡入接触壳体2。
每个接线端子1上均可以被插接装置5的一个插接元件51、52沿插接方向E插入，因而在相应插接元件51、52插接至接线端子1的位置中，插接元件51、52通过弹簧元件3被保持在接触壳体2上并且与接触元件4的接触臂41电接触。
接触元件4沿反向于插接方向E的附接方向A插入接触壳体2。接线端子1布置在插式连接器部件6的插式连接器壳体62上，其中接触壳体2可以采用模块化结构并且插入插式连接器壳体62或者替代地与插式连接器壳体62整合式成型。
图4A和4B为接触壳体2的单独视图(图4A)和布置有弹簧元件3和接触元件4时的视图(图4B)。接触壳体2具有两个罩壁20、21，其通过侧壁22、25相连(参见图3)。图4A和4B示出了不带罩壁20(图3中是上罩壁)时的接触壳体2，如此便能直接观察布置在接触壳体2内的元件23、24。
接触壳体2具有支撑区段23，弹簧元件3以支承区段31环绕该支撑区段布置，使得弹簧元件3以第一弹簧边脚所构成的支撑边脚30和第二弹簧边脚所构成的夹脚32从支撑区段23进行延伸。支撑边脚30穿过接触壳体2的支撑区段23与第一侧壁22之间的开口231，并且通过支撑边脚30支撑在侧壁22的内侧220上。而夹脚32从支撑区段23以末端320朝第二侧壁25延伸。接触壳体2还具有带止动面240的止动区段24，该止动面为夹脚32提供止动。
接线元件1原则上也可以具有另一结构形式，如具有另一结构的弹簧元件或接触壳体。
在插接元件51、52沿插接方向E插入接触壳体2的情况下，夹脚32在弹性变形的情况下相对支撑区段23偏转，并且以其末端320从接触元件4的接触臂41移开。如此，支撑区段23形成针对夹脚32的支点，而支撑边脚30用作夹脚32进行偏转的止推轴承。
在插接元件51、52以一个末端插入接触壳体2的情况下，插接元件51、52通过夹脚32被压向接触元件4的接触臂41，使得插接元件51、52与接触元件4电接触并且机械地锁定在接线端子1上。由于夹脚32的弹性变形，插接元件51、52通过末端320在弹性预应力下被保持在接触元件4的接触臂41上。
图5至12示出插接系统的实施例，该插接系统包括插式连接器部件6和附接于其上的插接装置5。相同功能的构件在此用与此前相同的参考符号表示。
插式连接器部件6具有带顶侧60和底侧61的插式连接器壳体62。在顶侧60上成型有若干插口600，插接装置5以插接元件51、52沿插接方向E插入这些插口，从而与包围在插式连接器壳体62中的接线端子1建立电接触。
插式连接器部件6的接线端子1例如可以采用此前结合图3及图4A、4B中所描述的实施例的实施方式。
在图5至12所示实施例中，插接装置5具有壳体53，壳体中包围有其上布置有插接元件51、52的印制电路板50，使得插接元件51、52在用来将插接装置5附接至插式连接器部件6的一侧上伸出壳体53，参阅图6A、7和8。
插式连接器部件6在插式连接器壳体62的顶侧60上具有若干插口600的配置，这些插口分别对应于一个接线端子1。对应于接线端子1的插口600的配置相当于插接装置5上的插接元件51、52的配置，这样就能沿插接方向E将插接装置5与插式连接器部件6插接连接在一起。
具有插式连接器壳体62和其上布置有接线端子1的插式连接器部件6例如可以是某个插式连接器组件的组成部分，在该插式连接器组件中，插式连接器部件6例如通过底侧61布置在安装导轨上，以便与其他电气或电子设备组合在一起。一般而言，插式连接器部件6可以与上级的电气或电子组件连接在一起，以便在这种组件范围内提供电气或电子功能。
为了将插接装置5连接对应的插式连接器部件6，将插接装置5以其插接元件51、52沿插接方向E附接至插式连接器部件6，使得插接元件51、52与插口600在插式连接器壳体62的顶侧上相卡合并且与插式连接器部件6的接线端子1电接触(参见图6A与图6B的过渡处)。在插接连接插接元件51、52时是对弹簧元件3进行作用，以使弹簧元件3的夹脚32发生弹性偏移并且还建立电连接和机械锁定，因此，需要插接力来插接连接插接元件51、52，这些插接力针对接线端子1的整体而相加。
