КОАКСИАЛЬНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК H01R13/62 

Изобретение относится к электро- и радиотехнике, в частности к радиочастотным соединителям, предназначенным для соединения высокочастотных кабелей между собой, кабелей с радиэлектронными приборами, например соединения ультразвуковых преобразователей с дефектоскопами.

Наибольшей производительностью соединения и разъединения обладает соединитель врубного действия [1]
Недостаток такого соединения заключается в том, что в нем не предусмотрено фиксирующее устройство (замок), запирающее в сочлененном состоянии вилку с розеткой, отсутствие этого может привести к самопроизвольному разъединению вилки с розеткой.

Такого недостатка лишен взятый за прототип штепсельный разъем [2] содержащий розетку, вилку, в корпусах которых установлены в изоляционных втулках, например в розетке, контактное гнездо, а в корпусе вилки контактный штырь, и соединительное замковое устройство, состоящее из накидной гайки, установленной на корпусе вилки, замок с фиксатором.

В процессе соединения и разъединения разъема (соединителя) необходимо вращать соединительную гайку соединительного замкового устройства. Это обстоятельство снижает производительность соединения и разъединения соединителя.

Цель изобретения состоит в разработке конструкции коаксиального соединителя с ускоренной фиксацией соединения вилки с розеткой, а также ускоренного разъединения их, что позволит повысить производительность труда и снизить время на проведение этих операций.

Цель достигается тем, что в коаксиальном соединителе, содержащем розетку и вилку, в корпусах которых установлены в изоляционных втулках контактное гнездо, например в розетке, а в корпусе вилки установлен контактный штырь, и соединительное замковое устройство, состоящее из накидной гайки, установленной на корпусе вилки, и замка с фиксатором, при этом в соединительном замковом устройстве накидная гайка выполнена в виде ползушки, а замок состоит из сферического выступа, закрепленного на кронштейне в корпусе розетки, и из защелки, выполненной в виде расположенного соосно с указанным сферическим выступом сферических секторов, установленных на корпусе вилки с помощью пружинных кронштейнов с возможностью охвата сферическими секторами сферического выступа, наружный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру сферических секторов, фиксатор замка установлен на указанной ползушке с возможностью его контактирования с выпуклой поверхностью сферических секторов при расположении ползушки в среднем положении на корпусе вилки, причем фиксатор замка снабжен механизмом возврата в положение, соответствующее среднему положению ползушки на корпусе вилки, и ограничителем перемещения.

В коаксиальном соединителе фиксатор замка выполнен в виде шарикового замка, шарики которого с охватывающей их плоской кольцевой пружиной установлены на консоли указанной ползушки так, что поверхность шариков контактирует с выпуклой поверхностью сферических секторов при положении ползушки в среднем положении на корпусе вилки.

В одним из вариантов фиксатора замка при изготовлении мелких, небольших по размерам соединителей (диаметром 5 мм) фиксатор замка может быть выполнен в виде кольцевого выступа на консоли указанной ползушки, выпуклая поверхность которого размещена с возможностью контактирования с выпуклой поверхностью сферических секторов при расположении ползушки в среднем положении на корпусе вилки.

Механизм возврата выполнен в виде подпружиненного шарика, установленного в ползушке с возможностью контактирования с сегментным пазом, выполненным на наружной поверхности корпуса вилки.

В коаксиальном соединителе ограничитель перемещения ползушки выполнен в виде уступа, расположенного на наружной поверхности ползушки с возможностью контактирования с отбортовкой корпуса розетки, упора, установленного на наружной поверхности корпуса вилки с возможностью контактирования с донышком глухого отверстия, выполненного на внутренней поверхности ползушки, гайки и контргайки, последовательно установленных на резьбовой поверхности, изготовленной на наружной поверхности корпуса вилки, и выполненного на торце ползушки обращенного к торцу гайки глухого отверстия, диаметр которого превышает наибольший диаметр гайки, а глубина его не превышает половины толщины гайки.

Такое выполнение коаксиального соединителя позволяет осуществлять ускоренное соединение и разъединение кабелей как при применении соединителя врубного действия с небольшим усилием (0,1-0,2 кгс) и с надежностью соединения, так и резьбовых соединителей (усилие разъединения не менее 10 кгс).

