Результат интеллектуальной деятельности: ШТЕПСЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ С ВИЛОЧНОЙ ЧАСТЬЮ, РОЗЕТОЧНОЙ ЧАСТЬЮ И АДАПТЕРАМИ ДЛЯ ИХ ВМЕЩЕНИЯ

Данное изобретение относится к штепсельному соединению согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Применение адаптеров со степенью защиты, превышающей степень защиты вставленных в них штепсельных компонентов, например IP65 или IP67, позволяет эксплуатировать указанные штепсельные компоненты в более жестких условиях и использовать их, например в производственных установках или транспортных средствах.

Типичная конструкция телефонного штепселя известна из патентного документа US 4,349,236 (Bell Telephone Laboratories).

В документах IEC 61067-3-106 (вариант 4), EN 50173-1:2005, ISO/IEC 24702 и IEC 61918 была усовершенствована или зафиксирована концепция, направленная на удовлетворение более высоких требований, заданных классификацией условий окружающей среды.

В патентном документе DE 10236275 В3 раскрыта возможность выполнения указанных стандартов. При этом очевидным недостатком известной конструкции является то, что она подходит только для передачи электрических сигналов; и для использования ее с разъемами другого типа, например применяемыми в области волоконной оптики (например, с наконечниками SC-Simplex, в частности с расстоянием 7,35 мм), как правило приходится увеличивать монтажное пространство.

Кроме того, известная конструкция не является оптимальной с точки зрения стойкости к воздействию механических и химических нагрузок.

Решение указанной технической задачи приводится в патентном документе ЕР 1786071 А2, в котором предложена приемная часть, содержащая переднюю приемную секцию для вилочной части с монолитно присоединенной цилиндрической секцией, причем цилиндрическая секция снабжена наружной резьбой для навинчивания гайки кабельного ввода, выполненной на участке вдоль оси цилиндрической секции. При этом гайка снабжена внутренней резьбой, выполненной на участке вдоль оси гайки, а также трубчатым участком, который расположен вдоль оси указанной гайки за пределами резьбового участка и внутренний диаметр которого несколько превышает наружный диаметр цилиндрической секции.

Таким образом, между внутренним диаметром трубчатого участка и наружным диаметром цилиндрической секции образуется кольцевое пространство, открытое в направлении торцевого разъема и закрытое на другом конце находящейся в зацеплении резьбой, при этом в кольцевое пространство входит трубчатый участок скользящей муфты или переходная втулка, расположенная между скользящей муфтой и гайкой.

Другая конструкция известна из патентного документа US 6132262 А.

Несмотря на доказанную эффективность указанной конструкции, существует также потребность в создании по возможности универсального штепсельного соединения, которое было бы несложно использовать как с дополнительным адаптером, так и без.

Указанная техническая задача решена в штепсельном соединении, которое содержит:

вилочную часть и розеточную часть с соответствующими взаимно сопрягаемыми торцевыми разъемами с вилкой и розеткой, вмещающими множество металлических токопроводящих гнездовых или штыревых контактов, а также

адаптеры, каждый из которых выполнен с возможностью вставки в него вилочной и розеточной частей, предпочтительно взаимно сопрягаемые, предпочтительно с возможностью взаимной фиксации, в частности, путем защелкивания или привинчивания,

при этом вилка и/или розетка содержат контактную колодку с возможностью предварительного монтажа на ней по меньшей мере части контактов или всех контактов, причем после предварительного монтажа контактов на контактной колодке указанная колодка вместе с контактами имеет возможность перемещения на контактном держателе в положение окончательной сборки,

контактная колодка выполнена защелкиваемой на контактном держателе по меньшей мере в двух положениях, разнесенных друг относительно друга по оси в направлении соединения;

на контактной колодке имеется множество проходных каналов, через которые проходит часть контактов или контакты, и которые выполнены в виде направляющих втулок, предпочтительно с разрезом, обеспечивающим возможность ограниченного упругого раздвигания указанных каналов, и отличается тем, что контакт или контакты закреплены в проходных каналах путем геометрического и/или силового замыкания.

Предпочтительные варианты осуществления представлены в соответствующих зависимых пунктах.

