БЕСПАЯНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК H01R4/24 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при формировании непаеных электрических соединений проводов.

Известен соединитель проводов, имеющий корпус и крышку с ребрами, которые входят в защелку на корпусе, установленную перпендикулярно направлению движения крышки относительно корпуса при сборке крышки и корпуса [1]
Недостатком описанного соединения является низкая эффективность его эксплуатационных показателей.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является беспаяный электрический соединитель проводов, содержащий полый корпус, крышку, при этом на крышке выполнен вертикальный выступ, а на корпусе -вертикальный паз, кроме того, корпус имеет множество продольных взаимно перпендикулярных каналов для проводов, выполненных в водной части и сообщающихся с усеченной конической полостью, причем корпус выполнен по меньшей сере с одной канавкой, выполненной поперек каналов для проводов в данной части полости, стенки корпуса расходятся к донной части корпуса, а стенки крышки выполнены расходящимися к открытому ее торцу. Соединительный элемент расположен на крышке, который при замыкании проводов разрезает их изоляцию. Крышка и корпус выполнены из поликарбоната и они телескопически соединяются в суженной части корпуса [2]
Недостатком описанного соединителя являются низкие эксплуатационные качестве его из-за того, что в раскрытом положении, когда крышка поднята по отношению к корпусу, т.е. соединяемые провода разомкнуты, крышка надежно удерживается, что создает сложности при сращивании проводов и транспортировке.

Технический эффект, ожидаемый от использования изобретения заключается в улучшении эксплуатационных качеств соединителя проводов, а также его удешевления. Также данным изобретением решается задача влияющая на эксплуатационные качестве соединения проводов это его прозрачность и гидрофобность.

Технический эффект достигается тем, что в беспаяном электрическом соединителе, содержащем полый корпус с продольными взаимно перпендикулярными каналами для проводов, выполненными в водной части и сообщающимися с усеченной конической полостью, и по меньшей мере одной канавкой, расположенной поперек них, стенки корпуса выполнены расходящимися к донной его части, крышку с выступами с торцевой и боковой расходящейся стенками, причем выступы разнесены по периферии боковой стенки, и соединительный элемент, размещенный на внутренней поверхности торцевой стенки крышки, корпус и крышка выполнены с взаимодействующими между собой по крайней мере с одним радиально выступающим направляющим выступом и пазом, причем направляющий выступ в поперечном сечении имеет форму трапеции по всей своей длине, а паз выполнен в виде V-образной усеченной выемки, при этом между днищем паза и торцем выступа при взаимодействии их стенок сохраняется постоянный зазор и тем, что радиально выступающий направляющий выступ выполнен на корпусе, а паз на крышке, а также тем, что радиально выступающий направляющий выступ выполнен на крышке, а паз на корпусе и тем, что корпус выполнен из полупрозрачного стойкого к растворителям, гидрофобного упругого полимерного материала и тем, что в качестве полимерного материала использовали полиолефин и тем, что в качестве полиолефина использован полипропилен и может достигаться тем, что два направляющих выступа выполнены на корпусе и расположены радиально по отношению друг к другу, а два паза на наружной поверхности крышки соответственно, а также тем, что соединительный элемент выполнен U-образной формы и имеет пару параллельных пластин, каждая из которых имеет пазы для размещения проводов.

На фиг. 1 представлены общий вид соединителя проводов, по настоящему изобретению, показывающий корпус и крышку в разобранном состоянии; на фиг. 2 - вид сбоку на соединитель, изображенный на фиг. 1. с крышкой, расположенной на корпусе; на фиг. 3 вертикальный разрез 3-3 на фиг. 2; на фиг. 4 продольный разрез по 4-4 на фиг. 2; на фиг. 5 схематический вид, иллюстрирующий клиновые, замковые поверхности направляющих выступов корпуса и паза крышки.

Описание настоящего изобретения будет сделано со ссылками на чертежи, где цифровые позиции указывают на элементы, одинаковые для разных фигур чертежей.

Соединитель проводов /фиг. 1/ содержит изолирующий корпус 1 и изолирующую крышку 2. Проводящий соединительный элемент 3 в общем U-образной формы /фиг. 3/ расположен на крышке 2 для обеспечения хорошего электрического контакта между парой проводов смещением изоляции.

Корпус 1 содержит несколько продольных, рядом расположенных трубчатой формы проводоподводящих каналов 4, выполненных во вводной части 5. Каналы 4 начинаются в конце вводной части 5 корпуса 1 и входят в корпусную часть 6, превращаясь в каналы 7 для проводов /фиг. 3 и 4/. Внутри корпусная часть 6 имеет полость 8, сообщающуюся с каналами 7, причем в основании полости выполнены глубокие канавки, расположенные поперек каналов 7, для приема параллельных с глубокими вырезами пластин соединительного элемента 3. Полость 8 имеет обычно форму усеченного конуса от отверстия в верхней части корпусной части 6 до каналов 7 для проводов, и образована внутренними поверхностями стенки корпуса, которые расположены под углом около 6^o к оси конической полости.

