ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ РАЗЪЕМ Российский патент 2005 года по МПК H01R13/62 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электрическому соединительному разъему, состоящему из двух частей, в одной из которых предусмотрен шток с переключающим устройством и которые выполнены с возможностью отделения друг от друга без приложения внешнего тянущего усилия.

Уровень техники

Из US 3784958 (Н 01 R 13/62, 08.01.1974) известен электрический соединительный разъем, состоящий из двух частей, в одной из которых установлен шток, перемещающийся под действием жидко-текучей среды. Известное устройство сложно в изготовлении.

Из US 4042292 (Н 01 R 13/62, 16.08.1977) известен электрический соединительный разъем, в котором шток перемещается под воздействием рычага. Данные разъемы неудобны в эксплуатации.

Из GB 2288079 (Н 01 R 13/62, 04.10.1995) известен электрический соединительный разъем, в котором шток перемещается под воздействием магнитных сил. Такое устройство сложно в изготовлении.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является описанный в RU 2044376 (Н 01 R 13/62, 20.09.1995) электрический соединительный разъем, состоящий из двух частей, одна из которых выполнена в виде розетки с параллельными друг другу и соединенными с токоподводящим шнуром контактными гнездами, которые предназначены для взаимодействия с соединенными с токоотводящим шнуром контактными штырями второй части разъема, выполненной в виде вилки, при этом одна из указанных частей содержит шток, выполненный с возможностью перемещения через отверстие в указанной части разъема по направлению к другой части. Данное устройство сложно в изготовлении и неудобно в эксплуатации.

Сущность изобретения

Задачей заявленного изобретения является создание электрического соединительного разъема, простого в изготовлении, удобного в эксплуатации и наиболее электробезопасного.

Поставленная задача решается посредством электрического соединительного разъема, состоящего из двух частей, одна из которых выполнена в виде розетки с параллельными друг другу и соединенными с токоподводящим шнуром контактными гнездами, которые предназначены для взаимодействия с соединенными с токоотводящим шнуром контактными штырями второй части разъема, выполненной в виде вилки, при этом одна из указанных частей содержит шток, выполненный с возможностью перемещения через отверстие в указанной части разъема по направлению к другой части, в котором согласно изобретению, шток снабжен переключающим устройством с храповым механизмом, обеспечивающим два фиксированных осевых положения штока.

Целесообразным является то, что шток установлен в вилке, переключающее устройство с храповым механизмом содержит корпус, установленный между двумя торцевыми стенками вилки, причем стенка, в которой расположены контактные штыри, выполнена с отверстием под шток и подпружинена, причем указанная стенка выполнена с возможностью перемещения внутрь вилки при взаимодействии с другой частью разъема на величину, необходимую для переключения храпового механизма, при этом корпус выполнен в виде полого цилиндра, один конец которого упирается в неподпружиненную торцевую стенку, а другой конец имеет внутренний диаметр, обеспечивающий перемещение штока.

Предпочтительным является то, что шток установлен в вилке, переключающее устройство с храповым механизмом содержит корпус с буртиком, один конец корпуса выполнен глухим и выступает из торцевой стенки вилки на величину, необходимую для переключения храпового механизма, а другой конец корпуса имеет внутренний диаметр, обеспечивающий перемещение штока, при этом в стенке вилки, из которой выступают контактные штыри, выполнено отверстие под шток и между этой стенкой и буртиком размещена пружина.

Также предпочтительным является то, что шток установлен в розетке, переключающее устройство с храповым механизмом содержит корпус, установленный между двумя торцевыми стенками розетки, одна из стенок розетки, в которой расположены контактные гнезда, выполнена с отверстием под шток и подпружинена, при этом указанная стенка выполнена с возможностью перемещения внутрь розетки при взаимодействии с другой частью разъема на величину, необходимую для переключения храпового механизма, причем корпус выполнен в виде полого цилиндра, один конец которого упирается в неподпружиненную торцевую стенку, а другой конец имеет внутренний диаметр, обеспечивающий перемещение штока.

