本发明涉及一种插头插座和一种用于电插入式连接的插头，并且还涉及一种电插入式连接，尤其涉及一种插头插座和用于可释放地相互连接的电插入式连接的插头。
背景技术
插入式连接通常用于与印刷电路板接触，利用该印刷电路板可传输电信号和/或可确保供电。在这种情况下，印刷电路板可具有任何所需数量的电极。例如，已知具有直接插入式连接器的印刷电路板，诸如来自隆堡（lumberg）的35型插头插座。
发生插入式连接的温度变化可引起插头中的金属导体与印刷电路板上的金属接触面之间的相对移动。这些相对运动主要为所用材料的不同热膨胀行为的结果，并且可能引起摩擦腐蚀，这可能不必要地增加接触连接的电阻。此外，不再能够确保插头插座和插头之间的可靠电接触。
此外，当通过间接连接对抗热循环性提出严格要求时，使用从印刷电路板到插入式连接的接触连接也是已知的。在这种情况下，附加的接触销紧固在印刷电路板上，例如通过焊接连接，该焊接连接通常布置并固定在框架元件中。插头可插到这些附加的接触销上，其中，在这种情况下，力传输部件的热膨胀系数和接触销的柔性可充分地减少电接触区域中的不希望的相对移动。
技术实现要素：
因此，本发明的一个目的为提供一种插头插座和一种用于电插入式连接的插头，该插头插座和插头表现出改进的抗热循环性并且可永久地确保电连接。
所述目的通过如权利要求1中所述的插头插座和如权利要求8中所述的插头来实现。从属权利要求中规定有利的改进。
本发明基于此构思，即在结构上转移由几何形状的热变化引起的力，使得电接触点处的力相对于接触区域基本上正交地作用，该力可克服在该点处的静摩擦。作为结果，可避免电触头之间，例如插头插座导体和插头导体之间的热感应相对移动，并且这可引起电接触点处的摩擦腐蚀的减少。
根据本发明公开一种用于电插入式连接的插头插座，用于连接到具有至少一个电插头导体的插头。至少一个插头导体包括用于电连接到插头插座的接触区域。根据本发明的插头插座具有：壳体，在该壳体中设置有插入区域，插头可以可释放地插入到所述插入区域中；至少一个电插头插座导体，其刚性地布置在壳体中；以及电连接导体，其以浮动方式布置在壳体中并且设计成将至少一个插头插座导体电连接到至少一个插头导体，并且当插头插入到插入区域中时，将连接力施加到插头的接触区域上，该连接力相对于所述接触区域基本上正交地延伸。相对于接触区域基本上正交延伸的连接力可进一步至少部分地在连接导体和插头导体之间建立力配合连接。
在本公开的范围内，连接导体的浮动布置描述一种布置，其中连接导体不永久且固定地附接到插入式连接的任何其他元件，并且因此基本上松散地位于壳体中。例如，呈螺旋弹簧形式的连接导体可在相对于插入方向正交的方向上被预加应力，但是沿着相对于所述方向正交延伸的其他方向具有一定程度的自由游隙。例如，当发生振动时，该游隙允许连接导体与所插入的插头一起移动，从而可防止在电接触区域中发生的摩擦腐蚀。
根据优选的改进方案，根据本发明的插头插座具有锁定元件，该锁定元件以线性可移动的方式布置在壳体中，并且与连接导体相互作用并且可在锁定位置和解锁位置之间沿着线性移动路径移动，在锁定位置中，插头可固定地连接到插头插座，在解锁位置中，插头可从插头插座释放。在这种优选的改进方案中，当锁定元件的线性移动路径相对于插头导体基本上正交地延伸时为有利的。
根据另一个优选的改进方案，根据本发明的插头插座具有轴，该轴布置在壳体中并且具有杆，该杆以刚性方式布置在其上并且与连接导体相互作用并且可在锁定位置和解锁位置之间移动，在锁定位置中，插头可固定地连接到插头插座，在解锁位置中，插头可从插头插座释放。在这种优选的改进方案中，当所述插头插入壳体的插入区域中时，可旋转轴（该可旋转轴具有以刚性方式附接到其的杆）构成用于插头的锁定设备。因此，作为结果，提供旋转锁定。
在另一个有利的改进方案中，电连接导体为导电的螺旋弹簧。用于连接导体和插头导体之间的至少部分力配合连接的必要连接力可通过螺旋弹簧的弹簧力产生。特别地，螺旋弹簧以浮动的方式布置在壳体中在插头插座导体和插头导体之间，使得所述螺旋弹簧在安装状态下至少部分地被预加应力并且因此可将基本上正交地延伸的连接力施加到插头的接触区域上。此外，连接导体的浮动布置或轴承可至少部分地确保通过连接导体的弹性变形可补偿热膨胀的变化，而不会在接触点处引起与插头导体和/或插头插座导体的相对移动。以这种方式可减少并且甚至有时可避免连接导体和插头导体之间的接触区域中的摩擦腐蚀。
