СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, УЗЕЛ ИЗ НЕГО И СПОСОБ СБОРКИ Российский патент 2018 года по МПК H01R24/58 

Изобретение относится к соединительному устройству и, в частности, к аудиоштекеру или к аудиогнезду.

Изобретение также относится к узлу из соединительного кабеля и подобного соединительного устройства, а также к способу соединения подобного соединительного устройства с соединительным кабелем.

Электронные устройства, такие как медиа (аудио, видео) плееры, компьютеры и теле(смарт)фоны обычно содержат аудиогнезда для передачи звука, формируемого указанным электронным устройством на выходной аудио компонент (наушники, колонки и т.п.), соединенные с устройством.

Аудиоразъемы содержат несколько проводящих колодок, способных контактировать с контактными участками аудиоштекера для создания токопроводов, по которым могут передаваться звуковые сигналы, электрические сигналы и информационные сигналы.

Типовой аудиоразъем является TRS разъемом, также известным как телефонный штекер или гнездовой штекер. TRS - это сокращение, образованное по первым буквам названий трех проводящих деталей штекера: Tip, Ring, Sleeve (конец, кольцо, гильза). Гильза обычно выполняет функцию земли, тогда как при передаче стерео сигналов кольцо обычно выступает в качестве правого аудиоканала, а конец обычно выступает в качестве левого аудиоканала. Гнезда TRS используют в качестве сбалансированных моно гнезд.

Типовой аудиоразъем с дополнительным токопроводом, через который, например, могут передаваться информационные сигналы, называется разъемом TRRS. TRRS - это сокращение, образованное по первым буквам названий четырех проводящих деталей подобного гнезда: Tip, Ring, Ring, Sleeve (конец, кольцо, кольцо, гильза). Дополнительное проводящее кольцо обеспечивает дополнительный токопровод по сравнению с разъемами TRS.

С точки зрения их габаритов, аудиоштекеры TRRS и TRS имеют одинаковую длину, такую же, как у стандартных трехконтактных аудиоштекеров TRS, что позволяет вставлять их как в трехконтактные, так и в четырехконтактные аудиогнезда.

Типовые (аудио) разъемы содержат продольный вставной элемент, который может вставляться и соединяться с гнездом, находящимся в корпусе электронного устройства. Такое соединительное гнездо имеет приемную цилиндрическую часть, выполненную с возможностью приема вставного элемента соединительного штекера.

При соединении аудиоштекера с электронным устройством вставной элемент аудиоштекера входит в корпус электронного устройства. При этом корпус аудиоштекера находится снаружи корпуса электронного устройства. Внутри корпуса подобного штекера находится несколько разъемов. Указанные разъемы электрически соединены с соответствующими токопроводящими частями вставного элемента, а разные монтажные провода аудиокабеля электрически соединены с подобными разъемами внутри корпуса штекера.

Повреждения аудиоразъемов в основном возникают из-за приложения чрезмерного усилия к штекеру при его вытягивании за кабель из гнезда. Для извлечения штекера из гнезда необходимо приложить вытягивающее усилие в определенном направлении, т.е. в его продольном направлении. Однако зачастую при вытягивании штекера за кабель для его разъединения, чрезмерное усилие прикладывается в неправильном направлении.

В других случаях чрезмерное внешнее усилие прикладывается непосредственно к корпусу штекера, например, в результате постоянных относительно небольших усилий, воздействующих на корпус штекера, когда он вставлен в гнездо и находится в кармане брюк, или в результате толчков, воздействующих на корпус штекера.

В обоих случаях чрезмерные усилия могут приводить к нарушению соединения кабель-штекер, а также могут приводить к повреждению гнездового соединения в электронном устройстве. Повреждения гнездовых соединений вызывают дополнительные расходы на гарантийный ремонт у производителей электронных медиа устройств.

Существует потребность в усовершенствовании соединительного штекера, а для того, чтобы усовершенствованный соединительный штекер можно было использовать с существующими электронными устройствами, усовершенствованный штекер, предпочтительно, должен иметь вставной элемент, внешние размеры которого были бы точно такими же, как у соединительных штекеров, например, аудиоштекеров, представленных в настоящее время на рынке.

Документ US 2002182940 А1 раскрывает наиболее близкий аналог, по отношению к которому, по меньшей мере, признаки отличительной части п. 1 формулы изобретения являются новыми. Документ WO 2013006309 A1 раскрывает другой аналог изобретения.

Задачей изобретения является создание соединительного штекера, усовершенствованного по сравнению со штекерами из известного уровня техники, и устранение, по меньшей мере, одной из вышеуказанных проблем.

Задача достигается соединительным устройством, а именно аудиоштекером, согласно п. 1 формулы изобретения.

Токопроводящие провода кабеля соединены как механически, так и электрически посредством их запрессовки к штекеру внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью вставного элемента, причем термин «механически» означает, что внутри указанного пространства, ограниченного внешней поверхностью вставного элемента, также осуществлено физическое соединение.

Поскольку все соединения могут быть выполнены внутри вставного элемента, который во время эксплуатации вставляется в электронное (аудио) устройство, громоздкий внешний корпус штекера, используемый в аудиогнездах из известного уровня техники, отсутствует. В аудиогнездах из известного уровня техники соединения между аудиокабелем и вставным элементом осуществляют в подобных громоздких штекерных корпусах.