Перечень фигур чертежей

Изобретение поясняется чертежами, на которых схематично представлены:

фиг.1 - разрез переключающего устройства, шток занимает фиксированное осевое положение, в котором он максимально выдвинут;

фиг.2 - разрез переключающего устройства в момент переключения;

фиг.3 - разрез переключающего устройства, шток занимает фиксированное осевое положение, в котором большая его часть утоплена внутрь корпуса;

фиг.4 - элементы переключающего устройства с храповым механизмом;

фиг.5 - элементы храпового механизма в рабочем положении;

фиг.6 - развернутый вид части корпуса, в которой выполнены пазы;

фиг.7 - поперечный разрез по линии А-А, согласно фиг.6;

фиг.8 - элемент зубчатой поверхности штока и элемент втулки храпового механизма в начальный момент взаимодействия;

фиг.9 - элемент втулки храпового механизма в момент перемещения из одного фиксированного осевого положения в другое;

фиг.10-12 - электрический соединительный разъем с установленным внутри вилки переключающим устройством и подпружиненной торцевой стенкой вилки;

фиг.13-14 - предпочтительный вариант электрического соединительного разъема с установленным внутри вилки переключающим устройством и выступающим из торцевой стенки вилки концом корпуса переключающего устройства;

фиг.15-17 - электрический соединительный разъем с установленным внутри розетки переключающим устройством и подпружиненной торцевой стенкой розетки.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Основным узлом переключающего устройства, используемого в разъеме, является храповой механизм.

Переключающее устройство представлено на фиг.1 и состоит из штока 1, корпуса 2, храпового механизма 3, представленного схематично, и спиральной пружины сжатия 4.

Корпус 2 выполнен в виде полого цилиндра, один конец которого выполнен глухим. Внутри этой части цилиндра помещена указанная пружина сжатия 4, которая одним своим концом упирается в глухой конец корпуса 2, а другим концом подпирает нижнюю часть храпового механизма 3. Другой конец корпуса 2 переключающего устройства имеет внутренний диаметр, обеспечивающий перемещение штока 1.

Переключающее устройство может пребывать в одном из двух своих фиксированных осевых положений. В одном фиксированном осевом положении шток 1 максимально выдвинут из корпуса переключающего устройства (фиг.1). Во втором фиксированном осевом положении (фиг.3) большая часть штока 1 утоплена в корпус 2 переключающего устройства, другими словами, шток 1 укорочен относительно торца корпуса 2 на некоторую величину h. Переход из одного фиксированного положения в другое осуществляется посредством воздействия на шток 1. При этом шток 1 утапливается в корпус 2 переключающего устройства на величину g (фиг.2) ниже уровня второго фиксированного положения, после чего переключающее устройство переходит в устойчивое положение, противоположное предыдущему. Таким образом, при периодическом воздействии на шток 1, в частности нажатии, каждое из указанных фиксированных осевых положений устанавливается через раз. При переходе из максимально выдвинутого положения в положение, в котором большая часть штока 1 утоплена внутрь корпуса 2 под воздействием внешнего усилия, прикладываемого к штоку 1, происходит процесс накопления энергии пружиной 4, которая необходима для срабатывания переключающего устройства.

Усилие, с которым шток 1 выдвигается в свое крайнее положение, определяется жесткостью пружины 4. Это же усилие необходимо преодолеть, чтобы осуществить процесс переключения. Переключающее устройство оснащено храповым механизмом. Существует большое число возможных вариантов конструкции храпового механизма, реализующего указанную выше функцию. На фиг.4, 5, 6 и 7 представлен один из таких возможных вариантов.

