允許拆卸的電連接器、電子模塊和組裝方法與流程

2023-07-28 15:43:16

本發明涉及一種用於連接到配合連接器的電連接器，所述電連接器包括殼體和至少一個連接器模塊。本發明還涉及一種包括這樣的電連接器的電子模塊，還涉及用於製造電子模塊的組裝方法。

背景技術：

現今，電連接器—特別是插頭連接器—代表了在所有應用領域中對大多數電子裝置和部件的性能具有決定性因素的部件。特別是對於航空航天、國防和海洋應用，電連接器通常不僅僅是廉價的大量生產的產品，而是高質量的精密部件，在僅當連接器的一部分有缺陷或陳舊的情況下，其成本太高以致不能丟棄。特別地，包括殼體和插入其中的連接器模塊的模塊化電連接器可以允許通過將有缺陷或不再需要的連接器模塊更換為正常工作或另一種類型的連接器模塊來進行維護或修理。然而，拆卸常規的模塊化電連接器是麻煩的或根本不可能的。

以下將參照圖7至圖10來解釋可以例如在航空應用領域中與機上娛樂系統相關聯使用的常規電子模塊的概念。

如從圖7可見，電子模塊包括具有基板202的電路載體201，基板202例如是印刷電路板(pcb)，其承載連接到不同的導電引線(未在圖中示出)的多個連接器模塊204。通常，一個或多個集成電路和/或其他無源和/或有源電子部件安裝在基板202上，但為了簡潔起見未在圖中示出。連接器模塊204是與國際申請wo2011/160971a1中所示的連接器模塊類似的成角連接器模塊。

將電路載體組裝在具有保持器殼206和單獨的蓋殼208(如圖9和10所示)的兩部分殼體中是已知的安裝技術。如圖7所示，通過在基本上平行於連接器模塊204的配合方向的插入方向212上將電路載體201滑動到引導凹槽210中，來將電路載體201安裝在保持器殼206中。保持器殼206具有用於每個連接器模塊的接收通道214。在完全組裝狀態下，當與電子模塊連接時，接收通道214包圍連接器模塊204且成型為引導配合連接器(未在圖中示出)。每個連接器模塊204包括閂鎖裝置216，以將連接器模塊204固定在接收通道214內。因此，連接器模塊204固定在殼體內，抵抗與插入方向212相反的方向上的任何運動。。

圖8示出了處於其最終位置的電路載體201，其牢固地安裝在保持器殼206中。每個連接器模塊204鎖定在對應的接收通道214內，且基板202被穩定在保持器殼206的每個側壁218上的引導凹槽210中。在該鎖定位置，連接器模塊204不再能從保持器殼206移除，除非破壞電子模塊200。圖9以穿過圖8的布置切割的示意圖示出了閂鎖裝置216如何與接收通道214的所屬凹陷相互作用，從而不可逆地鎖定連接器模塊204。此外，可以看出，通過將承載連接器模塊204的電路載體安裝在接收通道214內，不期望的機械力在電觸頭被保持在基板202內的區域中被施加的電觸頭上。這些力可能導致觸頭的變形。

在下一個組裝步驟中(參見圖10)，通過安裝蓋殼208來閉合電子模塊200的殼體。蓋殼208在方向212上移動，直到其已經達到其最終位置。在最終安裝位置，通過在蓋殼208處與相應的開口接合的鎖定凸起220，且通過彈性卡扣鉤222，蓋殼被固定在保持器殼206處。卡扣鉤222接合設置在蓋殼208處的對應的凹陷224。

在圖11中示出了完全組裝的電子模塊200。為了維護和修理的目的，通過致動卡扣鉤222且然後在與方向211相反的方向上向後移除蓋殼，蓋殼208可以被移除。然而，只有能夠在插入的印刷電路板上進行的修理是可行的。連接器模塊204不再能從接收通道214移除。

從wo2011/160971a1國際申請，已知在接收通道處提供可從每個接收通道的外部接近的閂鎖凹陷，以便允許閂鎖裝置被致動。然而，由於每個連接器模塊204具有其本身的閂鎖裝置，同時致動所有連接器模塊204的閂鎖裝置並且同時拉回電路載體201是困難的並且需要專用工具。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種模塊化電連接器，其在操作期間是魯棒且可靠的，但同時可以容易地完全拆卸以進行維護和修理。該目的通過獨立權利要求的主題來解決。本發明的有利實施例是從屬權利要求的主題。

本發明是基於以下思路，提供一種模塊化電連接器，其中連接器模塊安裝在殼體中，其中其通過保持構件被固定抵抗平行於配合方向的運動，但是仍然在橫跨配合方向的方向上從保持構件可移除，電連接器的特別簡單的拆卸是可行的。儘管如此，連接器模塊被安全地固定在殼體處，抵抗沿著配合方向的所有運動。