Отсутствие громоздкого штекерного корпуса снижает вероятность приложения внешних усилий непосредственно к жесткой части соединительного устройства, которое во время эксплуатации находится снаружи электронного (аудио) устройства. Подобные внешние усилия могут быть вызваны ударными усилиями, воздействующими на данную жесткую часть. Поэтому при подключении устройства согласно изобретению снижается вероятность того, что удары по соединительному устройству могут привести к повреждению соединительного гнезда в электронном устройстве.

Поскольку все компоненты штекера соединены посредством запрессовки, отпадает необходимость в использовании традиционных методов соединения, таких как пайка или сварка. Штекер легко собирается на экологически безопасном производстве, а, следовательно, является экологически безопасным.

Разные компоненты соединяют между собой посредством посадки с натягом или запрессовки. «Посадка с натягом» между частями означает, что первая часть немного заходит в пространственное расположение другой детали и обычно включает в себя расположения, именуемые прессовой посадкой.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления соединительное устройство содержит упорный элемент, расположенный на одной линии со вставным элементом и выходящий в поперечном направлении за пределы внешней поверхности вставного элемента, при этом его поверхность, обращенная в направлении вставного элемента, образует упорную поверхность.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления упорный элемент содержит направляющий паз для направления соединительного кабеля в пространство, ограниченное внешней поверхностью вставного элемента.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления токопроводящие провода соединительного кабеля в положении, при котором соединительное устройство соединено с соединительным кабелем, расходятся друг от друга внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью. Поскольку отдельные провода соединительного кабеля расходятся внутри вставного элемента, который во время эксплуатации вставляется в электронное (аудио) устройство, можно обойтись без громоздкого внешнего корпуса штекера, используемого в аудиогнездах из известного уровня техники.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления токопроводящие провода могут быть соединены электрически и механически, по меньшей мере, с двумя токопроводящими частями посредством прессуемого соединения, такого как посадка с натягом или прессовая посадка, внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью вставного элемента. Поскольку все компоненты штекера соединены путем запрессовки, отпадает необходимость в использовании традиционных методов соединения, таких как пайка или сварка. Штекер легко собирается на экологически безопасном производстве, а, следовательно, является экологически безопасным.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления вставной элемент включает в себя:

- токопроводящий концевой элемент, содержащий конец и стержень, причем концевой элемент образует первую токопроводящую часть вставного элемента;

- первый проводящий элемент, который образует вторую токопроводящую часть вставного элемента; и

- изолятор концевого элемента, который расположен между концевым элементом и первым проводящим элементом и электрически изолирует концевой элемент и первый проводящий элемент друг от друга.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изолятор концевого элемента содержит:

- первое сквозное отверстие, которое позволяет осуществлять, по существу, точную посадку изолятора концевого элемента вокруг стержня концевого элемента; и

- поверхность или внутренний паз, который расположен в стенке сквозного отверстия и выполнен с возможностью приема гибкого вывода первого токопроводящего провода соединительного кабеля и который дополнительно выполнен с возможностью соединения стержня с гибким выводом электрически и механически посредством запрессовки.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления соединительное устройство дополнительно содержит второе сквозное отверстие, выполненное с возможностью пропускания через него, по меньшей мере, токопроводящего провода, гибкий вывод которого реверсирован и расположен на поверхности или внутри указанного внутреннего паза. Второе сквозное отверстие изолятора концевого элемента позволяет пропускать провода, не нарушая их изоляцию, вокруг токопроводящих проводов.

Выступ во внутреннем пазу, предпочтительно, имеет форму клина, для того чтобы запрессовывающее усилие прикладывалось постепенно и непрерывно.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления первый проводящий элемент выполнен с возможностью быть, по существу, точно посаженным вокруг части внешней стенки изолятора концевого элемента, при этом первый проводящий элемент образует вторую токопроводящую часть внешней поверхности вставного элемента.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления соединительное устройство содержит один или более дополнительных изолирующих элементов, которые точно посажены и содержат:

- сквозное отверстие, которое позволяет осуществлять, по существу, точную посадку изолирующего элемента вокруг стержня концевого элемента;

- один или более внутренних пазов для направления по ним одного или более токопроводящих проводов; и

- внешнюю стенку, которая выполнена с возможностью приема гибкого вывода токопроводящего провода соединительного кабеля и позволяет прижимать гибкий вывод токопроводящего провода к проводящему элементу для формирования электрического и механического соединения между гибким выводом и проводящим элементом.

Принцип в соответствии с изобретением позволяет получить большое количество соединений, т.е. более четырех контактов в компоновке TRRS. При этом в TRRS соединении становятся доступны левый и правый аудио каналы, а также дополнительный токопровод, по которому, например, можно передавать информационные сигналы. Этого достаточно для большинства областей применения. Между тем, изобретение допускает использование более четырех контактов.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления соединительное устройство содержит окружную канавку, предназначенную для приема снимаемого изоляционного материала. Во время процесса сборки провода могут содержать изоляционный материал, т.е. заранее удалять изоляцию не нужно. При прессовой посадке различных участков друг на друга гибкие выводы автоматически оголяются, а изоляционный материал выталкивается вперед, в окружную канавку.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления упорный участок является замыкающим элементом, через который соединительный кабель может направляться нескользящим образом. Например, соединительный кабель может быть прикреплен к замыкающему элементу при помощи клея, либо как вариант, может быть прикреплен путем направления соединительного кабеля через лабиринтный участок внутри замыкающего элемента.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления внешние поверхности изолятора концевого элемента, один или более проводящих элементов и один или несколько изолирующих элементов совместно образуют, по существу, ровную внешнюю поверхность вставного элемента. Данная, по существу, ровная внешняя поверхность позволяет легко вставлять вставной элемент в соединительное гнездо электронного устройства.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изолятор концевого элемента, один или более проводящих элементов и один или более изолирующих элементов имеют кольцевую форму и совместно образуют, по существу, ровную, поворотно симметричную внешнюю поверхность вставного элемента. Поворотно симметричная форма позволяет вставлять вставной элемент в гнездо независимо от его ориентации.

