СИСТЕМНЫЙ ШТЕКЕРНЫЙ РАЗЪЕМ Российский патент 2014 года по МПК H01R13/518 

Системный штекерный разъем, образованный первой удерживающей рамкой, в которой в отдельных штекерных модулях установлены электрические контакты, причем рамка защищена от воздействия окружающей среды окружающим корпусом, и предусмотренный для контакта со штекерными модулями, установленными во второй удерживающей рамке.

Системный штекерный разъем такого рода задуман в расчете на упрощение его монтажа и формирование штекерных соединений со штекерными модулями в корпусе в соответствии с требованиями промышленных условий.

Уровень техники

Из ЕР 0860906 В1 известна удерживающая рамка для модулей со штекерным разъемом для монтажа в корпусе штекерного разъема, содержащая монтажную рамку из шарнирно соединенных половин, в которую вставляются модули штекерного разъема.

Кроме того, из US 7,316,591 В2 известна пластмассовая удерживающая рамка, в которой несколько рядом расположенных штекерных модулей удерживаются между разделенными шлицами сегментами стенок.

Некоторые недостатки таких известных удерживающих рамок заключается в том, что они постоянно должны вставляться в другой корпус и привинчиваться там. При этом необходимо дополнительно учитывать направление тока и тем самым направление монтажа контактов, используемых в штекерных модулях, и постоянно выдерживать заданное направление установки удерживающих рамок относительно штекерного корпуса.

Постановка задачи

Поэтому в основу изобретения положена задача создания конструкции корпуса штекерного разъема, которая обходилась бы без отдельных крепежных средств и обеспечивала бы монтаж модулей, снабженных контактами, со штекерной стороны, а также со стороны подсоединения соответствующей вилочной части, причем чтобы направление тока в принципе также не зависело бы от исполнения контакта.

Эта задача решается за счет того, что в первой и во второй удерживающих рамках предусмотрено по одному прямоугольному вводу с приспособлениями для удержания штекерных модулей, что в прямоугольном вводе, соответственно, предусмотрена штекерная вставка, внутри которой штекерные модули могут вставляться в удерживающую рамку и устанавливаться в прямоугольном вводе с фиксацией и что штекерные модули могут вставляться в прямоугольный ввод с обеих сторон: как со штекерной стороны, так и со стороны подсоединения.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В изобретении речь идет о системном штекерном разъеме, принимающем контакты, содержащиеся в штекерных модулях, причем штекерные модули удерживаются с возможностью штекерного соединения и замены. В то время как одна из удерживающих рамок встраивается в запитываемый прибор в виде неподвижной фланцевой рамки, вторая удерживающая рамка защищена корпусом штекера от воздействия окружающей среды и соединена с встроенной удерживающей рамкой с возможностью перемещения.

Однако независимо от этого возможно также штекерное соединение двух кабельных наконечников.

В то время как в аналогичных конструкциях штекерных разъемов штекерные модули сначала удерживаются в специальной рамке, а рамка должна привинчиваться в другой предусмотренной для этого части корпуса, выполнение согласно изобретению содержит одну рамку, которая вставляется, одновременно удерживая модули как удерживающая и корпусная рамка, и/или соединяется с корпусом штекера.

Однако обе удерживающие рамки имеют одинаковую систему приема штекерных модулей, вставляемых в них.

Для этого каждая удерживающая рамка содержит штекерную вставку, зафиксированную с трех сторон соответствующими стопорными и прилегающими контурами на стороне внутри прямоугольного ввода в удерживающей рамке.

В U-образно изогнутых боковых рамках штекерной вставки выполнены соответствующие присоединенные к верхнему и нижнему краям лепестки, концы которых расположены на расстоянии друг от друга и направлены в прямоугольный ввод под углом.

Штекерные модули, предпочтительно, содержат продольные ребра, с помощью которых модули вначале вставляются в удерживающую рамку между лепестками штекерной вставки, чтобы затем с помощью поперечных ребер, выполненных на модулях, сместиться в удерживающей рамке вбок (поперек направления штекерной установки). При этом прямоугольная выемка в конечном счете должна заполняться штекерными модулями целиком.

При этом процесс вставки осуществляется без инструмента.

