具有电路板的插拔连接件的制作方法
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于与配对插拔连接件插拔式连接的插拔连接件。
背景技术：
这种插拔连接件包含壳体件、在壳体件上形成的插接面和电路板，插拔连接件能够通过插接面与配对插拔连接件插拔式连接并且在插接面上布置用于与配对插拔连接件电连接的多个接触元件，在电路板上布置至少一个电气或者电子的功能组件。
这种插拔连接件可能例如为插头或者插座。这种插拔连接件尤其能够应用在用于传输充电电流的充电装置上。插拔连接件尤其能够形成为用于电驱动车辆(也称为电动车)充电的充电插头或充电插座并且能够在充电站侧例如用作充电线上的充电插头或者在车辆侧用作所谓的插入口。
用于电动车充电的充电插头或者充电插座设置为能够传输大的充电电流。由于热功耗随充电电流呈二次方增长并且此外规定插拔连接件上的温度增长不可超过50k，所以在这种充电插头或者充电插座中要求提供温度监控，以便提早识别在充电插头或充电插座的组件上的过热并且在必要时触发充电电流的调整或者甚至充电装置的关闭。举例而言，在de102015106251a1公开的插拔连接件中，接触元件例如布置在电路板的开口中。在电路板上设置一个或多个传感器装置，其用于检测一个或多个接触元件上的升温。
此外，为了确保在电动车通过充电线与充电站连接时，输送至电动车中的充电电流不超出充电线和电动车的充电系统设置的可允许的最大电流强度，在插拔连接件上使用例如在公开文献de102010053074a1、de202012100613u1和de102013110548a1中描述的并且此外在相关的标准中、例如iec62196中标准化的电阻编码。举例而言，能够在充电线的插头中，在所谓的接近触点
为了在插拔连接件上提供不同的电气和/或电子的功能、例如温度监控或电阻编码，传统上已经设计在插拔连接件中布置电路板以及布置在电路板上的功能组件。因此，所希望的是，在与对应的接触元件可靠的热接触和/或电接触并且插拔连接件的简单安装情况下，电路板空间有效地布置在插拔连接件中。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种插拔连接件，插拔连接件在与对应的接触元件有利的热接触和/或电接触时并且此外在电路板简单地安装在插拔连接件中时实现电路板的节省空间的布置。
此目的通过具有权利要求1特征的主体实现。
相应地，电路板具有第一开口，多个接触元件中的第一接触元件穿过第一开口延伸，其中电路板具有用于与第一接触元件热接触和/或电接触的至少一个第一接触弹簧或者用于与多个接触元件中的第二接触元件热接触和/或电接触的至少一个第二接触弹簧。
电路板的作用在于在插拔连接件上提供电气和/或电子的功能。尤其能够在插拔连接件的负载触点上提供温度监控。此外，能够通过电路板实现例如电阻编码。在此，插拔连接件的接触元件例如沿插入方向轴向延伸，插拔连接件沿插入方向与对应的配对插拔连接件连接。借助于第一接触元件穿过电路板的开口夹紧，电路板能够优选地大致垂直于插入方向并且因此垂直于接触元件的纵向延伸方向延伸，使得电路板节省空间地容纳在插拔连接件的壳体件中。
通过布置在电路板上的接触弹簧提供用于将接触元件与电路板热耦合和/或电耦合的可靠的、易于制造的接触。在安装插拔连接件时，对应的接触元件自动地与电路板的对应的接触弹簧接触，从而提供接触元件在电路板上的热耦合和/或电耦合，而无需采取另外的措施用于将电路板与接触元件耦合。接触弹簧能够例如形成为表面安装的(例如smd焊接的)弹簧元件，弹簧元件在安装插拔连接件时在弹性张力下自动地与对应的接触元件接触。
这导致在将电路板节省空间地容纳在插拔连接件的壳体件中时并且此外在电路板与对应的接触元件可靠的热接触和/或电接触时简单的安装。