Между тем, при сборке вставного элемента допустимо использовать элементы с некруглым сечением, например, многоугольным сечением, что позволяет дополнительно увеличить количество токопроводящих частей. Если сечение (многоугольное) будет к тому же поворотно асимметричным, то вставной элемент можно будет вставить лишь в определенном положении, что может быть удобно при использовании большого количества соединений в ограниченном пространстве.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления соединительное устройство является аудиоштекером, в котором внешние размеры внешней поверхности вставного элемента, по существу, идентичны внешним размерам обычно применяемого аудиоштекера, например, в соответствии с китайским государственным стандартом YDT 1885-2009 и/или стандартом RC-5325A, разработанным японской ассоциацией по электронике и информационным технологиям (JEITA).

Изобретение также направлено на создание узла из соединительного кабеля и соединительного устройства, раскрытого выше, при этом токопроводящие провода соединительного кабеля заходят внутрь пространства, ограниченного внешней поверхностью вставного элемента, и каждый из них электрически и механически соединен с токопроводящим элементом вставного элемента соединительного устройства в указанном ограниченном пространстве.

Изобретение также направлено на создание способа соединения соединительного устройства согласно первому варианту осуществления, раскрытому выше, с соединительным кабелем, причем способ включает в себя этапы, на которых:

- размещают на соединительном кабеле замыкающий элемент, по меньшей мере один проводящий элемент и изолятор концевого элемента;

- размещают гибкий вывод первого провода в контакте с концевым элементом, при этом концевой элемент содержит конец и стержень;

- перемещают скольжением изолятор концевого элемента по стержню, по направлению и вплотную к концу концевого элемента, при этом гибкий вывод размещают во внутреннем пазу и электрически и механически соединяют в указанном пазу с концевым элементом посредством запрессовки;

- размещают гибкий вывод второго токопроводящего провода во внешнем пазу, который расположен во внешней стенке изолятора концевого элемента;

- перемещают скольжением первый проводящий элемент по внешней стенке изолятора концевого элемента, при этом гибкий вывод электрически и механически соединяют с первым проводящим элементом посредством запрессовки; и

- соединяют замыкающий элемент с проводящим элементом, причем указанный замыкающий элемент выполняет функцию упорного элемента, и соединительный кабель направляют через замыкающий элемент нескользящим образом и прикрепляют к замыкающему элементу.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления один или более дополнительных комплектов из изолирующего элемента и соответствующего проводящего элемента размещают между замыкающим элементом и концевым элементом для электрического и механического соединения дополнительного гибкого вывода с соответствующим проводящим элементом посредством запрессовки.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления один или более дополнительных комплектов из изолирующих элементов и соответствующих проводящих элементов нанизывают на соединительный кабель до нанизывания на соединительный кабель концевого элемента.

Изобретение также направлено на создание способа соединения соединительного устройства согласно второму варианту осуществления, как раскрыто выше, с соединительным кабелем, причем способ включает в себя этапы, на которых:

- размещают замыкающий элемент с упорным элементом на соединительном кабеле;

- направляют провода соединительного кабеля через одно или более сквозных отверстий в замыкающем элементе;

- сгибают гибкий вывод, по меньшей мере, одного из проводов таким образом, чтобы он был загнут в сторону от продольного направления проводов через одно или более сквозных отверстий; и

- размещают проводящий элемент поверх замыкающего элемента до тех пор, пока он не упрется в упорный элемент, при этом загнутый гибкий вывод прижимают таким образом, чтобы он сгибался дополнительно в обратную сторону, причем осуществляют электрическое и механическое соединение гибкого вывода посредством запрессовки с указанным дополнительным проводящим элементом;

- размещают изолирующий элемент в проводящем элементе и направляют один или более проводов через одно или более имеющихся в нем сквозных отверстий;

- сгибают гибкий вывод, по меньшей мере, одного из проводов таким образом, чтобы он был загнут в сторону от продольного направления проводов через одно или более сквозных отверстий; и

- размещают дополнительный проводящий элемент вплотную к предшествующему изолирующему элементу, при этом загнутый гибкий вывод прижимают таким образом, чтобы он сгибался дополнительно в обратную сторону, при этом осуществляют электрическое и механическое соединение гибкого вывода посредством запрессовки с указанным дополнительным проводящим элементом.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления способ дополнительно включает в себя этап, на котором размещают один или более дополнительных комплектов из изолирующего элемента и сопрягаемого проводящего элемента. Таким образом, можно получить требуемую компоновку, например, разъем TRS или TRRS.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления способ включает в себя этап, на котором завершают сборку с проводящим элементом, который является концевым элементом.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления соединительный кабель нескользящим образом направляют через замыкающий элемент и прикрепляют к замыкающему элементу.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления замыкающий элемент сначала размещают на соединительном кабеле, после чего на замыкающем элементе размещают упорный элемент.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления упорный элемент снимают с замыкающего элемента после размещения последнего проводящего элемента.

Далее предпочтительные варианты осуществления изобретения будут раскрыты более подробно со ссылками на чертежи.