На фиг. 1 показан коаксиальный соединитель (вилка заперта в розетке), общий вид; на фиг.2 узел I на фиг.1 (вариант фиксатора замка); на фиг.3 вид А на фиг.1.

Коаксиальный соединитель состоит из вилки 1 и розетки 2. Розетка 2 содержит корпус 3, на наружной поверхности которого выполнены резьба 4 и две лыски 5 под рожковый гаечный ключ (не показан). Корпус 3 розетки 2 на панели 6 прибора закреплен гайкой 7. В корпусе 3 закреплено контактное гнездо 8 в изоляционной втулке 9, например из фторопласта. Изоляционная втулка 9 закреплена в донышке 10 корпуса 3 розетки 2, а именно во вкладыше 11, в котором закреплен соосно изоляционной втулке 9 сферический выступ 12 в виде сферической оболочки на свободном конце кронштейна 13, противоположный конец которого закреплен во вкладыше 11. Сферический выступ 12 образует замок, входящий в соединительное замковое устройство.

Пакет деталей, состоящих из вкладыша 11, изоляционной втулки 9 с контактным гнездом 8, кронштейном 13, закреплен на донышке 10 корпуса 3 розетки 2, например, вальцовкой отверстия 14 в донышке 10. Сигнальный (центральный) провод 15 кабеля 16 соединен, например, пайкой с контактным гнездом 8, а экранирующая оплетка кабеля 16 электрически соединена с корпусом 3 розетки 2 (не показано). Для исключения попадания влаги и пыли в зону соединения кабеля 16 с розеткой 2 на кабеле 16 установлен из легкодеформируемого материала чехол, который контактирует с вкладышем 11.

В вилке 1 коаксиального соединителя установлен контактный штырь 17, который находится в корпусе 18, изготовленном из пружинно-упругого материала, например пружинной стали. На одном торце корпуса 18 вилки 1 выполнена защелка 19, входящая в состав соединительного замкового устройства. Защелка 19 установлена с возможностью захвата замка соединительного замкового устройства. Защелка 19 выполнена в виде сферических секторов 20, внутренний диаметр которых соответствует наружному диаметру сферического выступа 12 розетки 2, при этом каждый сферический сектор 20 установлен на своем пружинном кронштейне 21, каждый из которых закреплен на торце корпуса 18 вилки 1. Кронштейны разделены между собой проточками вдоль образующей до упора 22, размещенного на наружной поверхности корпуса 18. Это позволило получить расходящиеся от центра сферические секторы 20, так как кронштейны 21, как и корпус 18, выполнены из пружинного материала, упругость которого на чертеже показана пунктирной линией. Без сочленения вилки 1 с розеткой 2 каждый сферический сектор 20 расположен на максимальном расстоянии один от другого, а при сочленении вилки 1 с розеткой 2 на минимальном расстоянии.

Для управления соединительным замковым устройством служит установленная с возможностью поступательно-возвратного перемещения относительно корпуса 18 вилки 1 ползушка 23 с ограничителем перемещения и механизмом возврата. Перемещение ползушки 23 ограничено с одной стороны гайкой 24 с контргайками 25, находящимися на резьбовой поверхности корпуса 18 вилки 1, а с противоположной стороны ограничено уступом 26, выполненным на наружной поверхности ползушки 23 с возможностью контактирования при перемещении ползушки 23 относительно розетки 2 с ее отбортовкой 27, с помощью которой и гайки 7 на резьбе 4 корпуса 2 она закреплена на панели 6 прибора. Ограничивает перемещение ползушки 23 упор 22, установленный на наружной поверхности корпуса 18 вилки 1 в зоне основания кронштейна 21 сферических секторов 20. Упор 22 установлен так, что в процессе перемещения ползушки 23 относительно корпуса 18 вилки 1 может взаимодействовать с донышком 28 глухого отверстия 29, изготовленного в корпусе ползушки 23 соосно продольной оси кронштейнов 21 и сферических секторов 20, при этом диаметр глухого отверстия немного превышает наибольший размер расхождения от своей продольной оси сферических секторов 20. Кроме того, ограничивает перемещение ползушки 23 по корпусу 18 вилки 1 выполненное на торце 30 ползушки 23, обращенным к торцу 31 гайки 24, глухое отверстие 32, диаметр которого превышает наибольший диаметр гайки 24, при этом его глубина не превышает половины толщины гайки 24.