Поскольку ориентация штекерных модулей внутри штекерного соединения в штекерной вставке и в удерживающей рамке предусмотрена зеркальной, каждая штекерная вставка задумана таким образом, что штекерные модули могут вставляться в прямоугольные выемки только повернутыми в направлении штекерной установки.

Кроме того, предпочтительно, чтобы штекерные модули вставлялись также в каждую из удерживающих рамок с обеих сторон, т.е., со стороны собственно штекерной установки с обратным штекером, а также со стороны подсоединения кабеля.

Другое преимущество штекерной вставки состоит в том, что она содержит также приспособления для обеспечения простейшего соединения с защитным заземлением без инструмента, т.е. обеспечения надлежащей передачи защитного провода. При этом предусмотрен вариант, согласно которому электрический провод с обжимным контактом соединен со штекерной вставкой штекерным соединением, и еще один вариант, согласно которому электрический провод как многопроволочный провод вставляется и контактирует непосредственно с помощью уже известного приспособления.

Пример выполнения

Пример выполнения изобретения изображен на чертежах и подробно поясняется ниже. При этом

фиг.1 изображает штекерный разъем со ступенчатым расположением,

фиг.2 - корпусную рамку со штекерной вставкой,

фиг.3а - угловой фрагмент внутри корпусной рамки на фиг.2,

фиг.3b - угловой фрагмент корпусной рамки со штекерной вставкой,

фиг.4а - две штекерные вставки, установленные друг на друге, в перспективе,

фиг.4b - две установленные друг на друге боковые рамки штекерных вставок,

фиг.4с - вид сверху боковых рамок штекерных вставок с вставленными штекерными модулями,

фиг.5 - угловой фрагмент двух установленных друг на друге корпусных рамок с двумя штекерными модулями в перспективе,

фиг.6 - местный вид корпусной рамки с двумя альтернативными соединительными элементами защитного заземления в перспективе,

фиг.7 - вид двух штекерных модулей в перспективе,

фиг.8 - демонтажный инструмент для штекерных модулей,

фиг.9 - вариант штекерного модуля, и

фиг.10 - вид сверху удерживающей рамки со штекерным модулем и с кодировочными пентапризмами.

На фиг.1 системный штекерный разъем представлен в разборе в пространственном изображении со штекерным разъемом 3, с первой корпусной рамкой 10 и со второй корпусной рамкой, выполненной в виде фланцевой рамки 20. Корпусная рамка выполнена в виде свободностоящей первой удерживающей рамки 10 и содержит, в числе прочего, встроенный в нее фиксирующий блок 4, механизм которого действует с помощью нажимной кнопки и вращающейся ручки.

Внутри прямоугольного ввода 11 удерживающей рамки 10 установлены несколько штекерных модулей 40, коррелирующих со штекерными модулями 40′ соответствующей ей второй удерживающей рамки 20.

При этом фланцевая рамка стационарно выполнена на любом агрегате, как, например, корпус двигателя или шкафа, или встроена в него, а мобильный системный штекерный разъем с корпусной рамкой (удерживающей рамкой 10) может быть соединен со стационарной фланцевой рамкой (второй удерживающей рамкой 20).

Каждая из удерживающих рамок 10, 20 выполнена для установки штекерных модулей 40, 40′ и оснащена соответствующими контурами для установки в полукруглый штекерный корпус 3 или в какой-либо фрагмент в корпусе.

При этом фланцевая рамка 20, выполненная в виде второй удерживающей рамки 20, имеет для надежной герметизации от воздействия окружающей среды окружной фланец 22 с краевым выступом, в котором установлено окружное уплотнительное кольцо 23. Кроме того, штекерная сторона 6 и сторона 7 подсоединения кабеля обозначены.

На фиг.2 показана удерживающая рамка 20 системного штекерного разъема со своим заметным внутри окружного фланца 22 прямоугольным вводом 11, в который вставлена штекерная вставка 30.

При этом штекерная вставка 30 как U-образная деталь с отогнутыми под прямым углом боковыми рамками 31 зафиксирована в одной из узких боковых областей в удерживающей рамке.

На фиг.3а показан угловой фрагмент удерживающей рамки 20 с видом на штекерную сторону 6.