На фиг. 1-3 показано соединительное устройство согласно предшествующему уровню техники, различные виды;

на фиг. 4-6 - соединительное устройство согласно изобретению, виды, аналогичные видам на фиг. 1-3;

на фиг. 7-10 - этапы процесса сборки изолятора концевого элемента соединительного устройства на фиг. 1-3;

на фиг. 11-14 - этапы процесса сборки проводящего элемента и другого изолирующего элемента;

на фиг. 15-17 - этапы процесса сборки другого устройства из проводящего элемента и соответствующего изолирующего элемента;

на фиг. 17 - этап процесса сборки другого проводящего элемента;

на фиг. 18 - этап процесса сборки замыкающего элемента;

на фиг. 19 - собранное проводящее устройство согласно изобретению, вид в разрезе;

на фиг. 20 - соединительное устройство согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения, в разобранном виде;

на фиг. 21 - соединительное устройство на фиг. 20, в собранном виде;

на фиг. 22-25 - последовательные этапы процесса сборки соединительного устройства на фиг. 20 и 21; и

на фиг. 26-28 - последовательные этапы процесса автоматического оголения проводов во время сборки соединительного устройства.

Аудиоштекер 6 предшествующего уровня техники, показанный на фиг. 1-3 содержит продольный вставной элемент 10, который выполнен с возможностью вставки в соединительное гнездо 4 корпуса 2 электронного (аудио) устройства 1. Соединительное гнездо 4 снабжено принимающей цилиндрической частью, выполненной с возможностью приема продольного вставного элемента 10, 36 соединительного устройства.

После того как вставной элемент 10 подобного аудиоштекера 6 предшествующего уровня техники вставлен в соединительное гнездо 4, корпус 8 штекера находится снаружи корпуса 2 электронного устройства 1.

Корпус 8 штекера - это жесткая деталь, внутри которой находятся соединения между токопроводящими частями вставного элемента 10 и проводами 14, 18, 22 аудиокабеля 12. Соединение между кабелем 12 и корпусом 8 штекера может быть пропущено через соединительный элемент 30, который защищает провода от чрезмерного сгибания.

При воздействии внешней силы F на жесткий корпус 8 штекера вставной элемент 10 прикладывает момент М силы к соединительному гнезду 4, которое находится в корпусе 2 электронного устройства 1. Момент М силы является одной из причин повреждения соединительного гнезда 4 электронного устройства 1.

Соединительное устройство согласно первому варианту осуществления изобретения содержит вставной элемент 36, включающий в себя внешнюю поверхность 38 по меньшей мере с двумя токопроводящими частями 40, 60, 80, 100, между которыми проложен изоляционный материал. Упорный элемент 34, соединенный со вставным элементом 36, образует упорную поверхность 35, которая упирается вплотную к корпусу 2 и не позволяет вставному элементу 36 заходить слишком глубоко в соединительное гнездо 4.

Поскольку вставной элемент 10 выполнен с возможностью соединять механически и электрически, по меньшей мере, две токопроводящие части с гибкими выводами соединительного кабеля 12 внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью 38, изобретение делает ненужным использование жесткого корпуса штекера, такого как корпус 8 аудиоштекера предшествующего уровня техники на фиг. 1-3.

Единственной жесткой деталью, выступающей снаружи корпуса 2 электронного устройства 1 после того как соединительное устройство вставлено в электронное устройство 1, является упорный элемент 34. Поскольку упорный элемент 34, образуемый замыкающим элементом 110, имеет очень ограниченную высоту снаружи корпуса 2 электронного устройства 1, вероятность ударных воздействий на данную жесткую деталь весьма незначительна. Кроме этого, за счет ограниченной высоты плечо момента будет очень коротким, что значительно сократит момент М силы, прикладываемой к соединительному гнезду 4, по сравнению с аудиоштекером 6 согласно предшествующему уровню техники.

Далее этапы процесса сборки проводящего элемента согласно изобретению будут раскрыты более подробно со ссылкой на фиг. 7-18.

На фиг. 7 показано начальное положение, в котором замыкающий элемент 110, третий проводящий элемент 100, второй изолирующий элемент 90, второй проводящий элемент 80, первый изолирующий элемент 70, первый проводящий элемент 60 и изолятор 50 концевого элемента нанизываются на соединительный кабель 12.

Соединительный кабель 12 содержит четыре провода: первый провод 14 имеет первый гибкий вывод 16, второй провод 18 - второй гибкий вывод 20, третий провод 22 - третий гибкий вывод 24, а четвертый провод 26 - четвертый гибкий вывод 28.

В целях упрощения разные гибкие выводы 16, 20, 24 и 28 показаны в окончательном положении относительно стержня 44 концевого элемента 40. Кроме того, концевой элемент 40 содержит токопроводящий конец 42.

На первом этапе процесса изолятор 50 концевого элемента размещают вокруг стержня 44 концевого элемента 40, после того как первый гибкий вывод 16 первого провода 14 контактно соединен со стержнем 44.

На фиг. 9А и 9В показан изолятор 50 концевого элемента, вид в перспективе. Изолятор 50 концевого элемента содержит сквозное отверстие 52 с внутренним пазом 54, который имеет клинообразный выступ 56. Хотя допустимы также выступы иной формы, преимущество клинообразной формы заключается в том, что запрессовывающее усилие прикладывается постепенно по мере скользящего перемещения изолятора 50 концевого элемента по стержню 44. Кроме того, на внешней стенке изолятора 50 концевого элемента выполнен внешний паз 58. Внешний паз 58 также содержит клинообразный выступ 59.