在一个实施方案中，至少一个第一接触弹簧和至少一个第二接触弹簧布置在电路板的不同侧上。在第一侧上，电路板能够具有例如一个或多个用于与对应的第一接触元件、例如负载触点接触的第一接触弹簧。相对而言，在背离第一侧的第二侧上，电路板具有一个或多个用于与第二接触元件、例如信号触点接触的第二接触弹簧。为此，可以在电路板上分别布置多组第一接触弹簧和第二接触弹簧，其用于与多个第一接触元件、例如多个负载触点和多个第二接触元件、例如多个信号触点接触。接触弹簧是轴向、即垂直于电路板的平面有弹性的并且因此在安装插拔连接件时在轴向张力下与对应的接触元件接触。
在一个实施方案中，第一接触元件具有穿过电路板的第一开口夹紧的柄部区段和布置在柄部区段上的轴环。轴环从柄部区段径向突起并且通过至少一个第一接触弹簧热接触和/或电接触电路板，使得通过轴环建立接触元件与电路板的热耦合和/或电耦合。一方面，能够在柄部区段上连接例如用于与配对插拔连接件的对应的配对接触元件电接触的接触区段，其突起到插接面中，接触区段例如是用于实现接触插座的插座区段的形式。另一方面，能够在柄部区段上布置连接端，通过连接端能够将线路、例如用于传导负载电流到第一接触元件的负载线路连接在接触元件上。
如果至少一个第一接触弹簧和第一接触元件的轴环接触，电路板则能够优选地轴向支撑在轴环和第二接触元件之间并且因此至少在安装时轴向浮动地保持在位置中。通过至少一个第二接触弹簧，电路板弹性地支撑在例如第二接触元件的末端上。因此，电路板以弹性方式保持在第一接触元件的轴环和第二接触元件之间，这使得电路板对于公差不敏感地安装在插拔连接件的壳体件中并且例如允许使用不同强度的电路板而无需结构适应插拔连接件的其它组件。
在这种情况下，在布置在壳体件上(和首先的轴向浮动支撑)之后，能够例如通过锁牢布置在电路板或壳体件上的固定凸起将电路板轴向地固定到壳体件。
第一接触元件能够例如实施为用于运行负载电流、例如充电电流的负载触点，充电电流用于对电动车充电。由于在这种负载接触上在插拔连接件运行期间可能发生升温，所以在第一接触元件上优选地设置温度监控，借此实现第一接触元件经由至少一个第一接触弹簧与电路板热连接，从而热量能够从第一接触元件传导到电路板并且传导到布置在电路板上的温度传感器，以便通过温度传感器检测第一接触元件上的升温。
电路板能够例如具有控制装置，温度传感器的传感器信号输送给控制装置，其中控制装置能够设置为，当识别到第一接触元件上的(过度的)升温时，评估传感器信号并且必要时启动适当的措施(例如中断充电过程)。
这种温度传感器能够例如通过与温度相关的电阻形成。这种温度传感器可能涉及例如具有正温度系数的电阻(所谓的ptc电阻)，其电阻值随着温度的升高而增加(也称为正温度系数热敏电阻，其在低温下具有良好的导电性并且在较高温度下具有降低的导电性)。这种温度传感器还能够例如具有非线性温度特性并且能够例如由陶瓷材料制成(所谓的陶瓷正温度系数热敏电阻)。
然而，也能够替代地使用例如具有负温度系数的电阻(所谓的ntc电阻)作为温度传感器，其电阻值随着温度的升高而降低。
替代地或附加地，还能够使用由半导体部件形成的温度传感器。
在一个实施方案中，第二接触元件实施为用于传输或检测控制信号的信号触点。在用于电动车充电的充电系统的范围内的插拔连接件中能够通过这种信号触点传输例如控制充电过程的控制信号并且通过信号触点在车辆和充电站之间交换控制信号。因此，通过这种信号触点传输低电压和低电流的电信号以交换信息和控制命令。尤其能够通过至少一个第二接触弹簧实现电耦合，例如以提供电阻编码。通过这种电阻编码能够例如根据电阻的电阻值识别所连接的充电线或充电站的类型或允许的最大电流强度。
附加地或替代地，还能够通过至少一个第二接触弹簧将连接线与第二接触元件连接。连接线在这种情况下连接在电路板上并且通过至少一个第二接触弹簧与第二接触元件电耦合。在这种情况下，不需要例如通过压接将连接线直接与第二接触元件连接，这大大简化了插拔连接件的安装。