为了减小插接过程开始时的插接力，在图1和图5至12所示实施例中，插接装置5的插接元件51、52沿插接方向E观察并且从印制电路板50出发具有不同的高度H1、H2。如图10所示，插式连接器部件6的接线端子1在相同的高度上容置在插式连接器壳体62中，因而接线端子1的弹簧元件3以相同的高度布置在插式连接器部件6上，因此，插接元件51、52的不同高度H1、H2引起以下情况：插接元件51、52以交错的方式与接线端子1的弹簧元件3的夹脚32进行相互作用，使得插接元件51、52与接线端子1间的插接过程以交错的方式进行。
在图1和图5至12所示实施例中，插接装置5具有两组插接元件51、52，其具有不同的高度H1、H2。如此，第一组插接元件51具有第一高度H1，而第二组插接元件52以第二高度H2成型，该第二高度小于第一高度H1。这样就在实施插式连接时，首先是第一组的插接元件51与插式连接器部件6的接线端子1发生作用性连接。而后在进一步插接时，只有在第一组的插接元件51已至少部分地与对应的接线端子1插接在一起的情况下，第二组的插接元件52才会与接线端子1发生作用性连接。
在图1和2示意性示出的实施例中以及在图5至12所示实施例中，插接装置5共具有40个插接元件51、52，其中所示方案不对本发明产生任何限制，举例而言，也可以设有远小于或远大于上述数目的插接元件51、52。在所示实施例中，具有第一高度H1的插接元件51与具有第二高度H2的插接元件52数目相等。高度H1、H2沿每排插接元件51、52发生变化，但在横向Q上相邻的插接元件51、52的高度H1、H2是相同的。
作为两个非连续高度H1、H2的替代方案，插接元件51、52也可以在更大程度上在其高度上发生变化。特别是可以设有插接元件51、52的两个以上非连续高度H1、H2。
插式连接器部件6具有对应于插接元件51、52的配置的接线端子1的配置(其中接线端子1的数目也可以多于插接元件51、52)，使得插接装置5能够以插接元件51、52插接至插式连接器部件6的接线端子1。
接线端子1在相同的高度上容置在插式连接器壳体62中，这样就通过接线端子1的弹簧元件3的夹脚32来至少近似地在统一的夹紧高度K上在夹脚32与插接元件51、52之间建立夹紧连接，无论插接元件51、52的高度H1、H2如何。这样就在插入位置中，插接元件51、52在其电接触和机械锁定中功能一致。
本发明所基于的构思并不局限于前述实施例，原则上也能以完全不同的方式实现。
特定而言，所述插式连接器部件并非一定要构建为与对应的对配插式连接器部件进行插接连接，而是也可以是上级组件的组成部分。所述插式连接器部件例如可以与印制电路板连接或者被连接至开关柜壁部。
插接装置原则上可以具有任意数目的插接元件。所述插接元件中的至少部分在其高度上发生变化，其中所述插式连接器部件的接线端子优选结构相同，并且特别是在接线端子的数目多于插接元件的情况下，插接装置视情况也可以以不同的位置连接在插式连接器部件上。
附图标记说明
1 接线端子
2 接触壳体
20，21 壁部
22 侧壁
220 内侧
23 支撑区段
231 开口
24 止挡区段
240 止挡面
241 末端
25 侧壁
250 内侧
251 止挡
252 开口
3 弹簧元件
30 支撑边脚
31 支承区段
32 夹脚
320 末端
4 接触元件
40 接线元件(触针)
41 接触臂
410 末端
5 插接装置
50 印制电路板
51，52 插接元件
53 壳体
6 插式连接器部件
60 顶侧
600 插口
61 底侧
62 插式连接器壳体
A 附接方向
E 插接方向
H1，H2 高度
K 夹紧高度
L 纵向
Q 横向
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