根據本發明的有利實施例，殼體包括在其中布置所述保持構件的保持器殼，以及用於至少部分地覆蓋至少一個連接器模塊的單獨的蓋殼。該特別的構造也允許在橫向於配合方向的方向上固定連接器模塊。儘管如此，模塊化電連接器仍然可以拆卸，這是由於蓋殼可以可釋放地固定在保持器殼處。特別地，保持器殼可以包括可釋放的鎖定裝置，以在保持器殼處解鎖蓋殼。這可以例如通過在保持器殼(其在蓋殼處與開口接合)處提供卡扣鉤來實現。對於本領域技術人員來說，布置可以是相反的，即是說，卡扣鉤可以布置在蓋殼處，且開口可以設置在保持器殼處。

根據有利的實施例中，蓋殼包括至少一個接收通道，其形成為接收至少一個連接器模塊，且還適於引導配合連接器。與上面解釋的常規布置相比，接收通道不與連接器模塊互鎖，但如果需要，可以與蓋殼一起移除。將連接器模塊保持在殼體內的功能由保持構件來實現，其作為保持器殼的一部分，但不是接收通道的一體部分。

可以通過提供與布置在連接器模塊處的對應的保持凹陷相互作用的保持突起來實現特別牢固的保持功能。具體地，保持突起可以在橫跨配合方向的方向上延伸，使得連接器模塊可以在橫向於配合方向的方向上被推動到其最終位置。根據有利的實施例中，該保持凹陷可以成型為接收保持突起的引導凹槽。

為了滿足關於電絕緣和電流爬電路徑的相應的要求，保持突起可以形成為分隔壁，以使一個連接器模塊的電觸頭元件與例如另一連接器模塊的相鄰的電觸頭元件電絕緣。通過將導電顆粒引入分隔壁材料中，也可以實現觸頭元件與傳遞至其的信號的電磁屏蔽。

有利地，連接器模塊是成角的連接器模塊，其中至少一個導電觸頭元件具有接觸區域和連接區域，所述接觸區域由配合連接器接觸並沿著配合方向延伸，所述連接區域連接到連接器內的引線，並橫跨配合連接延伸。成角的連接器是本領域熟知的，且國際申請wo2011/160971a1示出了這樣的成角的連接器模塊的一些示例。

作為保持突出的附加或替代，保持構件也可以包括保持凹槽，其與連接器模塊處的止動環相互作用，以抑制沿著配合方向的運動。特別地，每個連接器模塊的保持器構件可以具有u形的截面，其具有基部和形成保持突出的兩個腿部。止動環形成在連接器模塊的圓周的至少一部分周圍，使得其圍繞連接器模塊的配合面。止動環可以插入保持凹槽中，使得給完全安裝的連接器模塊賦予附加的機械穩定性。由於u形截面，連接器模塊可以通過在橫跨配合方向的方向上被移除而容易地從保持器構件拆卸。

當根據本發明的電連接器用於航空航天應用時，需要高溫性能以及耐受溶劑和低重力的良好抗性。此外，材料必須滿足可燃性和毒性標準。根據有利的實施例，聚醚醯亞胺(pei)或pei複合材料用於製造電絕緣部件，即觸頭載體和/或殼體。複合材料例如包括碳纖維/pei複合材料。這些材料本身具有阻燃性及低煙霧性，僅溶於部分滷化的溶劑，但耐受醇、酸和由烴製成的溶劑。此外，pei對伽馬射線和紫外線輻射是穩定的，顯示出良好的電學性能，並且在寬的溫度範圍內保持機械穩定。

根據本發明的有利實施例，提供密封裝置，以避免在觸頭載體和殼體之間的接口處侵入溼氣或灰塵。例如，可以圍繞配合面在連接器模塊的外表面處提供彈性索環。

本發明還涉及一種電子模塊，其具有電路載體和根據本發明的電連接器。有利地，電連接器模塊布置在電路載體的基板上，且電連接到布置在基板上的導電引線。殼體至少部分地包圍電路載體，且保持構件將連接器模塊與電路載體保持在一起，使得連接模塊和電路載體可以在橫跨連接模塊的配合方向的方向上被移除。電路載體可以承載多個連接器模塊，其連接到不同的導電引線。通常，一個或多個集成電路和/或其他無源和/或有源電子部件安裝在基板上。基板可以根據本領域技術人員的通常知識由印刷電路板(pcb)形成。該解決方案的優點可以從以下事實看出：在布置在基板上的電子部件或連接器模塊中的一個需要修理和/或更換的情況下，可以實現修理和/或更換而不必丟棄整個電子模塊。