在另一有利的改进方案中，杆具有通道开口和止动面，电连接导体至少部分地延伸穿过该通道开口，该止动面至少部分地围绕通道开口的一端。根据该优选的改进方案，螺旋弹簧还具有第一区域和第二区域，第一区域具有第一直径，第二区域具有小于第一直径的第二直径。在这种情况下，连接到第二区域的第一区域的一端设计成当杆处于锁定位置中时与止动面接触，并且第二区域优选地延伸穿过杆的通道开口。以这种方式，杆和连接导体之间的相互作用以螺旋弹簧的形式实现。特别地，通过旋转杆，螺旋弹簧可被至少部分地压缩，并且因此从插头连接器上分离。由于预加应力，连接导体的第一区域设计成通过作用在止动面上的第一区域的预加应力将杆至少部分地推动并预加应力到锁定位置中。
根据另一有利的改进方案，杆具有第一锁定区段，该第一锁定区段设计成当杆处于锁定位置时可释放地与布置在插头上的第二锁定区段接合。第一锁定区段优选地为设置在杆上的突出部，并且设计成当插头插入插入区域中并且杆处于锁定位置中时，至少部分地突出到第二锁定区段中，该第二锁定区段设计成凹部的形式。由于突出到凹部中的突出部，插头可固定地连接到插头插座，由此可以确保插头不会无意地从插头插座中释放。
根据另一有利的改进方案，壳体由第一壳体元件和第二壳体元件形成，第二壳体元件布置成使得其可相对于第一壳体元件移动并且可在阻挡位置和释放位置之间移动。第一壳体元件具有插入区域并且设计成至少部分地容纳插头。第二壳体元件在阻挡位置中设计成用处于锁定位置的杆阻挡轴旋转的能力，并且因此防止当插头插入插头插座时杆的第一锁定区段从插头的第二锁定区段释放的可能性。在释放位置中，第二壳体元件设计成使得具有杆的轴能够旋转的能力，从而可以从插头插座释放插头。
特别地，在将插头插入插头插座中之后，第二壳体元件可相对于第一壳体元件移动，优选地沿着线性移动路径移动，使得轴的旋转能力被阻挡，并且因此可在插头和插头插座之间建立牢固且永久的连接。
根据本发明的另一方面，公开一种用于电插入式连接的插头，用于连接到具有至少一个电插头插座导体的插头插座。插头插座具有布置在可旋转轴上的杆并且具有第一锁定区段。根据本发明的插头包括基本上为板状的主体，该主体设计成在拔出位置和插入位置之间移动，在拔出位置中，板状的主体从插头插座分离，在插入位置中，板状的主体插入插头插座中并且电连接到插头插座导体。根据本发明的插头进一步包括至少一个第二锁定区段，该至少一个第二锁定区段设置在板状的主体上并且设计成当板状的主体处于插入位置中时与第一锁定区段接合。
该至少一个第二锁定区段优选地为设置在板状的主体中的凹部，并且设计成至少部分地容纳第一锁定区段，该第一锁定区段以杆上的突出部的形式设计，并且因此防止插头从插头插座中释放。
在另一优选实施例中，插头具有至少一个定位装置，该至少一个定位装置形成在板状的主体中并且设计成相对于插头插座定位插头。例如，定位装置以凹部的形式形成，在插头到插头插座中的插入过程期间，凹部至少部分地容纳设置在插头插座上的突出部，并且因此可实现插头和插头插座之间的相对位置。
在本发明的另一方面中公开一种具有根据本发明的插头插座和根据本发明的插头的插入式连接。
附图说明
通过实践本教导并考虑附图，本发明的另外特征和目的对于本领域技术人员而言为明显的，其中：
图1示出根据本发明的插入式连接的透视图，
图2示出根据本发明的插头的透视图，
图3示出根据本发明的插头插座的剖视图，
图4示出图3的剖视图，其中根据本发明的插头从拔出位置移动到插入位置，
图5示出图3的剖视图，其中根据本发明的插头处于完全插入位置中，
图6示出根据本发明的插头插座的另一剖视图，其中根据本发明的插头处于插入位置，
图7a示出根据本发明的插入式连接的另一剖视图，其中根据本发明的插头处于插入位置中并且壳体元件处于释放位置中，
图7b示出图7a的插入式连接的透视图，
图8a示出图7a的剖视图，其中根据本发明的插头处于插入位置中并且壳体元件处于阻挡位置中，以及