На внутреннем участке корпуса 2 переключающего устройства выполнены чередующиеся пазы различной длины, а торцы стенок между ними имеют клинообразную форму (см. фиг.6). В корпусе 2 установлен храповой механизм 3, содержащий подпружиненную посредством упругого элемента втулку 5, на наружной поверхности которой выполнены выступы 6 прямоугольной формы, входящие в чередующиеся пазы (10, 11) различной длины, выполненные на внутреннем участке корпуса 2, причем выступающие за торец втулки 5, по направлению к штоку 1, участки 7 выступов 6 имеют клинообразную форму, в частности в виде косого среза, образующего наклонную поверхность. Расположенный внутри корпуса 2 конец штока 1 имеет форму цилиндра диаметром f и оснащен выступами 8 в боковом направлении, входящими в мелкие, выполненные специально для выступов 8 пазы 12 на внутреннем участке корпуса 2 и обеспечивающими поступательное перемещение штока 1 вдоль корпуса 2. Расположенный внутри корпуса 2 торец штока 1 имеет зубчатую поверхность и зубья 9 выполнены V-образной формы и предназначены для взаимодействия с выступами 6 втулки 5 храпового механизма 3 (см. фиг.4). Втулка 5 выполнена с возможностью поступательного перемещения вдоль корпуса, а также с возможностью поворота при выходе выступов 6 из пазов одной длины, с целью введения втулки 5 в пазы другой длины посредством воздействия на выступы 6 втулки 5, зубьями 9 на торце штока 1, а также пружины 4 на втулку и посредством формы торцов стенок между пазами, т.е. для смены одного фиксированного осевого положения штока другим. Втулка 5 имеет тот же диаметр, что и расположенный внутри корпуса 2 конец штока 1 (фиг.4).

Втулка 5 снабжена в центральной части выступом 13 а в противоположной ей центральной части штока 1 выполнено глухое отверстие 14, причем выступ втулки выполнен с возможностью введения его в соответствующее отверстие штока. Назначение выемки 14 и выступа 13 состоит в том, чтобы центрировать между собой втулку 5 и шток 1.

На фиг.5 показано основное рабочее положение двух узлов: штока 1 и втулки 5 храпового механизма внутри верхней части корпуса переключающего устройства - в области расположения пазов.

Часть корпуса 2 переключающего устройства с продольными пазами на внутренней поверхности корпуса 2 также является частью храпового механизма. На фиг.6 представлен развернутый вид этой части, на фиг.7 - поперечный разрез указанной части по линии А-А. Для лучшего понимания эта часть разделена на две области: область 14 (заштрихованная часть фиг.6) соответствует минимальному внутреннему диаметру корпуса 2 переключающего устройства, который равен величине f+#. Величина # является достаточно малой, позволяющей элементам храпового механизма с диаметром f без заметного люфта и трения двигаться внутри верхней части корпуса вдоль его осевой линии. На поперечном разрезе по линии А-А (см. фиг.7) эта поверхность также обозначена позицией 14. Нижняя не заштрихованная часть, обозначенная позицией 15 на фиг.6, соответствует максимальному внутреннему диаметру (фиг.7 позиция 15), который равен величине f+2e+#. На стыке двух этих областей расположены продольные, параллельные главной оси корпуса, пазы трех типов (фиг.6): длинные глубокие 10, короткие глубокие 11 и длинные мелкие 12 (на фиг.7 глубокий паз также обозначен позицией 10, мелкий паз - позицией 12, глубина мелких пазов соответствует позиции 16). В глубокие пазы 10 и 11 (фиг.6) могут входить выступы 6 втулки 5. По мелким пазам 12, а также по всем глубоким скользят выступы 8 штока 1. Шток 1 выполнен с возможностью перемещения только вдоль осевой линии корпуса 2 переключающего устройства, а выступы 8 (фиг.4), скользящие в пазах 10, 11, 12 (фиг.6), не позволяют штоку 1 проворачиваться вокруг своей оси, а также предотвращают выдавливание штока 1 из корпуса 2.

Втулка 5 (фиг.4), когда ее выступы 6 расположены в глубоких коротких 11 или глубоких длинных пазах 10, что соответствует фиксированным осевым положениям переключающего устройства, также зафиксирована от проворота вокруг своей оси и в данном случае может перемещаться только вдоль оси. Однако, если втулка 5 под воздействием штока выходит из пазов и оказывается в области 15 (фиг.6), она получает возможность вращения вокруг своей оси, т.к. внутренний диаметр этой части корпуса 2 переключающего устройства больше f+2e.

Пружина 4, находящаяся в нижней части корпуса 2, постоянно подпирает снизу втулку 5, обеспечивая таким образом работоспособность храпового механизма.