После того как первый гибкий вывод 16 электрически соединен со стержнем 44 концевого элемента 40, изолятор 50 концевого элемента перемещают скольжением по стержню 44 в направлении конца 42 концевого элемента 40. Первый провод 14 пропускают через внутренний паз 54. В окончательном положении, при котором изолятор 50 концевого элемента контактирует с концом 42 концевого элемента 40, выступ 56 электрически и механически соединяет гибкий вывод 16 со стержнем 44 (фиг. 10В).

На фиг. 8 на виде в перспективе показано положение по фиг. 10В, при котором второй гибкий вывод 20 находится во внешнем пазу 58, расположенном во внешней стенке изолятора 50 концевого элемента.

Из положения, показанного на фиг. 8, первый проводящий элемент 60 перемещают скольжением по внешней стенке изолятора 50 концевого элемента, при этом клинообразный выступ 59, находящийся во внешнем пазу 58, прижимает второй гибкий вывод 20 второго провода 18 к внутренней стенке первого проводящего элемента 60. Таким образом, второй гибкий вывод 20 электрически и механически соединяют с первым проводящим элементом 60, который образует вторую токопроводящую часть вставного элемента 36 (фиг. 14А).

После расположения первого соединительного элемента 60 вокруг изолятора 50 концевого элемента, первый изолирующий элемент 70 перемещают скольжением по стержню 44 и контактно соединяют с первым проводящим элементом 60. Второй провод 18 пропускают через свободное пространство 62 (фиг. 14А и 14В).

На видах в перспективе первого изолирующего элемента на фиг. 13А, 13В показан первый изолирующий элемент 70, содержащий внутренний паз 74, через который пропускают первый провод 14 и второй провод 18 (фиг. 14В). Третий гибкий вывод 24 третьего провода 22 помещают во внешний паз 76, который также содержит клинообразный выступ 78 (фиг. 14С).

Этапы по фиг. 11-14С могут повторяться до тех пор, пока все гибкие выводы 20, 24, 28 не будут контактно соединены с проводящими элементами 60, 80, 100. На фиг. 15 показано как второй проводящий элемент 80 перемещается скольжением по первому изолирующему элементу 70 и контактно соединяет третий гибкий вывод 24 третьего провода 22 со вторым проводящим элементом 80, который образует третью токопроводящую часть вставного элемента (фиг. 15).

После того как второй изолирующий элемент 90 перемещают скольжением по стержню 44, а четвертый гибкий вывод 28 четвертого провода 26 находится во внешнем пазу 96 второго изолирующего элемента 90 (фиг. 16), по второму изолирующему элементу 90 перемещают скольжением третий проводящий элемент 100. Клинообразный выступ 98 во внешнем пазу 96 второго изолирующего элемента 90 прижимает третий гибкий вывод 28 к третьему проводящему элементу 100 для электрического и механического соединения гибкого вывода 28 с третьим проводящим элементом 100. Третий проводящий элемент 100 образует четвертую токопроводящую часть вставного элемента 36.

Следует отметить, что первый изолирующий элемент 70 и второй изолирующий элемент 90, предпочтительно, являются идентичными (оба элемента показаны на фиг. 13А и 13В), поскольку это позволяет уменьшить количество разных деталей, используемых в соединительном устройстве согласно изобретению.

После того как необходимое количество проводящих элементов 60, 80, 100 и изолирующих элементов 50, 70, 90 расположено вокруг стержня 44, замыкающий элемент 110 контактно соединяют с последним проводящим элементом, в данном случае с проводящим элементом 100, и прикрепляют к нему.

Кабель 12 направляют через сквозное отверстие в замыкающем элементе 110, после чего отдельные провода 14, 18, 22, 26 расходятся в разных направлениях внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью 38 вставного элемента 36.

Замыкающий элемент 110 проходит в поперечном направлении наружу от внешней поверхности 38 вставного элемента 36 и образует упорную поверхность 35, которая проходит наружу от внешней поверхности 38 и обращена в направлении вставного элемента 36 (фиг. 19).

На фиг. 19 показан вид в разрезе собранного соединительного устройства согласно изобретению, в котором концевой элемент 40, изолятор 50 концевого элемента, первый проводящий элемент 60, первый изолирующий элемент 70, второй проводящий элемент 80, второй изолирующий элемент 90, третий проводящий элемент 100 и замыкающий элемент 110 совместно образуют соединительное устройство. Провода кабеля 12 расходятся в разных направлениях внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью 38 вставного элемента 36 и направляются в пазы 54, 58, 78, 98.

Пазы выполнены с возможностью зацепления и установления электрических контактов между гибкими выводами 16, 20, 24, 28 и соответствующими токопроводящими частями вставного элемента 36, причем токопроводящие гибкие выводы кабеля 12 соединяются при запрессовке как механически, так и электрически. Внутри пазов гибкие выводы прижимаются к одной из токопроводящих частей вставного элемента 36. За счет этого гибкие выводы соединяются с соответствующими токопроводящими частями как электрически, так и механически.

На фиг. 20-25 показан другой предпочтительный вариант осуществления. Этот вариант осуществления отличается от варианта осуществления на фиг. 1-19 тем, что провода 14, 18, 22 и 26 имеют обратный изгиб, который дополнительно повышает прочность соединительного устройства. Это дополнительно упрощает производство, поскольку оголение гибких выводов 16, 20, 24 и 28 от изолирующего материала может происходить автоматически, что оптимизирует серийное производство соединительных устройств.