Элементы стенки корпуса, образующие полость 8, имеют опорную поверхность 9 для крышки 2 с выступами 10, располагающимися в полости 8, при размещении крышки 2 на корпусе 1 в раскрытом положении. Выступы выполнены так, что расходятся от свободной кромки боковой стенки крышки. Этим выступы создают силы сопротивления, направленные навстречу друг другу в процессе установки выступов в полости при сборке соединителя проводов. Выступы располагаются параллельно внутренней поверхности стенки корпуса. Поверхность 9 и поверхность 11 края крышки 2 служат для создания силы, которая расширяет отверстие в полости при вхождении большей по размеру крышки, когда корпус 1 и крышка 1 собираются для сращивания нескольких вставленных проводов.

Поверхности стенки корпуса 1 имеют пару направляющих выступов 12, которые радиально выступают над внутренней поверхностью стенки на одинаковую высоту по всей длине и, как показано на чертежах, расположены напротив поперечных канавок 13. Направляющие выступы 12 имеют сходящиеся боковые поверхности, так что образуют V-образную или трапециидальную форму поперечного сечения для вхождения в соответствующие пазы. Корпус 1 отливается предпочтительно из эластичного полимерного материала, который целесообразно выполнить полупрозрачным, стойким к растворителям, гидрофобным и упругим, с хорошим пределом прочности на разрыв и достаточно растяжимым, допускающим по крайней мере от 10 до 20% удлинение. Предпочтительным материалом с этими качествами является полиолефин, например, полипропилен, который менее дорогой, чем поликарбонат.

Крышка 2, на которой располагается соединительный элемент 3, может быть также выполнена из полиолефина, например, полипропилена. Крышка 2 включает торцевую стенку 14 и коническую боковую стенку 15. На свободных кромках боковой стенки 15 с противоположных сторон находится пара выступов 16. Выступы 16 расходятся от свободных кромок боковой стенки 15 и обычно располагаются параллельно внутренней поверхности стенки корпуса 1. Выступы 16, как показано на чертежах, входят в пространство между пластинами U-образного соединительного элемента 3. Когда крышка размещена на корпусе в раскрытом положении, выступы 16 располагаются внутри полости 8.

Крышка, как видно из чертежей, имеет паз, который взаимодействует с направляющим выступом 12, расположенным вдоль внутренней поверхности корпуса 1, образующей полость 8. Крышка 2 также имеет кольцевой выступ 17 возле скошенного края боковой стенки 15. Кольцевой выступ 17 взаимодействует со стенками корпуса, когда крышка располагается в полости 8 в положении, при котором провода замкнуты, и препятствует смещению крышки, когда соединение находится под действием температурных изменений, легких ударов и других внешних воздействий.

Соединительный элемент 3 выполнен из электропроводящего вязкого металла. Металл является предпочтительно сплавом, который бы имел до 10% удлинение до разрыва и предел текучести между 415 и 550 МПа /60 или 80 тысяч фунтов на квадратный дюйм/. Например, сплав меди толщиной около 4 мм /0,0159 дюйма/, такой как латунь 260 для патронов с твердостью 3/4 или НО/3. Соединительный элемент 3 удерживается внутри крышки 2 шипами с расположенными наружу концами в внедренными в материал ножек /см. фиг. 3/. Соединительный элемент 3 обычно имеет U-образную с двумя параллельными пластинами, которые имеют U-образные вырезы 18 для размещения проводов, снятия изоляции при сращивании проводов и для образования упругого электрического контакта с соединяемыми проводами. Пластины соединительного элемента 3 параллельны и отстоят на расстояние 1,27 мм /0,05 дюйма/. В каждой пластине вырезы 18 для размещения проводов выполнены на расстоянии 3,2 мм /0,126 дюйма/ между собой. Между вырезами 18 расположен промежуточный вырез, который обеспечивает большую податливость соединительного элемента. Вырезы 18 первоначально имеют размер 0,29 мм /0,0115 дюйма/ между параллельными поверхностями, определяющими вырезы 18.

Направляющие выступы 18 и пазы 19, детально показанные на фиг. 4 и 5, подогнаны друг к другу по всей длине, чтобы ограничить смещение сборки соединителя. Пластины соединительного элемента 3 расположены параллельно поперечным канавкам 13, что обеспечивается, как показано на чертежах, расположением направляющих выступов в пазах при помещении крышки на корпус.