Фрагмент обнаруживает несколько приформовок, отвечающих за установку штекерной вставки 30, а также за функциональность системы. Так, например, частично показаны свободностоящая цапфа 26 с поляризационной шиной 26′, а также выемка 29 и квадратный выступ 13.

На фиг.3b показан тот же фрагмент внутри прямоугольного ввода с выполненной в качестве электропроводного элемента штекерной вставкой 30, удерживаемой с помощью фиксирующих лапок 33 и цапф 26.

Штекерная вставка 30 вставляется здесь в прямоугольный ввод 21 сверху со штекерной стороны 6.

При этом штекерная вставка 30 в своих угловых областях задвигается, соответственно, за одну из приформованных цапф 26 и одновременно удерживается с помощью фиксирующей лапки 33, входящей в зацепление с выемками 29 в удерживающей рамке 20, так что дальнейшее перемещение штекерной вставки 30 предотвращается.

На фиг.4а показаны две штекерные вставки 30, 30′ в перспективе, как они установлены в собранной системе в удерживающих рамках 10, 20. При этом штекерная вставка 30′ обнаруживает лишь зеркальные отличия.

В боковых рамках 31 с верхнего и нижнего краев приформовано по два лепестка 34, направленных вовнутрь, причем концы 35 лепестков обращены во внутреннее пространство прямоугольного ввода 11 на расстоянии друг от друга.

Выступ 13 на продольных сторонах удерживающей рамки 20, выполненный квадратным с закруглениями - это относится также к первой удерживающей рамке 10 -, который, выступая в центр лепестков 34 боковой рамки 31, фактически представляет собой ограничитель четырех концов 35 штекерной вставки 30, 30′ и одновременно после установки штекерных модулей 40 является центром поворота от вертикального перемещения в горизонтальное внутри удерживающей рамки 10 или 20.

Кроме того, по меньшей мере с одной стороны штекерной вставки 30, 30′ предусмотрены контактные лепестки 37 в волнообразном исполнении, которые при штекерном соединении обеих корпусных рамок 10, 20 контактируют с другой соответствующей штекерной вставкой.

Как видно на фиг.4b, лепестки 34 в боковых рамках 31 штекерной вставки 30, 30′ для обеих удерживающих рамок 10, 20 установлены таким образом, что вышеуказанная здесь боковая рамка 31 со своей внешней стороны обнаруживает поляризационное отверстие 39 (которое, разумеется, имеет такую же ширину, что и центральное отверстие 39′), в то время как у нижней боковой рамки 31 поляризационное отверстие 39, располагаясь внутри, установлено вблизи угла.

В оба отверстия 39, 39′ вставляются продольные ребра 45, приформованные с узких сторон штекерного модуля 40.

Для этого на фиг.4с показано, что из штекерных модулей 40 продольные ребра 45 и поперечные ребра 43 входят в зацепление с боковыми рамками 31 обеих штекерных вставок 30, 30′.

Каждый из штекерных модулей 40 имеет на кромках узких сторон 41 короткие продольные ребра, а примерно посредине узких сторон также два разделенных пазом 44 поперечных ребра 43.

Для установки обеих удерживающих рамок 10, 20 штекерные модули 40 с помощью продольных ребер 45 сначала вставляются и направляются перпендикулярно соответствующей удерживающей рамке в области штекерной вставки 30, чтобы затем с помощью поперечных ребер 43 и расположенного между ними паза 44 переместиться в прямоугольный ввод 11, 21 до упора по направляющим 14, 14′ и 24, 24′, приформованным друг против друга внутри удерживающих рамок 10, 20.

В результате зацепления продольных ребер 45 между лепестками 34 и поляризирующими отверстиями 39, 39′ сначала обеспечивается возможность безошибочной поляризации устанавливаемых штекерных вставок 40. При этом продольные ребра 45 приформовываются на узких сторонах 41 в принципе аналогичных или идентичных штекерных модулей 40, 40′ асимметрично относительно ширины корпуса модуля.

Кроме того, для безошибочной установки одна из цапф 16, 26 в удерживающей рамке 10, 20 снабжена дополнительно приформованной поляризационной шиной 16′, 26′, препятствующей неправильной установке, поскольку штекерный модуль 40, 40′ для этой области выполнен более узким, чем на противоположной стороне, на которой цапфа 16, 26 не имеет никакой дополнительно приформованной шины (см. для этого также фиг.3b).