图8b示出根据图8a的本发明的插入式连接的透视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的符合一个示例性实施例的电插入式连接10。插入式连接10具有插头插座100和插头200，插头200可释放地连接到插头插座100。图1还通过示例的方式示出连接到插头插座100并且设计成传输信号和/或传导电流的连接线20、30。特别地，连接线20、30电连接到至少一个插头插座导体102（参见图3）。
插头200具有板状的主体210，在图1所示的示例中，第一插头导体202和第二插头导体204布置在板状的主体210上。板状的主体210可为例如印刷电路板，其中电插头导体202、204以任意形式印刷在该印刷电路板上。特别地，第一插头导体202和第二插头导体204为印刷到印刷电路板210上的导体轨道。插头200还可具有未明确示出的另外的电部件，例如线圈、电容器、继电器、二极管和/或另外的已知的电部件。
在优选实施例中，插头200被布置成固定就位，并且插头插座100以板状的主体210容纳在插头插座100中的方式相对于插头200移动。在替代改进方案中，插头插座100被布置成固定就位，并且插头200以其插入插头插座100中的方式移动。在另外的改进方案中，插头插座100和插头200都以可移动的方式布置，也就是说未固定就位，并且可以插头200插入插头插座100中的方式相对于彼此移动。
第一插头导体202具有第一接触区域203，并且第二插头导体204具有第二接触区域205。第一接触区域203和第二接触区域205均设计成与连接导体140导电接触，当插头200完全插入插头插座100中时，连接导体140布置在插头插座100的壳体110中（参见图3）。
插头200可沿插入方向40（参见图1中的箭头）插入插头插座100中，由此可在连接线20、30和插头导体202、204之间建立电连接。举例来说，插头200为直接包覆成型或铸造的印刷电路板的一体组成部分，该印刷电路板用于电子控制传感器和致动器，并且在关于热循环要求增加的情况下必须与该印刷电路板进行电接触。举例来说，插头为印刷电路板，其在车辆照明单元中由led填充。
插座100具有由第一壳体元件112和第二壳体元件114形成的壳体110。在这种情况下，第二壳体元件114可相对于第一壳体元件112在释放位置（例如，参见图7b）和阻挡位置（例如，参见图8b）之间移动。
根据本发明的插头200由板状的主体210示出，另外参考图2，第一连接导体202和第二连接导体204安装到所述板状的主体上。图2还示出插头200具有设置在板状的主体210上的锁定区段220，并且在附图中所示的示例中，该锁定区段220以位于第一连接插头导体202和第二插头导体204之间的凹部的形式形成。锁定区段220设计成当插头200插入插头插座100中时与设置在插头插座100上的锁定区段136（例如，参见图3）接合，这将在下面更详细地描述。
此外，从图2中清楚的是，插头200具有定位装置230，在附图中所示的示例中，该定位装置230由第一槽232和第二槽234形成。定位装置230设计成容纳设置在壳体110上的相应突出部或肋（附图中未明确示出）。当插头200插入插头插座100中时，定位装置230设计成执行插头200相对于插头插座100的相对定位，并且确保插头200适当地连接到插头插座100。
图3示出插头插座100的剖视图，该剖视图相对于插入方向40基本上平行，并且其中插头200尚未插入。此外，电插头插座导体102刚性地布置在壳体100中并且设计成建立到连接导体20、30的电连接。举例来说，插头插座导体102为嵌入第一壳体元件112中的穿孔触点。
此外，轴120可旋转地布置在壳体110中，特别是在第一壳体元件112中，杆130刚性地附接到所述轴。特别地，杆130相对于插入方向40反向平行地延伸。杆130可在锁定位置（参见图3）和解锁位置（参见图4）之间移动，在锁定位置中，插头200可固定地连接到插头插座100，在解锁位置中，插头200可从插头插座100释放。因此，可通过杆130提供旋转锁定。