通常对于插拔连接件的这种不传输负载电流的接触元件，能够通过电路板引导连接线，这使得形成预装配单元，在预装配单元中连接线连接在电路板上并且通过电路板上的接触弹簧实现与对应的接触元件的耦合。这能够显著地简化插拔连接件的生产。
在一个实施方案中，电路板具有第二开口，第三接触元件穿过第二开口延伸，其中电路板具有用于与第三接触元件热接触和/或电接触的至少一个第三接触弹簧。第三接触元件能够是例如接地触点(所谓的pe触点)，通过接地触点在插拔连接件上提供接地。在此，第三接触元件尤其能够通过一个或多个第三接触弹簧与电路板电连接，其中第三接触元件通过电路板和布置在电路板上的电阻与第二接触元件连接，以便以这种方式通过连接在第三接触元件和第二接触元件之间的电阻在插拔连接件上提供电阻编码。
在一个实施方案中，插拔连接件具有信号触点支架，信号触点支架在第一通孔处穿过电路板夹紧用以将第二接触元件固定在壳体件上。信号触点支架尤其用于将例如实现信号触点的第二接触元件轴向保持在壳体件上的位置中，从而第二接触元件位置固定地固定在插接面上。为此，信号触点支架能够例如装配在电路板的背离第二接触元件的一侧上并且以固定元件穿过电路板上的对应的通孔夹紧，从而通过固定元件作用在第二接触元件上并且将第二接触元件固定。信号触点支架例如通过另一个壳体组件与壳体件连接并且固定到壳体件，从而一个或多个第二接触元件通过信号触点支架固定到壳体件。
在一个实施方案中，插拔连接件还具有与壳体件连接的负载触点支架，在负载触点支架上布置一个或多个第一接触元件，特别是以负载触点的形式。为此，负载触点支架能够机械地固定负载触点形式的第一接触元件并且因此固定到壳体件上，其中负载触点支架例如穿过电路板夹紧并且因此支撑电路板。
插拔连接件能够例如用作对电动车充电的充电系统的充电插头或充电插座。为此，插拔连接件具有接触元件，接触元件作用为负载触点，该负载触点用于传输例如直流电形式或交流电形式的充电电流。
附图说明
接下来参照附图中描绘的实施例进一步阐述本发明所基于的构思。其中：
图1示出了电动车以及充电线和用于充电的充电站的示意图；
图2示出了车辆侧的插入口形式的插拔连接件的视图；
图3示出了插拔连接件的背视图；
图4示出了插拔连接件的侧视图；
图5示出了插拔连接件的俯视图；
图6示出了从后方倾斜观察的插拔连接件的视图；
图7示出了从前方倾斜观察的插拔连接件的局部分解图；
图8示出了从后方倾斜观察的插拔连接件的局部分解图；
图9示出了容纳在插拔连接件的壳体件中的电路板的前视图；
图10示出了电路板的侧视图；
图11示出了电路板的背视图；
图12示出了电路板的俯视图；
图13示出了从前方倾斜观察的电路板的视图；
图14示出了从后方倾斜观察的电路板的视图；
图15示出了插拔连接件的分解图；和
图16示出了从前方倾斜观察的插拔连接件的分解图。
具体实施方式
图1示出了电驱动车辆(也称为电动车)形式的车辆1的示意图。电动车1具有可充电电池，通过电池能够对用于移动车辆1的电动机供电。
为了对车辆1的电池充电，可以将车辆1通过充电线3连接在充电站2上。为此，充电线3能够以一个末端上的充电插头30插入到车辆1的充电插座形式的对应的插拔连接件4中并且在其另一端上通过另一个充电插头31与充电站2上的充电插座形式的插拔连接件4建立电连接。通过充电线3将具有相对较大的电流强度的充电电流传输给车辆1。
图2至16示出了例如在车辆侧上的充电插座(也称为车辆插入口)形式的插拔连接件4的实施例，插拔连接件能够与充电线3上的充电插头形式的对应的配对插拔连接件30插拔式连接，从而电动车1与充电系统的充电站2连接。插拔连接件4具有壳体件40，在壳体件上形成插接面400，配对插拔连接件30能够沿插入方向e与插接面插拔式连接。