Ниже рассматривается работа храпового механизма на примере перехода переключающего устройства из одного фиксированного осевого положения, в котором шток 1 выдвинут максимально (фиг.1), в другое фиксированное осевое положение, в котором большая часть штока 1 утоплена внутрь корпуса 2 (фиг.3). Для этого необходимо надавить на шток с усилием, превышающим сопротивление пружины. Для данного случая на фиг.8 показано взаимодействие элементов храпового механизма в одном глубоком длинном пазу 10, в то время как эти же процессы происходят одновременно во всех четырех подобных пазах.

На фиг.8 обозначены: 6 - выступ втулки 5; 8 - выступ в боковом направлении на штоке 1; 9 - зуб на торцевой поверхности штока 1; 10 - глубокий длинный паз; 11 - глубокий короткий паз; 17 - направление усилия, прикладываемого к штоку 1, и направление его перемещения; 18 - участок соприкосновения наклонной поверхности зуба 9 на торцевой поверхности штока 1 и наклонной поверхности выступа 6 втулки 5; 19 - наклонная поверхность торца стенки между пазами, 20 - направление движения выступа 6 втулки 5 и, соответственно, самой втулки 5.

На линии 21 (фиг.9) вследствие воздействия на шток 1 - с одной стороны, и давления пружины на втулку 5 - с другой, а также взаимодействия двух наклонных поверхностей зуба 9 на торцевой поверхности штока 1 и выступа 6 втулки 5 возникает результирующее усилие, одна из составляющих которой направлена вниз и выталкивает выступ 6 из паза 10, а другая составляющая направлена на боковую внутреннюю стенку паза, которая фиксирует втулку в этой части корпуса от проворота. Однако, как только выступ 6 выйдет из паза 10, в результате воздействия на шток, проворот втулки вокруг своей оси станет возможным. При этом наклонная часть выступа 6 втулки 5 соскальзывает с наклонной поверхности зуба 9 штока 1 и далее продолжает перемещаться по наклонной поверхности 19 (фиг.9) под воздействием одной только пружины 4, как показано линией 21, до введения в глубокий короткий паз, где и останавливается. Таким образом обеспечивается фиксированное осевое положение, в котором большая часть штока 1 утоплена внутрь корпуса 2. Позициями 21, 22, 23 на фиг.9 показана последовательность перемещения выступа 6 втулки 5 из глубокого длинного паза 10 в короткий. При этом втулка провернется вокруг своей оси на 90 градусов.

Для перевода переключающего устройства в другое фиксированное осевое положение необходимо проделать ту же последовательность операций: надавить на шток 1 и вывести, таким образом, выступ 6 втулки 5 из глубокого короткого паза 11. Далее выступ 6 втулки 5 переместится в очередной паз, в данном случае - длинный, что обеспечит под действием пружины перемещение штока 1 в максимально выдвинутое положение. Переключающее устройство перейдет во второе фиксированное осевое положение.

Согласно одному из предпочтительных вариантов (фиг.10) в электрическом соединительном разъеме переключающее устройство установлено в вилке, при этом корпус 2 переключающего устройства установлен между двумя торцевыми стенками, а одна из стенок 24, в которой расположены контактные штыри 25, выполнена с возможностью перемещения внутрь вилки и подпружинена. Пружина 26 охватывает снаружи корпус 2 и одним торцом упирается в подпружиненную стенку, а другим - в противоположную ей стенку.

Смена одного фиксированного осевого положения штока другим осуществляется следующим образом. В соответствии с фиг.10, шток 1 находится в максимально выдвинутом положении, т.е. выступы 6 втулки 5 (фиг.4) находятся в глубоких длинных пазах 10 (фиг.6). При введении вилки в розетку, контактные гнезда 27 розетки принимают контактные штыри вилки и далее по мере введения контактных штырей 25 в контактные гнезда 27 шток 1 упирается в стенку розетки и перемещается внутрь корпуса 2. По мере перемещения штока 1 стенка 24 соприкасается с розеткой и перемещается внутрь вилки, соответственно выступы 6 втулки 5 под действием зубьев 9, выполненных на торце штока 1, перемещаются вдоль глубоких длинных пазов 10 по направлению к торцам стенок между пазами. В соответствии с фиг.11, перемещение стенки 24 внутрь вилки и соответственно штока 1 внутрь корпуса 2 осуществляется до тех пор, пока выступы 6 втулки 5 (фиг.4) не выйдут из глубоких длинных пазов 10 и под действием пружины 4 не займут свое положение в глубоких коротких пазах 11. При этом шток 1 может быть полностью утоплен в корпус 2 и подпружиненная стенка 24 может занимать соответствующее положение (фиг.11). Затем с вилки снимается усилие и шток 1 выдвигается из корпуса 2 так, что большая часть штока остается утопленной внутри корпуса. При этом стенка 24 остается прижатой к стенке розетки (фиг.12).