В объем настоящего изобретения входят, в частности, конструктивные варианты штепсельного соединения с защитными адаптерами для вилочной части и розеточной части, обеспечивающими повышение герметичности, а также конструктивные варианты штепсельного соединения без использования защитных адаптеров.

Таким образом, преимущество указанной конструкции состоит, в частности, в простом и надежном начальном монтаже на контактной колодке контактов, предпочтительно выполненных в виде контактных штырей и гнезд и закрепленных, например, путем обжима, на концах проводов кабеля, после которого контактную колодку вместе с контактами можно переместить, в частности сдвинуть, в положение окончательной сборки.

Практичным и конструктивно простым является вариант, в котором контактная колодка выполнена в виде обоймы, снабженной множеством проходных каналов, через которые проходит часть контактов, то есть по меньшей мере один контакт, все контакты, и которые выполнены в виде направляющих втулок, предпочтительно с разрезом для обеспечения возможности ограниченного упругого раздвигания указанных каналов.

В соответствии с другим вариантом предусмотрена возможность простой или многоступенчатой блокировки защелкивающегося соединения между контактной колодкой и контактным держателем, либо блокировка защелкивающегося соединения в положении окончательной сборки, благодаря чему увеличена надежность штепсельного соединения.

Более подробное описание с пояснением дополнительных преимуществ изобретения приведено ниже со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 представляет собой аксонометрическое изображение штепсельного соединения, содержащего вилочную часть, розеточную часть и адаптеры, в сопряженном состоянии охватывающие указанные части;

фиг.2а и 2b представляют собой изображения адаптера с розеточной частью, сначала в несопряженном состоянии, затем в сопряженном состоянии;

фиг.3а и 3b представляют собой изображение адаптера с вилочной частью, сначала в несопряженном состоянии, затем в сопряженном состоянии;

фиг.4 представляет собой отдельное аксонометрическое изображение вилочной части с фиг 3;

фиг.5 представляет собой отдельное аксонометрическое изображение вилочной части с фиг.4 с концевой частью многожильного кабеля, при этом на жилах кабеля закреплены штекерные контакты;

фиг.6-8 иллюстрируют несколько этапов сборки вилочной части с фиг.4;

фиг.9а-9b представляют собой два отдельных аксонометрических изображения розеточной части с фиг.3;

фиг.10-13 иллюстрируют несколько этапов сборки розеточной части с фиг.9;

фиг.14-23 иллюстрируют другие варианты осуществления;

фиг.24а-24f иллюстрируют несколько последовательных этапов сборки другого варианта осуществления.

На фиг.1-3 изображено штепсельное соединение 1, содержащее первую штепсельную часть 2 и вторую штепсельную часть 3, каждая из которых снабжена адаптерами 4, 5, выполненными с возможностью взаимного сопряжения или взаимной фиксации, в частности путем защелкивания или привинчивания, причем адаптеры и взаимно сопрягаемые вилочные и розеточные части 6, 7 (фиг.2а-2b и 4; фиг 3a-3b) вставлены друг в друга.

Один из адаптеров, в частности адаптер 5, снабжен фланцем 8 и подходит, например, для крепления на вырезе в корпусе (не показан), панели или аналогичном компоненте.

Вилочная и розеточная части 6, 7 имеют соответствующие торцевые разъемы, сопрягаемые между собой с помощью вилки 9 и розетки 10, выполненных таким образом, что вилку 9 можно вставить в розетку 10. Именно по этой причине в описании использованы термины "вилочная часть" и "розеточная часть". Вилка 9 содержит множество металлических гнездовых токопроводящих контактов 11, сопрягаемых с множеством штыревых контактов 12 розетки 10 (фиг.5-6 и фиг.9а, 10, 12, 13). При этом возможен и обратный вариант, предусматривающий размещение гнездовых контактов в розетке и соответствующих штыревых контактов в вилке, а также смешанный вариант (не показаны).