Уступ 26, упор 22, глухие отверстия 29 и 32 образуют ограничитель перемещения ползушки 23.

В процессе выведения ползушки 23 из корпуса 3 розетки 2 донышко 31 глухого отверстия 32 упирается в торец гайки 24, что обеспечивает вывод корпуса 18 вилки 1 из розетки 2.

На консольной части 33 ползушки 23 установлен фиксатор замка, который предназначен для фиксации сочлененного состояния вилки 1 с розеткой 2, т.е. в том случае, когда защелка 19 вилки 1 охватывает замок розетки 2 соединительного замкового устройства. Фиксатор выполнен в виде шарикового замка, установленного на консольной части 33 ползушки 23 так, что шарики 34 его охвачены с одной стороны плоской кольцевой пружиной 35, находящейся в кольцевом пазу на консольной части 33 ползушки. Поверхность шариков 34 при сочленении вилки 1 с розеткой 2 и при расположении ползушки 23 в среднем положении контактирует с выпуклой поверхностью сферических секторов 20. Для самоустановки в среднее положение ползушки 23 соединитель снабжен механизмом возврата. Механизм возврата установлен на ползушке 23 и выполнен в виде подпружиненного пружиной 36 шарика 37 с регулировочным винтом 38 в каждом сквозном отверстии в корпусе ползушки 23 и на наружной поверхности корпуса 18 вилки 1 сегментного паза 39, поверхность которого контактирует с поверхностью подпружиненного шарика 37. Пологие края сегментного паза 39 на корпусе 18 вилки 1 при сочленении и расчленении коаксиального соединителя отстоят от самой глубокой точки на поверхности выемки сегментного паза 39 на расстоянии не менее расстояния хода ползушки 23 из среднего положения до ее двух крайних (противоположных) положений в процессе перемещения ползушки 23 по наружной поверхности корпуса 18 вилки 1 во время сочленения и расчленения соединителя с помощью соединительного замкового устройства.

Фиксатор замка для малогабаритных соединителей диаметром (5 мм) может быть выполнен в виде кольцевого выступа 40, установленного на консольной части 33 ползушки 23. Выпуклая часть выступа 40 выполнена с возможностью контактирования с выпуклой поверхностью сферических секторов 20 при положении ползушки 23 в среднем положении на корпусе 18.

Контактный штырь 17, установленный в корпусе 18 вилки 1, находится в изолирующей втулке 41, которая размещена внутри корпуса 18 так, что при сочленении вилки 1 с розеткой 2 контактный штырь 17 входит в контактное гнездо 8 розетки 2, обеспечивая таким образом электрическое соединение кабеля 16 с кабелем 42, центральный (сигнальный) провод 43 которого, например, пайкой соединен с контактным штырем 17, установленным в изолирующей от корпуса 18 вилки 1 втулке 41, а экранирующая оплетка (не показано) кабеля 42 электрически соединена с металлическим корпусом 18 вилки 1.

В процессе сочленения вилки с розеткой 2 для беспрепятственного огибания сферическими секторами 20 сферического выступа 12 замка, расположенного в розетке 2, в корпусе ползушки 23 выполнено глухое отверстие 29, диаметр которого немного больше расстояния между разошедшимися сферическими секторами 20, отклоненными к периферии пружинными кронштейнами 21.

Коаксиальный соединитель работает следующим образом.

Для соединения вилки 1 с розеткой 2, установленной с помощью гайки 7 на резьбе 4, корпус розетки 3 закреплен на панели 6 прибора или соединен только с кабелем 16 (в варианте приборно-кабельном), вилку 1 вставляют в розетку 2. Для этого вставляют ползушку 23 в корпус 3. В процессе углубления ползушки 23 в розетку углубляется контактный штырь 17 вилки 1. Он входит в контактное гнездо 8 розетки 2, это обеспечивает их электрическое соединение. Для надежного удержания вилки 1 в розетке 2 служит соединительное замковое устройство.