Для отсоединения вилки от розетки необходимо нажать на вилку по направлению к розетке и процесс смены одного фиксированного осевого положения штока другим осуществляется в обратном порядке, что приводит к выталкиванию вилки из розетки.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом (фиг.13) в электрическом соединительном разъеме переключающее устройство установлено в вилке, при этом на корпусе 2 переключающего устройства выполнен буртик 28 и в торцевой стенке выполнено отверстие, из которого выступает глухой конец корпуса 2 на величину, необходимую для переключения храпового механизма, а другой конец корпуса 2 имеет внутренний диаметр, обеспечивающий перемещение штока 1, при этом в стенке вилки, из которой выступают контактные штыри 25, выполнено отверстие под шток 1 и между этой стенкой и буртиком 28 размещена пружина 26.

Смена одного фиксированного осевого положения штока 1 другим осуществляется следующим образом. В соответствии с фиг.13, большая часть штока 1 утоплена внутри корпуса 2, т.е. выступы 6 втулки 5 (фиг.4) находятся в глубоких коротких пазах 11 (фиг.6), и контактные штыри 25 вилки введены в контактные гнезда 27 розетки, при этом шток 1 упирается в розетку.

При нажатии на выступающий из торцевой стенки вилки глухой конец корпуса 2, указанный корпус 2 перемещается по направлению к розетке, а шток 1 остается неподвижным. По мере перемещения корпуса 2 выступы 6 втулки 5 при взаимодействии с зубьями 9, выполненными на торце штока 1, перемещаются вдоль глубоких коротких пазов 11 по направлению к торцам стенок между пазами. Воздействие на глухой конец корпуса 2 осуществляется до тех пор, пока выступы 6 втулки 5 (фиг.4) не выйдут из глубоких коротких пазов 11 и под действием пружины 4 не займут свое положение в глубоких длинных пазах 10. При этом шток 1 займет фиксированное осевое положение, в котором он максимально выдвинут из корпуса 2 (фиг.14) и вытолкнет вилку из розетки.

Для присоединения вилки к розетке необходимо нажать на вилку по направлению к розетке и процесс смены одного фиксированного осевого положения штока другим осуществляется в обратном порядке и это приводит к тому, что шток 1 занимает положение, в котором большая его часть утоплена внутри корпуса 2, а контактные штыри 25 вилки введены в контактные гнезда 27 розетки.

Согласно одному предпочтительному варианту (фиг.15), в электрическом соединительном разъеме переключающее устройство установлено в розетке, при этом корпус 2 переключающего устройства установлен между двумя торцевыми стенками, а одна из стенок 29, в которой расположены контактные штыри 25, выполнена с возможностью перемещения внутрь розетки и подпружинена. Пружина 26 охватывает снаружи корпус 2 и одним торцом упирается в подпружиненную стенку 29, а другим - в противоположную ей стенку.