Как вилка 9, так и розетка 10 имеют компактную форму и прямоугольное поперечное сечение, при этом электрические контакты 11, 12 предпочтительно расположены в несколько взаимно параллельных рядов. В особо предпочтительном варианте осуществления десять контактов 11, 12 расположены в три ряда, при этом два ряда содержат по три контакта и один ряд содержит четыре контакта, с обеспечением возможности их использования для передачи данных, электрического тока и/или сигналов.

Благодаря размещению большого количества контактов 11, 12 в малом пространстве, штепсельное соединение 1 может, в частности, особенно эффективно использоваться для решения задач в области автоматизации.

Предпочтительно адаптеры 4, 5 (например снабженные соответствующими уплотнителями и аналогичными элементами) выполнены со сравнительно высокой степенью защиты, например IP65 или выше, при этом внутренние вилочные и розеточные части 6, 7, сопрягаемые вместе также и без адаптеров 4, 5, имеют меньшую степень защиты, например IP20, то есть благодаря использованию адаптеров 4, 5 штепсельное соединение 1 можно использовать в более жестких условиях, например в условиях промышленного производства.

Конструкция адаптеров 4, 5 может соответствовать описанному уровню техники, в частности, например, как показано на фиг.3, возможно защелкивание вилочной части 6 и гнездовой части 7 в адаптерах 4, 5, для чего предусмотрено вхождение стопорного выступа 13 на вилке 9 в соответствующую стопорную выемку 14 на адаптере 4.

Особый интерес представляет конструкция вилочной и розеточной частей 6, 7.

Фиг.4 представляет собой отдельное изображение вилочной части 6 в сборе;

фиг.5 представляет собой изображение вилочной части 6 в разобранном состоянии.

Легко заметить, что вилка 9 содержит несколько частей.

Вилка 9 выполнена с возможностью монтажа на концевой части кабеля 16, содержащего несколько проводов 15, при этом на концах проводов 15 в данном случае смонтированы, предпочтительно путем обжима, выполненные в виде втулок гнездовые контакты 11.

Для крепления гнездовых контактов 11 использована выполненная в виде обоймы контактная колодка 17 (фиг.5), изготовленная предпочтительно из синтетического материала, причем в указанной колодке или на указанной колодке в количестве, соответствующем количеству гнездовых контактов 11, имеются проходные каналы 18 в виде направляющих втулок, при этом в предпочтительном варианте через две точки окружности указанных каналов на протяжении участка, расположенного в осевом направлении, проходят разрезы с образованием дугообразных элементов 18а с возможностью ограниченного упругого раздвигания; причем сквозь указанные элементы проходят гнездовые контакты 11 так, чтобы свободные концы указанных контактов, направленные в противоположную от проводов 15 сторону, выступали из проходных каналов.

Гнездовые контакты 11 закреплены в проходных каналах 18 и/или на дугообразных элементах 18а путем геометрического и/или силового замыкания, например зажима или предпочтительно защелкивания, для чего на наружной поверхности гнездовых контактов 11 и в проходных каналах 18 можно разместить соответствующие защелкивающиеся элементы 19 (фиг.7b, 7с), например снова в виде выемок на контактах 11 и соответствующих им стопорных кромок, расположенных, в частности, на дугообразных элементах 18а. Дополнительно проходным каналам и/или дугообразным элементам 18а можно придать коническую форму, так чтобы их свободные концы сами образовывали указанные защелкивающиеся кромки 19 и обеспечивали предварительную фиксацию.

Для упрощения сборки контактная колодка 17 установлена на контактном держателе 21 с проходными каналами 22 (фиг.5-7) с возможностью перемещения, в данном случае сдвига, при этом указанную колодку можно защелкнуть в двух положениях, разнесенных друг относительно друга по оси в направлении Х соединения; при этом в одном из двух положений защелкивания расстояние между указанной колодкой и каналами 22 контактного держателя 21 больше, чем в другом положении.

Контактный держатель 21, также предпочтительно изготовленный из синтетического материала, снабжен проходными каналами 22, количество которых соответствует количеству гнездовых контактов 11, причем проходные каналы соосны с каналами гнездовых контактов 11.