Кроме того, на фиг.10 видно, что направляющие 24, 24′ имеют разную длину, так что в соответствующую выемку между цапфой 26 и более длинной направляющей 24 может быть вставлена только узкая сторона штекерного модуля.

Это делается для того, чтобы при установке не перепутать двух соответствующих штекерных модулей, установленных в противолежащих удерживающих рамках друг против друга, и не вызвать поломки деталей или установок.

На фиг.5 в перспективе изображен местный вид удерживающих рамок 10, 20 с двумя вставленными в обе удерживающие рамки штекерными модулями 40, 40′ со сторонами, развернутыми относительно друг друга на 180°. При этом одна из боковых рамок не показана.

На узких сторонах 41 штекерных модулей 40, 40′ отчетливо видны соответствующие смещенные продольные ребра 45.

Видно также, как штекерный модуль 40 после вертикальной установки с помощью паза 44 и разделяющих его поперечных ребер 43 может горизонтально перемещаться по направляющим 14, 14′ или 24, 24′.

Для передачи или дальнейшего распространения защитного действия предписанного защитного провода заземления внутри штекерного соединения предусмотрено соответствующее специальное присоединение защитного провода к штекерной вставке 30, как это показано на фиг.6.

При этом, с одной стороны, имеется возможность соединения обжимного контакта 56 с соответствующим электрическим проводом и вставления этого обжимного контакта 56 в квадратную выемку 17, например, в удерживающей рамке 10, а также установления контакта со штекерной вставкой 30 с помощью двух U-образно отогнутых от нее контактных лепестков 38.

А с другой стороны, в удерживающей рамке 10 предусмотрена еще одна прямоугольная выемка 18, в которую вставляется уже известный и по-иному используемый соединительный элемент 58, предусмотренный для контакта с электрическими проводами, известными как многопроволочные провода.

Для этого также предусмотрены два U-образных контактных лепестка 38′ на штекерной вставке 30, заходящих для контакта в соединительный элемент 58.

Оба соединения с контактом защитного заземления осуществляются, соответственно, со стороны 7 подсоединения кабеля первой 10, а также не показанной здесь второй удерживающей рамки 20.

На фиг.7 показан пример с двумя штекерными модулями 40, 40′, причем первый штекерный модуль 40 содержит штырьковые контакты 55, а второй штекерный модуль 40′ (не показанные) гнездовые контакты. При этом второй штекерный модуль 40′ с гнездовыми контактами снабжен для контакта со штырьковыми контактами 55 гнездовой колодкой 47, вставляемой в соответствующую выемку 48 первого штекерного модуля 40.

Кроме того, может быть предусмотрен вариант, при котором оба штекерных модуля оснащены штырьковыми или гнездовыми контактами, а отдельно изготовленный адаптер также выполнен наподобие колодки, надеваемой на один из штекерных модулей 40 с фиксацией. Для этого такой адаптер в этом случае оснащен контактами, противоположными контактам в обоих штекерных модулях.

Для удаления одного или нескольких штекерных модулей 40 из одной из удерживающих рамок 10, 20 необходим подковообразный демонтажный инструмент 50, как, например, показанный на фиг.8.

Сторона 52 его скобы, отогнутая параллельно узким сторонам 41 штекерных модулей 40, 40′, вводится с узких сторон штекерного модуля 40, 40′, устанавливаемого в штекерной вставке.

При этом лепестки 34 на штекерной вставке 30 отгибаются наружу, так что на поперечных ребрах 43 штекерного модуля 40, 40′ происходит их расфиксация и модуль может быть удален из штекерной вставки 30 и тем самым из соответствующей удерживающей рамки.

Ближайший штекерный модуль 40 для изъятия, прежде чем демонтажный инструмент 50 сможет расфиксировать лепестки 34, сначала снова должен быть смещен вбок в область штекерной вставки 30.

При этом предусмотрено, чтобы штекерные модули по выбору извлекались из соответствующей рамки с обеих сторон.

Следовательно, в направлении 6 штекерной установки или противоположно в направлении стороны 7 подсоединения соответствующей удерживающей рамки 10, 20.