Изолятор 150 концевого элемента, первый изолирующий элемент 170, второй изолирующий элемент 190 и замыкающий элемент 210, каждый, содержит одно или несколько дополнительных сквозных отверстий 154, 173-176, 193-196 и 213-216, через которые пропускают провода 14, 18, 22 и 26 соединительного кабеля 12 (фиг. 20). Сквозные отверстия также изолируют провода 14, 18, 22 и 26 от проводящих частей 160, 180, 200, поэтому для этого второго варианта осуществления изолирование проводов не требуется.

Может быть использован дополнительный синтетический провод (не показан) и, например, пропущен через центральные сквозные отверстия 152, 172, 192 и 212, в которых он прижимается стержнем 144 концевого элемента 142 и за счет этого придает соединительному устройству дополнительную прочность на растяжение, когда пользователь вытягивает его за соединительный кабель 12.

В результате того, что провода 14, 18, 22 и 26 загнуты в обратную сторону, узел соединительного устройства также реверсирован, как это будет рассмотрено далее. На фиг. 21 показан подобный обратный изгиб первого провода 14 и второго провода 18, при этом следует отметить, что третий провод 22 и четвертый провод 26 находятся за пределами секущей плоскости на фиг. 21. На фиг. 21 соединительное устройство показано в собранном состоянии, в котором вокруг замыкающего элемента 21 расположена термоусадочная трубка 146, используемая для соединения соединительного устройства с соединительным кабелем 12.

На фиг. 22-24 показаны последовательные этапы сборки соединительного устройства на фиг. 20 и 21, в ходе которых упорный элемент 134 временно размещают вокруг замыкающего элемента 210 и зацепляют с ним. После завершения сборки подобный упорный элемент 134 удаляют.

Способ изготовления начинают с этапа помещения замыкающего элемента 210 на соединительный кабель 12, при этом указанный замыкающий элемент 210 принимает упорный элемент 134. Соединительный кабель 12 нескользящим образом направляют через замыкающий элемент 210 и прикрепляют к замыкающему элементу 210.

Провода 14, 18, 22 и 26 соответственно пропускают через сквозные отверстия 214, 216, 213 и 215 в замыкающем элементе 210.

Гибкий вывод 28 провода 26 сгибают в наружном направлении, таким образом, чтобы третий проводящий элемент 200, перемещаясь скольжением по замыкающему элементу 210, дополнительно загибал второй гибкий вывод 28 назад перед его зажимом в обратном направлении между внутренней стенкой третьего проводящего элемента 200 и внешней стенкой замыкающего элемента 210. При зажиме, в результате запрессовки создается механический и электрический контакт с третьим проводящим элементом 200. Следует отметить, что место, в котором гибкий вывод 28 провода 26 и гибкий вывод 24 провода 22 механически и электрически соединяются за счет запрессовки с соответствующими проводящими частями, т.е. третьим проводящим элементом 200 и вторым проводящим элементом 180, находится за пределами секущей плоскости на фиг. 21. Эти места показаны пунктирными линиями.

На следующем этапе третий проводящий элемент 200 перемещают скольжением по замыкающему элементу 210 до тех пор, пока он не упрется в упорный элемент 134. Таким образом, обеспечивается точное положение третьего проводящего элемента 200 относительно замыкающего элемента 210.

Провода 14, 18 и 22 просовывают через центральное свободное пространство 202 в третьем проводящем элементе 200, после чего провода 14, 18 и 22 далее направляют через серию выровненных сквозных отверстий.

Как показано на видах в разрезе на фигурах 21-25, первый провод 14 последовательно направляют через сквозное отверстие 214 в замыкающем элементе 210, сквозное отверстие 194 во втором изолирующем элементе 190, сквозное отверстие 174 в первом изолирующем элементе 170 и сквозное отверстие 154 в изоляторе 150 концевого элемента (фиг. 21).

Аналогичным образом, второй провод 18 последовательно направляют через сквозное отверстие 216 в замыкающем элементе 210, сквозное отверстие 196 во втором изолирующем элементе 190 и сквозное отверстие 176 в первом изолирующем элементе 170 (фиг. 21).

На фиг. 22 показано, что второй гибкий вывод 20 второго провода 18 сгибают в наружном направлении, таким образом, чтобы первый проводящий элемент 160 дополнительно загибал второй гибкий вывод 20 назад перед его зажимом в обратном направлении между внутренней стенкой первого проводящего элемента 160 и внешней стенкой первого изолирующего элемента 170. При зажиме, в результате запрессовки создается механический и электрический контакт с первым проводящим элементом 160.

Как показано на фигурах 24 и 25, первый гибкий вывод 16 первого провода 14 загнут внутрь (фиг. 24) таким образом, чтобы стержень 144 концевого элемента 140 заталкивала первый гибкий вывод 16 в сквозное отверстие 152 изолятора 150 концевого элемента (фиг. 25), где за счет запрессовки обеспечивается его механический и электрический контакт с концевым элементом 140.

В стенке сквозного отверстия 152 имеется поверхность или внутренний паз 153, который выполнен с возможностью помещения в него гибкого вывода 16 первого токопроводящего провода 14 соединительного кабеля с целью электрического и механического соединения, за счет запрессовки, гибкого вывода 16 со стержнем 44.

После того как концевой элемент 140 вставляют в сквозные отверстия 152, 172, 192 и 212, упорный элемент 134 снимают с замыкающего элемента 210, а вокруг замыкающего элемента 210 может быть одета термоусадочная трубка или иное соответствующее соединение (фиг. 21) с целью соединения соединительного устройства с соединительным кабелем 12.