Контактную колодку 17 можно предварительно защелкнуть в положении, в котором она находится на большем расстоянии от контактного держателя 21 (фиг.6). Указанное положение предварительной сборки или предварительного защелкивания позволяет несложным образом быстро и надежно выполнить предварительный монтаж концов 15 проводов с гнездовыми контактами 11, при котором концы 15 проводов пропущены сквозь проходные каналы 18.

Затем предварительно собранная контактная колодка 17 вместе с гнездовыми контактами 11 сдвинута в направлении части контактного держателя 21 с проходными каналами 22 и помещена во второе защелкнутое положение.

Это можно осуществить различными путями. Например, расположить на одном из двух компонентов 17, 21 стопорные крючки 23, в данном случае четыре стопорных крючка достаточной длины для защелкивания контактной колодки 17 или контактного держателя 21 в двух разнесенных по оси стопорных выемках 24а, b, расположенных на другом компоненте 17, 21 (фиг.6а, b, с), либо предусмотреть разные защелкивающиеся элементы для разных положений, в частности элементы, конструкция которых обеспечивает предотвращение бокового смещения (не проиллюстрированы).

После предварительного монтажа проводов 15 контактную колодку можно просто сдвинуть из положения предварительного защелкивания с фиг.6 в защелкнутое положение с фиг.7.

Дугообразные элементы 18а в виде направляющих втулок на проходных каналах можно выполнить таким образом, чтобы в этом состоянии они заходили в воронкообразные отверстия 20, или аналогичные отверстия соответствующей формы в контактном держателе 21, на глубину, достаточную для того, чтобы контактный держатель 21 останавливал раздвигание дугообразных элементов 18а и, таким образом, происходила фиксация гнездовых контактов 11 в защелкнутом положении в контактной колодке 17.

Собранную таким образом вилку 9 можно разместить в экранирующем корпусе 26 из одного или нескольких металлических экранирующих щитков 27.

Дополнительно предусмотрена возможность вставки вилочной части 6 либо непосредственно в адаптер 4, либо с использованием вспомогательной детали, например насадки 28 (см. фиг.8) для увеличения длины в осевом направлении, или соединительного переходника. В данном случае насадка 28 жестко зафиксирована на экранирующем корпусе 26, для чего снова использованы соответствующие защелкивающиеся элементы, например стопорные крючки 29 и стопорные выемки 30.

Кроме того, предпочтительно обеспечить разгрузку натяжения кабеля, например, используя такое простое конструктивное решение, как резьбовой кабельный ввод 25 (на вилочной части 2, фиг.1).

Предпочтительно обеспечить блокировку стопорных крючков 23 в окончательно защелкнутом положении, в котором контактная колодка 17 по осевому направлению находится ближе к контактному держателю 21 с проходными каналами. Эта функциональная возможность осуществима, например, с помощью экранирующего корпуса 26, если выполнить экранирующие металлические щитки 27 таким образом, чтобы в собранном положении указанные щитки закрывали собой снаружи стопорные крючки 23, не давая им выйти из выемок 24 (аналогично фиг.15, описанной ниже в связи с розеточной частью).

Розетка 10 имеет соответствующую конструкцию.

Розетка 10 (фиг.9а, b и фиг.10а, b) также выполнена с возможностью монтажа на концевой части кабеля 116, содержащего несколько проводов 115, при этом на конце каждого провода 115 смонтирован, снова предпочтительно путем обжима, в частности, контактный штифт (или, в общем случае, штыревой контакт) 12 (фиг.10-12).

Для крепления контактных штифтов 112 использована выполненная в виде обоймы контактная колодка 117, снова предпочтительно из синтетического материала, причем в указанной колодке в количестве, соответствующем количеству штыревых контактов 12, имеются проходные каналы 118, выполненные в виде направляющих втулок - при необходимости с дугообразными элементами 118а - предпочтительно с разрезом, обеспечивающим ограниченное упругое раздвигание, сквозь которые проходят штыревые контакты 12, так чтобы свободные концы указанных контактов, направленные в противоположную от проводов 115 сторону, были предварительно зафиксированы и выступали из проходных каналов 118 с дугообразными элементами 118а.