在附图中未示出的插头插座100的替代改进方案中，可设置锁定元件而不是杆130，该锁定元件布置成使得其可在壳体中以线性方式移动。借助于这种锁定元件的锁定原理基本上基于锁定元件在壳体中的线性移动路径。因此，可提供平移锁定。在这种情况下，锁定元件优选地相对于插头导体202、204正交地移动。
第一壳体元件112具有插入区域113，插头200可沿插入方向40插入到该插入区域113中。插入区域113具有基本上对应于插头200的形状的形状，使得插头200可定位在插入区域113中。
插头插座100还具有电连接导体140，该电连接导体140以浮动方式布置在第一壳体元件112中并与杆130相互作用。在附图中所示的实施例中，电连接导体以导电且弹性的螺旋弹簧140的形式设计并且布置在第一壳体元件112内。
连接导体140的浮动布置描述一种布置，其中连接导体140没有固定地连接到插入式连接10的任何其他元件，并且因此基本上松散地位于壳体中。举例来说，呈螺旋弹簧140形式的连接导体在一个方向上（在图3中从顶部到底部的方向）相对于插入方向40正交地被预加应力（也就是说，连接导体140抵靠插头插座导体102并且抵靠杆130），但是沿着相对于所述方向正交延伸的方向具有一定程度的自由游隙。当例如发生振动时，此游隙允许螺旋弹簧140与插入的插头200一起移动，从而可防止在接触区域203、205中发生的摩擦腐蚀。
根据图3，连接导体140以浮动方式布置在壳体110中，使得电连接导体140的一端永久地与插头插座导体102电接触。举例来说，连接导体140至少部分地预加应力，使得电连接导体140的一端永久地与插头插座导体102电接触。因此，电流可流动和/或信号可在插头插座导体102和连接导体140之间传输。
呈螺旋弹簧形式的连接导体140具有第一区域142和第二区域142，第一区域142具有第一直径d1，第二区域142具有小于第一直径d1的第二直径d2。优选地，第一区域142与第二区域144合并，以便允许流动。第一区域142与插头插座导体102接触。
通道开口132形成在杆130中，电连接导体140的第二区域144延伸穿过所述通道开口。此外，通道开口132的一端（附图中所示的示例性实施例中的通道开口132的上端）至少部分地由止动面134围绕，该止动面134设计成与电连接导体140的第一区域142的下端部分接触。特别地，第一区域142以浮动方式布置在插头插座导体102和杆130之间并且至少部分地被预加应力，使得螺旋弹簧140的第一区域142至少部分地将杆130推入锁定位置中，并且杆130，更确切地说是形成在所述杆上的锁定区段136，抵靠壳体的底板116。
杆130包括锁定区段136，该锁定区段例如以向下突出的突出部的形式设计。根据图3，锁定区段136基本上为三角形并且具有第一边缘137和第二边缘139。在插头200到插入区域113中的插入过程期间，第一边缘137设计成与插头200的前端，特别是板状的主体210的前端接触并且被向上推动，作为其结果，包括轴120的杆130旋转（参见图4）。在插头200从插入区域113拔出过程期间，第二边缘139设计成与第二锁定区域220的前边缘接触并且被向上推动，作为其结果，包括轴120的杆130旋转。
另外参考图4示出开始将插头200（参见图2）插入插头插座100中的情况。此时，电连接导体140处于图3中所示的位置，使得电连接导体140的第一区域142抵靠杆130的止动面134。根据图4，如果现在推入插头200，则插头200的前端最初与锁定区段136的向下倾斜的第一边缘137接触并向上推动杆130。这引起轴120的旋转。在图4中所示的位置中，杆130处于其解锁位置，在该解锁位置中可以进一步推入插头200。
由于轴120的旋转移动，螺旋弹簧140被进一步压缩并且至少部分地远离壳体的底板116移动。结果，插入区域136的尺寸增大并且插头200可进一步插入。在插头200到插头插座100中的插入过程期间，连接导体140永久地保持与插头插座导体102电接触。
如果插头200沿插入方向40进一步移动，则第一锁定区段136在特定时间点与第二锁定区段220接合，特别是当插头200处于插入位置中时。根据附图中所示的实施例，突出部136然后突出到凹部220中。由于借助于图4中的螺旋弹簧40施加到杆130的预加应力，当凹部220位于其正下方时，杆130自动返回到其锁定位置（参见图5）。