Хотя гибкие выводы 16, 20 первого провода 14 оголены, т.е. изоляционный материал удален до начала сборки, это не является обязательным. На фигурах 26-28 показаны последовательные этапы процесса автоматического оголения проводов во время сборки соединительного устройства, в ходе которых изоляционный материал удаляется с провода автоматически. Первый изолирующий элемент 170 снабжен окружной канавкой 178 для снимаемого изоляционного материала (фиг. 27). Второй изолирующий элемент 190 содержит аналогичную окружную канавку 198.

Хотя выше были рассмотрены предпочтительные варианты осуществления изобретения, вышеуказанные варианты осуществления использованы исключительно для пояснения изобретения и никоим образом не ограничивают объем изобретения. В частности, следует отметить, что изобретение не ограничено аудиоштекерами, а также, что сечение соединительного устройства может быть поворотно асимметричным и/или многоугольным, а не круглым, как показано на фигурах.

Специалисты в данной области техники смогут комбинировать технические признаки из разных вариантов осуществления. Например, вариант осуществления на фиг. 1-19 также может содержать дополнительный синтетический провод для увеличения его предела прочности на разрыв без разрушения.

Поэтому объем изобретения ограничен исключительно формулой изобретения.

Изобретение относится к электротехнике. Соединительное устройство содержит, по существу, продолговатый вставной элемент, проходящий в продольном направлении и в поперечном направлении, причем указанный вставной элемент содержит внешнюю поверхность, по меньшей мере, с двумя токопроводящими частями, между которыми расположен изоляционный материал, и выполнен с возможностью механического и электрического соединения, по меньшей мере, двух токопроводящих частей с гибкими выводами соединительного кабеля внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью. Технический результат заключается в обеспечении возможности выполнения всех соединений внутри вставного элемента, что позволяет отказаться от громоздкого внешнего корпуса штекера. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 33 ил.

1. Соединительное устройство, а именно аудиоштекер, содержащее, по существу, продолговатый вставной элемент (36), проходящий в продольном направлении и выполненный с возможностью вставки в соединительное гнездо (4) электронного устройства (1), причем указанный вставной элемент также проходит в поперечном направлении, дополнительно содержит внешнюю поверхность, по меньшей мере, с двумя токопроводящими частями (40, 60, 80, 100), между которыми расположен изоляционный материал, и выполнен с возможностью механического введения в контакт и электрического соединения, по меньшей мере, двух токопроводящих частей с, по меньшей мере, двумя гибкими выводами (16, 20, 24, 28) соединительного кабеля (12) внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью (38) указанного продолговатого вставного элемента (36) и располагаемого при вставлении в указанном соединительном гнезде электронного устройства, причем провода соединительного кабеля (12) расходятся в разных направлениях внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью (38) вставного элемента (36).

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее упорный элемент (34, 134), расположенный на одной линии со вставным элементом (36) и выходящий в поперечном направлении за пределы внешней поверхности вставного элемента (36), при этом его поверхность, обращенная в направлении вставного элемента (36), образует упорную поверхность; и упорный элемент (34, 134), предпочтительно, содержит направляющий паз для направления соединительного кабеля (12) в пространство, ограниченное внешней поверхностью вставного элемента (36).

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором токопроводящие провода соединительного кабеля (12) в положении, при котором соединительное устройство соединено с соединительным кабелем (12), расходятся друг от друга внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью (38).

4. Устройство по п. 1, в котором токопроводящие провода (14, 18, 22, 26) могут быть соединены электрически и механически, по меньшей мере, с двумя токопроводящими частями посредством механического введения в контакт, такого как посадка с натягом или прессовая посадка, внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью (38) вставного элемента (36).

5. Устройство по п. 1, в котором вставной элемент (36) включает в себя:

токопроводящий концевой элемент (40), содержащий конец (42) и стержень (44), причем концевой элемент образует первую токопроводящую часть вставного элемента (36);

первый проводящий элемент (60, 160), который образует вторую токопроводящую часть вставного элемента; и

изолятор (50, 150) концевого элемента, который расположен между концевым элементом и первым проводящим элементом (60, 160) и электрически изолирует концевой элемент и первый проводящий элемент (60, 160) друг от друга, причем изолятор (50, 150) концевого элемента, предпочтительно, содержит:

первое сквозное отверстие, которое позволяет осуществлять, по существу, точную посадку изолятора концевого элемента вокруг стержня концевого элемента; и

поверхность или внутренний паз, который расположен в стенке сквозного отверстия и выполнен с возможностью приема гибкого вывода первого токопроводящего провода соединительного кабеля (12) и который дополнительно выполнен с возможностью соединения стержня с гибким выводом электрически и механически посредством механического введения в контакт.

6. Устройство по п. 4, дополнительно содержащее второе сквозное отверстие, выполненное с возможностью пропускания через него, по меньшей мере, токопроводящего провода, гибкий вывод которого реверсирован и расположен на поверхности или внутри указанного внутреннего паза, и первый проводящий элемент (60, 160), предпочтительно, выполнен с возможностью, по существу, точной посадки вокруг части внешней стенки изолятора (50, 150) концевого элемента, при этом первый проводящий элемент (60, 160) образует вторую токопроводящую часть внешней поверхности (38) вставного элемента (36).