Смена одного фиксированного осевого положения штока другим осуществляется следующим образом. В соответствии с фиг.15, большая часть штока 1 утоплена внутри корпуса 2, т.е. выступы 6 втулки 5 (фиг.4) находятся в глубоких коротких пазах 11 (фиг.6). Контактные штыри 25 вилки введены в контактные гнезда 27 розетки и торцевая стенка вилки соприкасается с подпружиненной стенкой 29 розетки. Соответственно, выступы 6 втулки 5 под действием зубьев 9, выполненных на торце штока 1, перемещаются вдоль глубоких коротких пазов 11 по направлению к торцам стенок между пазами. В соответствии с фиг.16 перемещение стенки 29 внутрь вилки и, соответственно, штока 1 внутрь корпуса 2 осуществляется до тех пор, пока выступы 6 втулки 5 (фиг.4) не выйдут из глубоких коротких пазов 11 и под действием пружины 4 не займут свое положение в глубоких длинных пазах 10. При этом шток 1 может быть полностью утоплен в корпус 2 и подпружиненная стенка 29 может занимать соответствующее положение (фиг.16). Как только выступы 6 втулки 5 займут свое положение в глубоких длинных пазах 10, шток 1 займет при этом фиксированное осевое положение, в котором он максимально выдвинут из корпуса 2 и вытолкнет вилку из розетки (фиг.17).

Для присоединения вилки к розетке необходимо нажать на вилку по направлению к розетке и процесс смены одного фиксированного осевого положения штока другим осуществляется в обратном порядке.

Аналогичным образом, с учетом раскрытия изобретения в описании, специалистом в данной области могут быть получены, выполнены другие варианты изобретения, которые охватываются формулой изобретения.

Изобретение относится к области электротехники. Электрический соединительный разъем состоит из двух частей, одна из которых выполнена в виде розетки с параллельными друг другу и соединенными с токопроводящим шнуром контактными гнездами, которые предназначены для взаимодействия с соединенными с токоотводящим шнуром контактными штырями второй части разъема, выполненной в виде вилки. Одна из указанных частей разъема содержит шток, выполненный с возможностью перемещения через отверстие в указанной части разъема по направлению к другой части. Шток снабжен переключающим устройством с храповым механизмом, обеспечивающим два фиксированных осевых положения штока. Технический результат - упрощение изготовления, повышение удобства в эксплуатации и электробезопасности. 3 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Электрический соединительный разъем, состоящий из двух частей, одна из которых выполнена в виде розетки с параллельными друг другу и соединенными с токоподводящим шнуром контактными гнездами, которые предназначены для взаимодействия с соединенными с токоотводящим шнуром контактными штырями второй части разъема, выполненной в виде вилки, при этом одна из указанных частей содержит шток, выполненный с возможностью перемещения через отверстие в указанной части разъема по направлению к другой части, при этом шток снабжен переключающим устройством с храповым механизмом, обеспечивающим два фиксированных осевых положения штока.2. Разъем по п.1, отличающийся тем, что шток установлен в вилке, переключающее устройство с храповым механизмом содержит корпус, установленный между двумя торцевыми стенками вилки, причем стенка, в которой расположены контактные штыри, выполнена с отверстием под шток и подпружинена, причем указанная стенка выполнена с возможностью перемещения внутрь вилки при взаимодействии с другой частью разъема на величину, необходимую для переключения храпового механизма, при этом корпус выполнен в виде полого цилиндра, один конец которого упирается в неподпружиненную торцевую стенку, а другой конец имеет внутренний диаметр, обеспечивающий перемещение штока.3. Разъем по п.1, отличающийся тем, что шток установлен в вилке, переключающее устройство с храповым механизмом содержит корпус с буртиком, один конец корпуса выполнен глухим и выступает из торцевой стенки вилки на величину, необходимую для переключения храпового механизма, а другой конец корпуса имеет внутренний диаметр, обеспечивающий перемещение штока, при этом в стенке вилки, из которой выступают контактные штыри, выполнено отверстие под шток и между этой стенкой и буртиком размещена пружина.4. Разъем по п.1, отличающийся тем, что шток установлен в розетке, переключающее устройство с храповым механизмом содержит корпус, установленный между двумя торцевыми стенками розетки, одна из стенок розетки, в которой расположены контактные гнезда, выполнена с отверстием под шток и подпружинена, при этом указанная стенка выполнена с возможностью перемещения внутрь розетки при взаимодействии с другой частью разъема на величину, необходимую для переключения храпового механизма, причем корпус выполнен в виде полого цилиндра, один конец которого упирается в неподпружиненную торцевую стенку, а другой конец имеет внутренний диаметр, обеспечивающий перемещение штока.