Кроме того, во втором варианте выполнения предусмотрен штекерный модуль 40′′, показанный на фиг.9, который в определенных случаях применения не должен смещаться внутри удерживающей рамки 10, 20 вбок, а должен лишь вставляться в области штекерной вставки 30 в направлении установки или в противоположном направлении.

Для этого оба поперечных ребра 43 с узких сторон модуля могут сводиться в одно поперечное ребро 43′, так что никакого паза для перемещения по направляющим 14, 14′, 24, 24′ не получится.

Кроме того, в обеих удерживающих рамках 10, 20 этого штекерного соединения предусмотрено механическое кодирование с помощью двух пентапризменных стоек, чтобы для правильной установки при соединении большого числа однородных корпусов штекерных разъемов можно было воспользоваться отличительным признаком.

Для этого в каждой удерживающей рамке 10, 20 со стороны установки, как показано на фиг.10, предусмотрена по меньшей мере одна пятигранная кодовая стойка 60, разделенная, соответственно, посредине в продольном направлении пополам и устанавливаемая под определенным взаимно подходящим (или же не подходящим) углом, так что установка обеих частей корпуса допускается только при взаимно подходящей установке угла.

При этом для различных установок углов предусмотрены цифровые символы, пронумерованные в предусмотренной системе кодирования из двух частей цифрами 0-4 для первой стойки и цифрами 5-9 для второй стойки. Таким образом, возможны до 25 комбинаций.

Кроме того, на виде сверху удерживающей рамки 20, выполненной в виде фланцевой рамки, изображена штекерная вставка 30 с установленным в ней штекерным модулем 40.

Перечень позиций

1 системный штекерный разъем

2

3 корпус

4 блокирующий механизм фиксации

5

6 штекерная сторона

7 сторона подсоединения

8

9

10 корпусная рамка, удерживающая рамка 1

11 прямоугольный ввод

12 выемка для 33

13 выступ

14, 14′ направляющая, длинная горизонтальная, 14′ - короткая направляющая

15 продольная перемычка с

16, 16′ (цапфой, 16′ - поляризационная шина)

17 выемка, обжимной контакт

18 выемка «easy lock» для многопроволочного провода

19

20 фланцевая рамка, удерживающая рамка 2

21 прямоугольный ввод

22 окружной фланец

23 окружное уплотнительное кольцо

24, 24′ направляющая, горизонтальная, 24′ - противоположная, короткая

25 отверстие для привинчивания

26, 26′ цапфа, 26′ - поляризационная шина

27 выемка, обжимной контакт защитного заземления

28 выемка для (easy lock) для многопроволочного провода защитного заземления

29 выемка для 33

30, 30′ штекерная вставка

31 боковая рамка

32 верхний и нижний край

33 фиксирующие лапки

34 лепестки

35 концы лепестков

36 защелка в виде угла (не упомянута)