根據有利的實施例中，殼體包括保持器殼，其具有保持構件和單獨的蓋殼。保持器殼和蓋殼有利地形成包圍電路載體的密封的外殼。因此，電子模塊形成且為完全密封的盒，其可以安裝在需要其功能的位置。在這種情景下，根據特定應用的要求，術語「密封的」旨在意味著僅「封閉」、或「防塵」、或甚至「防水」。可能的應用領域是為飛機中的機上娛樂裝置提供接入。

一方面，為了實現保持器殼與蓋殼之間的密封連接，另一方面，為了實現蓋殼與單獨的連接器模塊之間的密封連接，保持器殼設置有用於安裝和固定蓋殼的引導裝置。引導裝置在沿著配合方向的方向上延伸，以便在保持器殼處被安裝，通過引導裝置的引導，蓋殼沿著配合方向滑動。

本發明還涉及一種用於組裝根據本發明的電子模塊的方法。特別地，該組裝方法包括以下步驟：

提供保持器殼和電路載體，所述電路載體包括具有至少一個導電引線的基板和至少一個電連接器模塊，所述電連接器模塊布置在所述基板上，且連接到所述至少一個導電引線，

在橫跨所述連接器模塊的配合方向的方向上將所述電路載體插入所述保持器殼中，使得所述連接器模塊與所述保持構件可移除地接合，以在沿著所述電連接器的配合方向的方向上施加保持力。

在保持器殼內安裝電路載體的該特定的技術允許在需要修理或維護包括連接器模塊的任何部件的情況下便於拆卸電子模塊。用來避免電路載體及連接器模塊沿著配合方向的任何運動的不可逆鎖定機制是不需要的。

根據本發明，蓋殼在沿著所述配合方向的方向上安裝，使得所述保持器殼和所述蓋殼形成包圍電路載體的密封的外殼。因此，可以有效地保護電子模塊抵抗環境影響，而與此同時完全拆卸仍然是可能的。

附圖說明

將附圖併入說明書並形成說明書的一部分，以便解釋本發明的若干實施例。這些圖與說明書一起用來解釋本發明的原理。附圖僅僅是為了說明如何製造和使用本發明的優選和替代示例的目的，而不應將其解釋為將本發明僅限於示出和描述的實施例。此外，實施例的若干方面可以—單獨地或以不同的組合—形成根據本發明的解決方案。另外的特徵和優點將從以下對本發明的各種實施例的更具體的描述將變得顯而易見，如附圖中所示，其中相同的附圖標記表示相同的元件，並且其中：

圖1示意性地示出了在根據本發明的保持器殼中的裝配期間的電路載體的透視圖；

圖2示出了圖1的細節；

圖3示出了處於其在保持器殼中的最終安裝位置的電路載體的示意圖；

圖4示出了在蓋殼的組裝期間的蓋殼和保持器殼及電路載體的透視圖；

圖5示出了處於其最終組裝狀態的根據本發明的電子模塊；

圖6示出了圖5所示的電子模塊的示意截面圖；

圖7示出了將電路載體組裝到常規保持器殼中；

圖8示出了處於最終組裝狀態的圖7的布置；

圖9示出了圖8所示的具有安裝的電路載體的常規保持器殼的示意截面圖；

圖10示出了常規蓋殼的安裝；

圖11示出了處於完全組裝狀態的常規電子模塊。

具體實施方式

現在將參考附圖更詳細地解釋本發明。現在參考圖1，示出了保持器殼106中的組裝期間的電路載體101的示意圖。保持器殼106形成殼體105(參見圖5)的一部分，所述殼體105圍繞並保護電路載體101，且允許將其安裝到更大的單元中。電路載體101包括基板102，優選為印刷電路板(pcb)，其具有導電引線的圖案(未在圖中示出)。另外，多個連接器模塊104安裝在基板102上，且連接到導電引線圖案。基板102還承載一個或多個集成電路和/或其他無源和/或有源電子部件(未在圖中示出)。

連接器模塊104的配合方向由箭頭107指示。根據本發明，電路載體101在橫跨配合方向107延伸的方向112上安裝在保持器殼106內。根據本發明，保持器殼106包含保持構件126，用於與連接器模塊104相互作用，以在沿著電連接器的配合方向107的方向上施加保持力。特別地，每個保持構件由兩個保持突起128形成，以便產生基本u形的截面，保持突起128形成u的腿部。保持突起128接合對應的保持凹陷130，保持凹陷130設置在每個連接器模塊104的兩個側壁處。

在圖1所示的實施例中，連接單元104具有電絕緣觸頭載體132，其由第一外殼134和第二外殼136形成。保持凹陷130形成在止動環138(其形成在第一外殼134處)與第二外殼136的外邊緣140之間。應當提到的是，在本圖中，連接器模塊104與圖7至圖10所示的常規連接器模塊相同。然而，當然也可以使用形成為與保持器殼106相互作用的連接器模塊的任何其他設計。特別地，本領域技術人員清楚的是，保持凹陷130也可以形成為單部分外殼中的模製壓痕。