7. Устройство по п. 5, содержащее один или более дополнительных изолирующих элементов, которые точно посажены и содержат:

сквозное отверстие, которое позволяет осуществлять, по существу, точную посадку изолирующего элемента вокруг стержня концевого элемента;

сквозное отверстие для направления через него одного или более токопроводящих проводов; и

внешнюю стенку, которая выполнена с возможностью приема гибкого вывода токопроводящего провода соединительного кабеля, и позволяет прижимать гибкий вывод токопроводящего провода к проводящему элементу для формирования электрического и механического соединения между гибким выводом и проводящим элементом.

8. Устройство по п. 1, в котором выполнена окружная канавка для приема снимаемого изоляционного материала.

9. Устройство по п. 1, в котором внешние поверхности изолятора (50, 150) концевого элемента, один или более проводящих элементов и один или более изолирующих элементов совместно образуют, по существу, ровную внешнюю поверхность (38) вставного элемента (36).

10. Устройство по п. 1, в котором изолятор (50, 150) концевого элемента, один или более проводящих элементов и один или более изолирующих элементов имеют кольцевую форму и совместно образуют, по существу, ровную, поворотно симметричную внешнюю поверхность (38) вставного элемента (36).

11. Устройство по п. 1, в котором соединительное устройство является аудиоштекером, в котором внешние размеры внешней поверхности (38) вставного элемента (36), по существу, идентичны внешним размерам обычно применяемого аудиоштекера.

12. Узел из соединительного кабеля и соединительного устройства по любому из пп. 1-11, в котором токопроводящие провода соединительного кабеля (12) расходятся внутри пространства, ограниченного внешней поверхностью (38) вставного элемента (36), и каждый из них электрически и механически соединен с токопроводящим элементом вставного элемента (36) соединительного устройства в указанном ограниченном пространстве.

13. Способ соединения соединительного устройства по любому из пп. 1-11 с соединительным кабелем (12), включающий в себя этапы, на которых:

размещают на соединительном кабеле (12) замыкающий элемент (110, 210), по меньшей мере один проводящий элемент и изолятор (50, 150) концевого элемента;

размещают гибкий вывод (16) первого провода (14) в контакте с концевым элементом, при этом концевой элемент содержит конец и стержень;

перемещают скольжением изолятор (50, 150) концевого элемента по стержню, по направлению и вплотную к концу концевого элемента, при этом гибкий вывод (16) размещают во внутреннем пазу и электрически, и механически соединяют в указанном пазу с концевым элементом посредством механического введения в контакт;

размещают гибкий вывод (20) второго токопроводящего провода (18) во внешнем пазу, который расположен во внешней стенке изолятора концевого элемента;

перемещают скольжением первый проводящий элемент (60, 160) поверх внешней стенки изолятора (50, 150) концевого элемента, при этом гибкий вывод электрически и механически соединяют с первым проводящим элементом (60, 160) посредством механического введения в контакт; и

соединяют замыкающий элемент (110, 210) с проводящим элементом, причем указанный замыкающий элемент выполняет функцию упорного элемента (34, 134), и соединительный кабель (12) направляют через замыкающий элемент нескользящим образом и прикрепляют к замыкающему элементу (110, 210).

14. Способ по п. 13, в котором один или более дополнительных комплектов из изолирующего элемента и соответствующего проводящего элемента размещают между замыкающим элементом и концевым элементом для электрического и механического соединения дополнительного гибкого вывода с соответствующим проводящим элементом посредством механического введения в контакт, причем, предпочтительно, один или более дополнительных комплектов из изолирующих элементов и соответствующих проводящих элементов нанизывают на соединительный кабель до нанизывания на соединительный кабель (12) изолятора (50, 150) концевого элемента.

15. Способ соединения соединительного устройства по любому из пп. 1-11 с соединительным кабелем (12), включающий в себя этапы, на которых:

размещают замыкающий элемент (110, 210) с упорным элементом (34, 134) на соединительном кабеле (12);

направляют провода соединительного кабеля (12) через одно или более сквозных отверстий в замыкающем элементе (110, 210);

сгибают гибкий вывод провода таким образом, чтобы он был загнут в сторону от продольного направления проводов через одно или более сквозных отверстий;

размещают проводящий элемент поверх замыкающего элемента (110, 210) до тех пор, пока он не упрется вплотную в упорный элемент, при этом загнутый гибкий вывод прижимают таким образом, чтобы он сгибался дополнительно в обратную сторону, причем осуществляют электрическое и механическое соединение гибкого вывода посредством механического введения в контакт с указанным проводящим элементом;

размещают изолирующий элемент в проводящем элементе и направляют один или более проводов через одно или более имеющихся в нем сквозных отверстий;

сгибают гибкий вывод, по меньшей мере, одного из проводов таким образом, чтобы он был загнут в сторону от продольного направления проводов через одно или более сквозных отверстий; и

размещают дополнительный проводящий элемент вплотную к предшествующему изолирующему элементу, при этом загнутый гибкий вывод прижимают таким образом, чтобы он сгибался дополнительно в обратную сторону, при этом осуществляют электрическое и механическое соединение гибкого вывода посредством механического введения в контакт с указанным дополнительным проводящим элементом, причем способ дополнительно содержит один или более этапов, на которых:

размещают один или более дополнительных комплектов из изолирующего элемента и сопрягаемого проводящего элемента; и/или

завершают сборку с проводящим элементом, который является концевым элементом;

соединительный кабель (12) нескользящим образом направляют через замыкающий элемент (110, 210) и прикрепляют к замыкающему элементу; и/или

на соединительном кабеле (12) сначала размещают замыкающий элемент (110, 210), после чего на замыкающем элементе (100, 210) размещают упорный элемент; и/или

упорный элемент (34, 134) снимают с замыкающего элемента после размещения последнего проводящего элемента.