37 контактные лепестки, волнообразные

38, 38′ контактные лепестки для проводов защитного заземления, U-образные

39, 39′ поляризационное отверстие, 39′ - центральное отверстие

40, 40′ штекерный модуль, 40′ - второй штекерный модуль, 40′′ - вариант

41 узкие стороны

42 продольные стороны

43, 43′ 2 узких поперечных ребра, 43′ - широкое поперечное ребро

44 паз

45 продольные ребра

46

47 колодка

48 выемка для 47

49

50 демонтажный инструмент

51 U-образная скоба

52 боковая скоба с продольным шлицом

53

55 штырьковые контакты

56 обжимной контакт для защитного заземления

57

58 контактный элемент для защитного заземления

59

60 кодировочная стойка

Изобретение предназначено для штекерного соединения электрических проводов. Системный штекерный разъем (1) принимает штекерные модули (40) с установленными в них электрическими контактами, вставляемые вначале перпендикулярно в область удерживающей рамки (10, 20), в которой для последующего бокового смещения на 90° и удержания в удерживающей рамке установлена зафиксированная в ней штекерная вставка (30). При этом корпусная рамка (10, 20) выполнена в качестве самонесущего элемента системного штекерного разъема для приема штекерных модулей (40) и может быть защищена от внешних воздействий окружающим корпусом. Кроме того, штекерные модули (40) могут вставляться в удерживающую рамку (10, 20) и снова удаляться из нее с обеих сторон, т.е. в направлении штекерной установки или же в противоположном направлении. Технический результат - упрощение монтажа и формирование штекерных соединений со штекерными модулями в корпусе так, чтобы направление тока не зависело от исполнения контакта. 8 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Системный штекерный разъем, образованный первой удерживающей рамкой (10), в которой в отдельных штекерных модулях (40) удерживаются электрические контакты, причем первая удерживающая рамка защищена от воздействия окружающей среды окружающим корпусом (3), и предусмотренный для контакта со штекерными модулями (40), удерживаемыми во второй удерживающей рамке (20), отличающийся тем, что в первой удерживающей рамке (10) и во второй удерживающей рамке (20) предусмотрено по одному прямоугольному вводу (11, 21) с приспособлениями для удержания штекерных модулей (40), причем в прямоугольном вводе (11, 21), соответственно, расположена штекерная вставка (30), внутри которой штекерные модули (40) вставляются в удерживающую рамку (10, 20) и устанавливаются в прямоугольном вводе (11, 12) с фиксацией, при этом штекерные модули (40) выполнены с возможностью вставления в прямоугольный ввод (11, 12) с обеих сторон: как со штекерной стороны, так и со стороны подсоединения.

2. Системный штекерный разъем по п.1, отличающийся тем, что штекерная вставка (30) выполнена в виде отдельного U-образного и электропроводного элемента и прилегает внутри прямоугольного ввода (11, 21) удерживающей рамки (10, 20) с трех сторон.

3. Системный штекерный разъем по п.1 или 2, отличающийся тем, что штекерная вставка (30) зафиксирована в прямоугольном вводе (11, 21) с помощью фиксирующих лапок (33), действующих наружу в выемку (12) в удерживающей рамке (10, 20), и с помощью цапфы (16, 26), выступающей из угловых областей удерживающей рамки (10, 20).

4. Системный штекерный разъем по п.1 или 2, отличающийся тем, что штекерная вставка (30) содержит в своих направленных U-образно боковых рамках (31) с верхнего и нижнего края (32), соответственно, два установленных параллельно и обращенных в центр боковых рамок (31) свободностоящих лепестка (34), расположенных на расстоянии друг от друга, концы (35) которых загнуты в прямоугольный ввод (11, 21).

5. Системный штекерный разъем по п.1, отличающийся тем, что штекерные модули (40) имеют на своих узких сторонах (41), соответственно, два поперечных ребра (43), разделенных пазом (44), причем дополнительно на узких сторонах (41) с верхнего и нижнего краев, соответственно, установлены два продольных ребра (45), причем продольные ребра (45) приформованы асимметрично относительно ширины узких сторон (41).

6. Системный штекерный разъем по п.1, отличающийся тем, что в прямоугольном вводе (11, 21) удерживающей рамки (10, 20) выполнены противолежащие направляющие (14, 14′, 24, 24′), с которыми паз (44) между поперечными ребрами (43) штекерных модулей (40) входит, соответственно, в зацепление и обеспечивает боковое смещение штекерных модулей в удерживающей рамке.

7. Системный штекерный разъем по п.1, отличающийся тем, что в одном из вариантов штекерный модуль (40′′) вставляется в прямоугольный ввод (11, 21) в удерживающих рамках (10, 20) в направлении штекерной установки или в противоположном направлении только в область штекерной вставки (30), причем в результате формирования широкого поперечного ребра (43′) предотвращается перемещение по направляющим (14, 24).

8. Системный штекерный разъем по п.1, отличающийся тем, что для контакта защитного провода с электропроводной штекерной вставкой (30) предусмотрены контактные лепестки (38, 38′), соединяемые с обжимным контактом (56) или с контактным элементом (58) для многопроволочных проводов.

9. Системный штекерный разъем по п.1, отличающийся тем, что в удерживающих рамках (10, 20) предусмотрено механическое кодирование с помощью двух независимо друг от друга вращающихся пентапризменных стоек (60), заходящих в соответствующие пятигранные углубления для сведения двух разделенных пополам стоек при штекерном соединении, чтобы при однородных штекерных разъемах можно было воспользоваться отличительным признаком.