При перемещении вилки 1 в розетку 2 торцы сферических секторов 20 защелки 19 начинают упираться в сферический выступ 12 замка розетки 2. В этом случае корпус 18 вилки 1 прекращает движение вперед, а ползушка 23 продолжает углубляться, шарики 34 шарикового замка фиксатора начинают скатываться со сферических поверхностей секторов 20, которые за счет пружинных свойств пружинных кронштейнов 21 расходятся от своего центра к поверхности глухого отверстия 29 в корпусе ползушки 23. В этом случае торцы сферических секторов 20 перестают контактировать с торцом выступа 12, закрепленного на кронштейне 13 розетки 2. Ползушка 23, продвигаясь вглубь корпуса 3 розетки 2, начинает контактировать донышком 28 глухого отверстия 29 с упором 22, установленным на корпусе 18. В результате их взаимодействия ползушка 23 начинает перемещать вглубь розетки 2 вилку 1. Это перемещение продолжается до соприкосновения уступа 26 ползушки 23 с торцом отбортовки 27 корпуса 3 розетки 2. В процессе перемещения ползушки 23 из сегментного паза 39 на корпусе 18 частично выходят шарики 37, подпружиненные пружинами 36 механизмом возврата. Каждый шарик 37 почти выкатывается из сегментного паза 39, при этом шарики сжимают пружины 36, которые упираются в регулировочные винты 38. Пальцы руки освобождаются от ползушки 23, и она сама начинает возвращаться в среднее положение с помощью механизма возврата. Это происходит за счет энергии сжатых пружин 36, которые, распрямляясь, начинают скатывать шарики 37 в середину сегментного паза 39. Таким образом ползушка 23 возвращается в среднее положение. Одновременно с этим шарики 34 фиксатора замка, прижатые плоской кольцевой пружиной 35, начинают накатываться на поверхность сферических секторов 20, в результате чего сферические секторы 20 охватывают выступ 12 розетки 2. Этот процесс заканчивается, когда шарики 34 займут свое положение на вершинах сферических секторов 20. Вилка 1 таким образом фиксируется в розетке 2. Полученное соединение может выдержать усилие на разъединение контактного штыря 17 с контактным гнездом 8 порядка 10 кгс, на которое рассчитывается заделка кабелей 16 и 42 в розетке 2 и вилке 1 соответственно.

Если усилие растяжения кабелей 16 и 42 превысит наперед заданное усилие, например больше 10 кгс, в работу включается фиксатор замка. В этом случае в сторону гайки 24 и контргайки 25 вместе с ними на ползушке 23 начинает перемешаться вилка 1 с кабелем 42 и центральным проводом 43, сферические сектора 20 тоже начинают перемещаться по наружной поверхности сферического выступа 12, это приводит к перемещению шариков 34 в радиальном направлении в сторону плоской кольцевой пружины, разжимая ее при этом. Преодолев усилие плоской кольцевой пружины 35, шарики 34 фиксатора замка своей выступающей частью совместятся с линией поверхности глухого отверстия 29 ползушки 23, сферические секторы 20 выйдут из зацепления со сферическим выступом 12 розетки 2. Это обеспечивает разъединение без разрушения вилки с розеткой 2, что исключает разрыв кабелей 16, 42 в местах их соединения с вилкой 1 и розеткой 2 коаксиального соединителя.

Для разъединения (отпирания) коаксиального соединителя, соединенного соединительным замковым устройством, перемещают пальцами руки ползушку 23 из среднего положения в сторону гайки 24 и контргайки 25 и относительно корпуса 18 вилки 1. В процессе перемещения ползушки 23 шарики 34 фиксатора замка начинают скатываться с поверхности сферических секторов 20 в сторону их пружинных кронштейнов 21. Сферические секторы 20 освобождаются от шарикового замка фиксатора, расходясь от центра, освобождают сферический выступ 12, закрепленный на кронштейне 13, закрепленным во вкладыше 11 розетки 2.

Одновременно с этим происходит частичное удаление (выкатывание) шариков 37 из сегментных пазов 39, шарики 37 начинают выкатываться из глубины сегментного паза 39, расположенного на наружной поверхности корпуса 18 вилки 1, при этом каждая пружина 36 сжимается между шариком 37 и регулировочным винтом 38 механизма возврата. Выводимая из корпуса 3 розетки 2 ползушка 23 вместе с корпусом 18 вилки 1 начинает контактировать с донышком глухого отверстия 32 и тем самым выводить вилку 1 из розетки 2. Такое перемещение заканчивается при полном разъединении вилки 1 с розеткой 32, т.е. контактный штырь 17 выходит полностью из контактного гнезда 8.