在图5中所示的位置中，插头200处于完全插入位置中，其中连接导体140的第二区域144与相应的插头导体202、204的相应关联的接触区域203、205电接触。另外参考图6，图6示出相对于图5的剖视图平行和偏移的截面，在该位置中，杆130处于锁定位置中，并且锁定区域136再次抵靠壳体110的底板116，也如图3中所示。
由于连接导体140进一步至少部分地被压缩的事实，在图5中确保连接导体140和插头导体202、204之间的电接触。由于螺旋弹簧140的初步压缩，插头导体202、204的相应接触区域203、205已经在其上施加相对于所述接触区域基本上正交地延伸的连接力（图5中的连接力在从顶部到底部的方向上的轮廓）。该连接力至少部分地在连接导体140和相应的插头导体202、204之间产生摩擦连接。
图3至图6同样示出连接导体140以至少部分浮动的方式布置在壳体内，并且仅通过穿过通道开口132突出的第二区域144至少部分地保持就位。连接导体140在壳体110内的浮动布置确保电元件的任何热膨胀的至少部分补偿，作为其结果，可至少部分避免连接导体140和插头导体202、204之间的接触点处的摩擦腐蚀。通过螺旋弹簧140的连接力也确保永久且可靠的电接触。
尽管在图3至图6中仅示出一个连接元件140，但是不言而喻，插头导体202、204的数量可对应于连接导体140的数量。也就是说在附图中以示例的方式示出的插头插座100具有总共两个连接导体140，其根据图3至图6设计并且可与相关联的插头导体202、204电接触。
图7a、7b、8a、8b示出壳体110的不同位置。图7a示出处于释放位置中的第二壳体元件114，在该释放位置中，轴120的旋转移动为可能的。在第二壳体元件114的释放位置中，杆130可相应地旋转，使得插头200实际上可插入到插头插座100中。然而，例如由于振动，插头200可能无意地从插头插座100释放，因为振动力超过连接导体140的预加应力并且因此可引起杆130的移动，并且然后锁定区段136可从锁定区段220松开。
为了避免插入式连接10的无意释放，第二壳体元件114可从释放位置移动到阻挡位置（参见图8a和8b）。在该过程中，壳体元件114基本上逆着插头的推入方向40移动并且阻挡轴120和杆130的旋转移动。
图8a示出壳体114至少部分地沿着杆130移动并且因此阻挡杆130的旋转移动。轴120的旋转移动也在该位置处被阻挡并且因此杆130的锁定区段136也不会从插头200的锁定区段220松开，作为其结果，可确保插头插座100和插头200之间的永久且可靠的连接。
特别地，第二壳体元件114到阻挡位置的移动在壳体元件114的阻挡区段115和杆130之间产生重叠长度l，作为其结果，杆130的旋转移动被机械地阻挡。（参见图8a）。
为了从插头插座100释放插头200，第二壳体元件114可从其阻挡位置（参见图8b）移回到释放位置（参见图7b）。然后可逆着插入方向40拉出插头200。在该过程中，凹部220的前端与锁定区段136的第二边缘139接触，并且当它被进一步拉出时，引起杆130向上移动，因此杆130从其锁定位置（参见图6）移动到其解锁位置（参见图4）。在该过程中，第一锁定区段136和第二锁定区段220脱离，并且插头200可从插头插座100完全释放。
一旦插头200已经从插头插座100完全移除，由于连接导体140的预加应力，杆130被推回到其锁定位置（参见图3）。然后可将插头200可释放地重新插入插头插座100中。
作为借助于如附图中所示的杆130的旋转锁定的替代方案，也可以这样的方式设置平移锁定，使得代替杆130和轴120，可设置在壳体110中以线性可移动的方式布置的锁定元件（未示出），当插头200被推入时（类似于图4中杆130的向上移动），所述锁定元件以线性方式向上移动（并且相对于插头导体202、204基本正交），并且作为闭锁操作的一部分接合在凹部220中。因此，在这种改进方案中，锁定区段136可与附图中所示的改进方案相同，其中借助于杆130和轴120进行旋转锁定。