Штыревые контакты 12 закреплены в проходных каналах 118 путем геометрического и/или силового замыкания, например зажима или предпочтительно защелкивания, для чего на наружной поверхности контактов 12 и в проходных каналах 118 или их дугообразных элементах 118а можно разместить соответствующие защелкивающиеся элементы 119 (фиг.12), которые снова можно выполнить в виде выемок на контактах 11 и соответствующих им стопорных кромок. Проходным каналам 118 или соответствующим дугообразным элементам 118а можно придать коническую форму, так чтобы их свободные концы сами образовывали указанные стопорные кромки.

Для упрощения сборки контактная колодка 117 установлена на контактном держателе 121 (фиг.10, 11 и 12) с возможностью перемещения, в данном случае сдвига, при этом указанную колодку можно защелкнуть в двух положениях, разнесенных друг относительно друга на оси в направлении Х соединения; при этом в одном из двух защелкнутых положений расстояние между указанной колодкой и контактным держателем 121 больше, чем в другом положении.

Контактный держатель 121, также предпочтительно изготовленный из синтетического материала, снабжен проходными каналами 122, количество которых соответствует количеству штыревых контактов 12, причем проходные каналы 122 расположены соосно с контактами 12.

Контактную колодку 117 можно предварительно защелкнуть в положении, в котором она находится на большем расстоянии от контактного держателя 21 (фиг.6). Указанное положение предварительного защелкивания позволяет несложным образом быстро и надежно выполнить предварительный монтаж концов 115 проводов с штыревыми контактами 12, при котором концы 115 проводов пропущены сквозь проходные каналы 118.

Затем предварительно собранная контактная колодка 117 с штыревыми контактами 12 сдвинута в направлении части контактного держателя 121 с проходными каналами 122 и помещена во второе защелкнутое положение, в котором концы штыревых контактов 12 проходят сквозь проходные каналы 122.

Это можно осуществить различными путями. Например, расположить на одном из двух компонентов 117, 121 стопорные крючки 123, в данном случае четыре стопорных крючка достаточной длины для защелкивания контактной колодки 117 или контактного держателя 121 в двух разнесенных по оси стопорных выемках 124а, b, расположенных на другом компоненте 117, 121 (фиг.6а, b, с), либо предусмотреть разные защелкивающиеся элементы для разных положений, в частности элементы, конструкция которых обеспечивает предотвращение бокового смещения (не проиллюстрированы).

Дугообразные элементы 118а в виде направляющих втулок на проходных каналах можно выполнить таким образом, чтобы в этом состоянии они заходили в воронкообразные отверстия 120 или аналогичные отверстия соответствующей формы в контактном держателе 121 на глубину, достаточную для того, чтобы контактный держатель 121 останавливал раздвигание дугообразных элементов 118а и, таким образом, происходила фиксация контактных штифтов 10 в защелкнутом положении в контактной колодке 117.

После предварительного монтажа проводов 115 контактную колодку 117 можно сдвинуть из положения предварительного защелкивания в защелкнутое положение (фиг.12. 13).

Собранную таким образом розетку 10 также можно поместить в экранирующий корпус 126 из одного или, как в данном случае, по меньшей мере из двух экранирующих металлических щитков 127.

Кроме того, при этом предпочтительно обеспечить разгрузку натяжения кабеля 116, например, используя такое простое конструктивное решение, как кабельные стяжки 132 на монтажном профиле 131 розетки 10 (фиг.9b).

Предпочтительно обеспечить блокировку стопорных крючков 123 в окончательно защелкнутом положении, в котором контактная колодка 117 по осевому направлению находится ближе к контактному держателю 121 с проходными каналами. Эту функциональная возможность осуществима, например, с помощью экранирующего корпуса 126, если выполнить экранирующие металлические щитки 127 таким образом, чтобы в собранном положении указанные щитки закрывали собой снаружи стопорные крючки 123, не давая им выйти из выемок 124 a, b (фиг.15).

Предпочтительно, чтобы экранирующие металлические щитки 27, 127 были защелкивающимися, с возможностью фиксации при помощи защелкивающихся элементов на вилке 9 или розетке 10.