通过插头圆顶401、402、403形成插接面400，在插头圆顶中布置有接触元件42、45、46、47并且插拔连接件4能够通过接触元件沿插入方向e与对应的配对插拔连接件30插拔式连接。在连接状态中，在接触元件42、45、46、47与配对插拔连接件30的对应的配对接触元件电接触的情况下，通过插接面400的插头圆顶401、402、403与配对插拔连接件30建立机械地插拔式连接。
插接面400形成在壳体件40的正面上。壳体件40在背离插接面400的背面上具有容纳室404(参见例如图6)，在容纳室中容纳电路板41和布置在电路板上的电气和/或电子的功能组件并且电接触元件42、45、46、47通过功能组件布置在插接面400的插头圆顶401、402、403中。
电路板41沿着与插入方向e垂直定向的平面在容纳室404的内部延伸。借此，电路板41垂直于接触元件42、45、46、47的纵向延伸方向定向，从而电路板41位置准确地容纳在壳体件40的容纳室404中。
电路板41具有两个第一开口410，负载触点形式的接触元件45穿过第一开口夹紧，使得具有插座区段形式的接触区段450(参见图15和16)的接触元件45位于插接面400的插头圆顶401中。在此，从相应的接触元件42的柄部区段451径向突起的轴环452位于电路板41的背离插头圆顶401的一侧上，并且连接在轴环452上的连接端453嵌入在容纳室404中，从而相应的接触元件45能够通过连接端453与对应的负载线路连接。
此外，电路板41具有布置在开口410下方中心的开口411并且穿过开口夹紧接地触点(所谓的pe触点)形式的接触元件46，使得接触元件46突起到插接面400的对应的插头圆顶402中。接触元件46的类似轴环452形成的轴环位于电路板41的背离插头圆顶402的一侧上，从而接触元件46能够在容纳室404的内部连接在对应的接地线路上。
此外，信号触点形式的接触元件42插入到与负载触点形式的接触元件42对应的插头圆顶401上方的插头圆顶403中并且与电路板41共同作用。
在电路板41上布置用于与接触元件42、45、46热接触和/或电接触的接触弹簧412、413、415。接触弹簧412、413、415例如形成为表面安装的弹簧元件(例如smd焊接的弹簧元件)并且从电路板41的不同侧面轴向突起。
因此，环绕第一开口410分成两个第一组接触弹簧412并且用于与在每个对应的负载触点形式的接触元件45的柄部区段451上的轴环452热接触，从而负载触点形式的接触元件45通过接触弹簧412热连接在电路板41上并且热量能够通过接触弹簧412传导给电路板41并且借此传导给布置在电路板41上的温度传感器417(参见图13)。借此，能够通过电路板41在负载触点形式的接触元件45上提供温度监控。
负载触点形式的接触元件45布置在负载触点支架44上并且通过负载触点支架44机械地固定到壳体件40并且借此保持相对于壳体件40的位置。接触元件45分别以其轴环452嵌接到负载触点支架44的容纳装置440上的对应的半圆形容纳槽441中，从而穿过电路板41的对应的开口410夹紧各自的接触元件45并且背离接触区段54的连接端453位于连接装置440的区域中。在此，在围绕相应的开口410的圆周方向上观察，围绕与相应的接触元件45对应的开口410分组的接触弹簧412位于容纳槽441外部的区域中或者嵌入到容纳槽441区域中的凹槽442中(参见图16)，从而与相应的接触元件45的轴环452热接触。
接触弹簧413环绕开口411布置，接触弹簧用于与接地触点形式的接触元件46电接触。接触元件46穿过开口411延伸、以其径向突起的轴环贴靠在对应的接触弹簧413上并且因此电连接在电路板41上。
在电路板41的背离接触弹簧412、413的一侧上布置对应于信号触点形式的接触元件42的接触弹簧415并且接触弹簧分别布置在一对通孔414之间，信号触点支架43以固定元件431穿过通孔夹紧(参见图9和11，结合图7和8)。信号触点支架43以平面区段430连接在电路板41的背离信号触点42的一侧上并且以固定元件431穿过电路板41的通孔414夹紧，使得信号触点形式的接触元件42通过固定元件431轴向保持在插接面400的插头圆顶403的位置中。为此，固定元件431作用在信号触点形式的接触元件42的末端421上并且将它们轴向锁定在插头圆顶43中。