Обеспечение длительного соединения сочлененных вилки 1 с розеткой 2, исключающего несанкционированное разъединение, осуществляется следующим образом. Гайку 24 по резьбовой поверхности корпуса 18 перемещают к ползушке 23, находящейся в среднем положении, до касания торцовой поверхности гайки 24 донышка глухого отверстия 23. В этом случае исключается перемещение ползушки 23 в сторону гайки 24. После этого гайку 24 фиксируют контpгайкой 25, перемещая последнюю по резьбовой поверхности до соприкосновения с гайкой 24. При этом исключается перемещение шариков 34 фиксатора в сторону кронштейнов 21. Это исключает освобождения выступа 12 сферическими секторами 20. Все относящееся к фиксатору с шариковым замком, относится и к кольцевому выступу 40 (как варианту фиксатора), выполненному на консольной части 33 ползушки 23 для малогабаритных коаксиальных соединителей.

При уменьшении упругости пружин 36 механизма возврата в корпусе ползушки 23 на резьбе перемещают регулировочный винт 38.

Сущность: замковое устройство коаксиального соединителя выполнено в виде шарового выступа в корпусе розетки и полых шаровых сегментов на пружинных кронштейнах на корпусе вилки, установленных с возможностью контактирования с указанным выступом, а фиксатор секторов выполнен на консоли ползушки. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. КОАКСИАЛЬНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ, содержащий розетку и вилку, в корпусах которых установлены в изоляционных втулках контактное гнездо, например в розетке, а в корпусе вилки контактный штырь, и соединительное замковое устройство, состоящее из накидной гайки, установленной на корпусе вилки, и замка с фиксатором, отличающийся тем, что в соединительном замковом устройстве накидная гайка выполнена в виде ползушки, а замок состоит из сферического выступа, закрепленного на кронштейне в корпусе розетки, и из защелки, выполненной в виде расположенных соосно со сферическим выступом сферических секторов, установленных на корпусе вилки с помощью пружинных кронштейнов с возможностью охвата сферическими секторами сферического выступа, наружный диаметр которого соответствует внутреннему диаметру сферических секторов, фиксатор замка установлен на указанной ползушке с возможностью его контактирования с выпуклой поверхностью сферических секторов при расположении ползушки в среднем положении на корпусе вилки, причем фиксатор замка снабжен механизмом возврата в положение, соответствующее среднему положению ползушки на корпусе вилки, и ограничителем перемещения. 2. Соединитель по п.1, отличающийся тем, что фиксатор замка выполнен в виде шарикового замка, шарики которого с охватывающей их плоской кольцевой пружиной установлены на консольной части ползушки так, что поверхность шариков контактирует с выпуклой поверхностью сферических секторов при нахождении ползушки в среднем положении на корпусе вилки. 3. Соединитель по п.1, отличающийся тем, что фиксатор замка выполнен в виде кольцевого выступа на консольной части ползушки, выпуклая поверхность которого размещена с возможностью контактирования с выпуклой поверхностью сферических секторов при нахождении ползушки в среднем положении на корпусе вилки. 4. Соединитель по п.1, отличающийся тем, что механизм возврата выполнен в виде подпружиненного шарика, установленного в ползушке с возможностью контактирования с сегментным пазом, выполненным на наружной поверхности корпуса вилки. 5. Соединитель по п.1, отличающийся тем, что ограничитель перемещения выполнен в виде уступа, расположенного на наружной поверхности ползушки с возможностью контактирования с отбортовкой корпуса розетки, упора, установленного на наружной поверхности вилки с возможностью контактирования с донышком глухого отверстия, выполненного на внутренней поверхности ползушки, гайки и контргайки, последовательно установленных на резьбовой поверхности, изготовленной на наружной поверхности корпуса вилки, и выполненного на торце ползушки, обращенного к торцу гайки, глухого отверстия, диаметр которого превышает наибольший диаметр гайки, а глубина его не превышает половины толщины гайки.