Подгонка размеров направляющих выступов и пазов обеспечивает конструкцию замка настоящего изобретения. Каждый выступ 16 крышки имеет паз 19 в форме трапеции сужающийся ко дну, который отлит таким образом, что глубина паза постоянна по всей длине от кольцевого выступа 20 до края выступа 16. Корпус 1 имеет направляющие выступы 12 в форме трапеции, отлитые на внутренней поверхности стенки, образующей полость 8, причем направляющие выступы 12 расположены на одной линии с пазами 19. Направляющие выступы 12 радиально выступают и по всей длине имеют постоянный размер от поверхности стенки. Пазы 19 имеют одинаковое поперечное сечение по длине от нижней части кольцевого выступа 20 до края выступа 16. Направляющему выступу 12 и пазу 19 придают такие размеры, что их сходящиеся стенки теоретически создают поверхностный контакт /см. фиг. 4 и 5/. Сходящиеся стенки и угол схождения создают поверхностную силу между стенками, которая вызывается упругими силами, создаваемыми выступами 16. Эти силы создаются при отклонении выступов 16 и являются достаточными, чтобы удерживать направляющие выступы и пазы вместе. Когда возникает усилие отрыва крышки от корпуса или усилие, вызванное перекосом крышки, упругие силы, действующие на направляющие выступы, возрастают и поверхностные силы между сужающимися стенками направляющих выступов и пазов тоже возрастают. Это возрастание поверхностных сил приводит к росту фрикционных сил, которые препятствуют подъему крышки или ее смещению.

Направляющий выступ 12 не должен касаться дна паза 19, а край выступа 16 не должен касаться внутренней поверхности стенки полости. Если эти условия выдерживаются, то сила, необходимая для выхода крышки из корпуса, возрастает до расчетной величины, которая будет выше по сравнению с силой в конструкции без клиновой конфигурации выступов и пазов. Величина силы сопротивления перемещению определяется углом конусности. Эта характеристика скольжения V-образных желобов известна студентам инженерных специальностей см. стр. 3-29 "Marks Standard Handbook for Mechanical Engineers, Ninth Edition" опубл. в 1986 г. подготовлена и издана R.R. Donnely Sons Company for McGraw-Hill.

Меньший угол создает большую силу между коническими стенками. Однако, с другой стороны, меньший угол обуславливает большие отклонения при размещении направляющего выступа в пазу из-за непостоянства ширины направляющего выступа /или паза/ ввиду наличия технологических допусков. Так как важно, чтобы дно паза не касалось направляющего выступа, а край выступа не касался внутренней поверхности стенок, образующих полость, то глубина паза может меняться только в определенных пределах. Наиболее целесообразным в данной заявке считается угол α 6^o. Вследствие этого требуемое усилие извлечения возрастает в 4,8 раза, и изменение ширины направляющего выступа на 0,025 мм /0,001 дюйма/ приводит к изменению заглубления направляющего выступа в паз на 0,13 мм /0,005 дюйма/. Это представляет собой значительное усовершенствование изделия при достижимых технологических допусках.

Настоящим изобретением создается улучшенный, обеспечивающий хороший электрический контакт соединитель, который состоит из корпуса и крышки с соединительным элементом, причем корпус и крышка оборудованы смыкающимися направляющими выступами и пазами. Крышка снабжена пазом, хотя возможно, чтобы на крышке был направляющий выступ, но тогда направляющий паз размещался бы на стенке корпуса, образующей полость, и толщина стенки корпуса была бы очень тонкой в месте расположения паза, что могло бы привести к поломке, если соединитель использовать в холодном климате.

Сущность изобретения: беспаяный соединитель проводов имеет корпус и крышку, на которых расположены соосные радиальные конические направляющий выступ и паз, при этом между днищем паза и торцом выступа при взаимодействии их стенок сохраняется постоянный зазор. 7 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. Беспаяный электрический соединитель, содержащий полый корпус с продольными взаимно параллельными каналами для проводов, выполненными в вводной части и сообщающихся с усеченной конической полостью, и по меньшей мере одной канавкой, расположенной поперек них, причем стенки корпуса выполнены расходящимися к донной его части, крышку с выступами с торцевой и боковой расходящейся стенками, причем выступы разнесены по периферии боковой стенки, и соединительный элемент, размещенный на внутренней поверхности торцевой стенки крышки, отличающийся тем, что корпус и крышка выполнены с взаимодействующими между собой по крайней мере одним радиально выступающим направляющим выступом и пазом, причем направляющий выступ в поперечном сечении имеет форму трапеции по всей своей длине, а паз выполнен в виде V-образной усеченной выемки, при этом между днищем паза и торцом выступа при взаимодействии их стенок сохраняется постоянный зазор. 2. Соединитель по п.1, отличающийся тем, что радиально выступающий направляющий выступ выполнен на корпусе, а паз на крышке. 3. Соединитель по п.1, отличающийся тем, что радиально выступающий направляющий выступ выполнен на крышке, а паз на корпусе. 4. Соединитель по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из полупрозрачного стойкого к растворителям гидрофобного упругого полимерного материала. 5. Соединитель по п.4, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала использован полиолефин. 6. Соединитель по п.5, отличающийся тем, что в качестве полиолефина используют полипропилен. 7. Соединитель по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что два направляющих выступа выполнены на корпусе и расположены радиально по отношению друг к другу, а два паза на наружной поверхности крышки соответственно. 8. Соединитель по п.1, отличающийся тем, что соединительный элемент выполнен U-образным и имеет пару параллельных пластин, каждая из которых имеет пазы для размещения проводов.