每個保持突起128形成為分隔壁142的一部分。這些分隔壁142(其裝配在設置在基板102處的槽144中)將一個連接器模塊104的觸頭元件146與相鄰的連接器模塊的觸頭元件146相分離。此外，分隔壁142還為保持突起128提供附加的機械穩定性。

除了保持突起128以外，每個保持構件126還包括保持凹槽148。這些保持凹槽148接收連接器模塊104的止動環138。因此，可以在完全組裝狀態中提供對沿方向107的運動的附加保護。

此外，每個分隔壁142包括支撐臺階154，其在組裝狀態下支撐基板102。

根據本發明，將電路載體101插入保持器殼106不涉及任何閂鎖、鎖定或不可逆的連接步驟，使得當需要時。可以容易地將電路載體在與方向112相反的方向上移除。

圖2示出了圖1的細節，以更好地說明上文參考圖1所解釋的機械細節。此外，可以看出，每個連接器模塊104具有閂鎖裝置116，其對應於圖7所示的那些。然而，根據本發明，不使用這些閂鎖裝置。如參考圖6所解釋的，接收通道114不具有用於接合閂鎖裝置116的對應的開口。

圖3示出了處於在保持器殼106內的最終位置的電路載體101。為了更好地說明該位置，一些部件被至少部分地表示為透明的。

為了閉合殼體105，單獨的蓋殼108安裝在保持器殼106上。圖4示出了該安裝步驟。特別地，蓋殼108在沿著配合方向107的方向上滑動到保持器殼106上。應當注意，與常規布置相比，蓋殼108從連接器的朝向後側的配合面安裝，而常規蓋殼208的安裝方向212與配合方向相對延伸。

為了將蓋殼108鎖定在保持器殼106處，保持器殼具有卡扣突起122，其接合布置在蓋殼108處的凹陷124。該卡扣突起122引起比卡扣鉤122弱得多的鎖定力，使得可以更加容易地從保持器殼106移除蓋殼108。

圖5以透視圖示出了完全安裝的電子模塊100。

圖6以示意截面圖示出了處於最終安裝狀態的連接器模塊104的位置。如從圖中可見，每個連接器模塊104包括多個觸頭元件146。觸頭單元146是成角度的，使得接觸區域152(其沿著配合方向延伸並連接到配合連接器)相對於連接區域154(其插入基板102中)優選成90°的角度。此外，通過在橫跨配合方向107的方向112上插入電路載體101，可以確保沒有不期望的機械力施加在觸頭元件146的連接區域152上。

根據本發明，接收通道114是蓋殼108的部分。根據本發明，連接器模塊104且特別是閂鎖裝置116不與接收通道114互鎖。發生的僅有的相互作用是增強的摩擦以及連接器模塊104的配合面156與接收通道114之間的位置的精確限定。為了實現牢固的配合，接收通道將保持器殼106支撐抵靠在支撐區域158中。另一方面，連接器模塊通過止動環138支撐在保持器殼106處。因此，蓋殼108和連接器模塊104之間不存在不可逆的機械連接。

因此，根據本發明，實現了電子模塊100的非破壞性易拆卸。

在描述本發明的情景中(特別是在所附權利要求的情景中)使用的術語「一」、「一個」和「所述」以及類似的指示物應被解釋為涵蓋單數和複數，除非本文另有說明，或明顯與上下文相矛盾。術語「包括」、「具有」、「含有」和「包含」應被解釋為開放式術語(即，除非另有說明，意思是「包括但不限於」)。除非本文另有說明，本文中的值的範圍的描述僅旨在用作單獨提及落在範圍內的每個單獨值的簡寫方法，並且將每個單獨的值併入本說明書中，如同在本文中單獨列舉一樣。本文所述的所有方法可以以任何合適的順序進行，除非本文另有說明，或者明顯與上下文相矛盾。本文提供的任何和所有示例性或示範性語言(例如「諸如」)的使用僅旨在更好地說明本發明，並且不對本發明的範圍構成限制，除非另有說明。說明書中的語言不應被解釋為將任何未被要求保護的元素指示為對於本發明的實踐是必需的。

本文描述了示範性實施例。在閱讀前面的描述之後，這些實施例的變化對於本領域普通技術人員來說可能變得顯而易見。發明人期望本領域技術人員適當地使用這種變化，並且本發明人旨在以不同於本文具體描述的方式來實施本發明。特別地，附圖僅示出根據本發明的完整電子模塊。然而，根據本發明的想法當然適用於僅包括連接器模塊和殼體的電連接器，而不一定包括印刷電路板。

因此，本發明包括根據適用法律所允許的所附權利要求中列舉的主題的所有修改和等同物。此外，本發明涵蓋了上述元件的所有可能變化的任何組合，除非本文另有說明，或者明顯與上下文相矛盾。

附圖標記