Экранирующий корпус 126 или часть указанного корпуса также можно выполнить подвижными, с возможностью смещения в заблокированное положение и из заблокированного положения, причем особенно предпочтительно, если при переводе указанного компонента в заблокированное положение происходит его зацепление в выточке или пазе 133 фиксатора 134 или аналогичного элемента, не дающее изгибаться наружу самому корпусу, фиксирующему стопорный крючок 128; таким образом, при помощи простой и экономичной конструкции осуществлена своего рода многоступенчатая блокировка положения стопорного крючка 123 (фиг.16-19).

Фиксирующая металлическая пластинка 135, зацепляющаяся в выемке 136 на вилке 9 или розетке 10, позволяет предотвратить смещение самого экранирующего корпуса (фиг.19).

Возможность смещения экранирующего корпуса 126 хорошо видна, в частности, на фиг.20.

В данном случае экранирующий корпус 126 образован экранирующим металлическим щитком 127 и нижней деталью 139 из цинкового литья под давлением, на которой с помощью шипов 137 можно установить контактный держатель 121.

Кроме того, обеспечена возможность смещения контактной колодки 117 относительно контактного держателя 121 и нижней детали 136 из цинкового литья под давлением. Собственно экранирующий металлический щиток 127 можно направленно смещать вместе с контактной колодкой 117 на контактном держателе 121, что также дополнительно упрощает обслуживание и сборку. Указанный щиток можно перемещать из положения предварительного монтажа с фиг.22а в положение окончательной сборки с фиг.22b, в котором его можно защелкнуть на контактном держателе 121 (защелкивающиеся элементы 138).

На фиг.23 показан вариант, в котором снаружи на вилке 9 (и/или на розетке) с возможностью поворота относительно указанного компонента установлены экранирующие металлические щитки 31, 32), при этом обеспечена возможность перемещения указанных щитков из развернутого углового положения с фиг.22а в свернутое положение, в котором они находятся непосредственно на вилке (9).

В развернутом состоянии экранирующие металлические щитки 31, 32, расположенные на тыльной стороне торцевого разъема, образуют между собой угол, что облегчает вставку розеточного соединения.

В свернутом состоянии снова зафиксировано защелкнутое положение контактной колодки 17 на контактном держателе 21. При этом для обеспечения возможности поворота в данном случае на одной из боковых сторон каждого экранирующего металлического щитка 31, 32 U-образного профиля выполнены удлиненные отверстия 33, соответствующие шипам 34 на вилке 9; причем на противоположной стороне дополнительно предусмотрено размещение соответствующих устройств 35, 36, фиксирующих отверстие/шип, позволяющих по необходимости фиксировать сменяемые открытое положение и защелкнутое положение.

Предпочтительно оснастить розеточную часть соответствующей конструкцией экранирующих металлических щитков (не изображено).

Как указано выше, контактная колодка 17, 117 содержит множество проходных каналов 18, 118, сквозь которые проходят контакты и которые выполнены в виде направляющих втулок, предпочтительно с разрезом, обеспечивающим возможность их ограниченного упругого раздвигания. При этом предусмотрена возможность того, что сквозь соответствующие проходные каналы 218 проходит только часть контактов 12 аналогично варианту с фиг.24. В данном варианте на контактной колодке 217 имеется три ряда R1, R2, R3 контактов 12. Все контакты можно предварительно смонтировать на контактной колодке 217. При этом, как показано на фиг.24а, сквозь проходные каналы 218 в контактной колодке 217 пропущен только средний ряд контактов.

Остальные контакты 12 установлены в открытых канавках 219, в которых они закреплены предварительно, предпочтительно аналогично креплению контактов в проходных каналах. Монтаж контактов двух крайних рядов весьма прост, поскольку их можно вставить в соответствующие канавки 219 (фиг.1а, b, с) снаружи.

Затем описанный выше предварительно смонтированный узел вставлен с защелкиванием в контактный держатель 221 соответствующей формы (фиг.4d). Затем на полученном, предварительно смонтированном устройстве можно установить экранирующий металлический щиток 227 и предпочтительно нижнюю деталь 239 (в частности, из цинкового литья под давлением) (фиг.24d, e, f). И, наконец, полученный узел можно вставить в переходную втулку (не показано).

НОМЕРА ПОЗИЦИЙ