信号触点形式的接触元件42通过接触弹簧415电连接在电路板41上。通过信号触点形式的接触元件42和接地触点形式的接触元件46中其中一个的电接触在接触元件42、46之间、例如在形成近似触点的接触元件42和接地触点形式的接触元件46之间连接电阻416(参见图14)，以这种方式通过电路板41在插拔连接件4上提供电阻编码。
此外能够在电路板41上连接连接线420，接触元件42通过连接线与更高级别的模块、例如与更高级别的控制装置电连接(参见图14)。因此，连接线420能够通过电路板41引导，这使得连接线420与对应的接触元件42的直接连接变得多余并且因此简化了插拔连接件4的安装。
信号触点支架43与负载触点支架44固定地连接并且通过负载触点支架44固定到壳体件40上。如上所述，信号触点支架43以其固定元件431穿过对应的通孔414夹紧以作用在接触元件42上。此外如图16结合例如图11和14所示，负载触点支架44以穿透隔片443穿过对应的狭缝形的通孔418夹紧。电路板41以这种方式至少在安装期间轴向浮动地支撑在信号触点支架43和负载触点支架44上，其中电路板41通过电路板41两侧的接触弹簧412、413、415弹性地保持在壳体件40中的位置中。
为了安装插拔连接件4，电路板41与信号触点支架43和负载触点载体44一起插入壳体件40的容纳室404中，使得电路板41以接触弹簧415接触接触元件42的末端421。在安装时，电路板41因此在接触弹簧412、413、415的弹性张力下占据一方面接触元件42和另一方面接触元件45、46之间的中间位置，使得电路板41在接触弹簧412、413、415的弹性张力下轴向保持在位置中。基于接触弹簧412、413、415的弹性能够补偿电路板41的材料厚度的公差，这使得插拔连接件4对公差不敏感地安装。
在安装之后，通过锁牢固定凸起405的方法，电路板41通过布置在壳体件40上的固定凸起405固定在容纳室404内部并且电路板41借此固定到壳体件40上。
由于电路板41垂直于接触元件42、45、46、47的延伸方向在壳体件40的容纳室404中延伸，导致电路板41在壳体件40中空间有效的布置，此外插拔连接件4简单地安装并且与对应的接触元件42、45、46可靠地热接触和/或电接触。尤其通过电路板41允许形成预装配模块，在预装配模块中尤其能够在电路板41上预装配连接线420。举例而言，通过压接取消将连接线420直接连接在对应的接触元件42的需求。
本发明所基于的构思在于，不限于上述实施方案，而是原则上也能够以完全不同的方式实现。
这里描述类型的插拔连接件能够有利地应用在用于电动车充电的充电系统中。在此，插拔连接件能够实施为充电插座(如示出的实施例)或者实施为充电插头。
然而也可以考虑其他用途。原则上，所述类型的插拔连接件用于需要对接触元件进行温度监控的任何地方。
附图标记说明
1车辆
2充电站
3充电线
30、31充电插头
4插拔连接件
40壳体件
400插接面
401-403插头圆顶
404容纳室
405固定凸起
41电路板
410、411开口
412、413接触弹簧
414通孔
415接触弹簧
416电阻
417温度传感器
418通孔
42信号触点
420连接线
421末端
43信号触点支架
430平面区段
431固定元件
44负载触点支架
440容纳装置
441容纳槽
442凹槽
443穿透隔片
45负载触点
450插座区段
451柄部区段
452轴环
453连接端
46接地触点(pe触点)
47信号触点
e插入方向
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