ШТЕПСЕЛЬНАЯ ВИЛКА ИЛИ ШТЕПСЕЛЬНАЯ РОЗЕТКА КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОЕДИНИТЕЛЯ Российский патент 2023 года по МПК H01R13/68 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к составной части электрического соединителя, такой как штепсельная вилка или штепсельная розетка. Настоящее изобретение также относится к электрическому соединителю.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

Во многих сферах применения для передачи электрических сигналов используются экранированные кабели во избежание помех между сигналом, который передается по конкретному кабелю, и внешними сигналами, такими как сигналы, которые передаются по другим кабелям. Для соединения этих кабелей таким образом, чтобы можно было предотвратить утечку тока и возникновение помех в месте соединения используются экранированные соединители. На предшествующем уровне техники известно несколько конструктивных решений по реализации разделения разных электрических сигналов, протоколов данных или токонесущих проводников посредством экранирования и по их защите от взаимных помех, например, от перекрестной наводки.

В документе US 5,304,964 A раскрывается соединитель, содержащий розеточную часть с прямоугольными гнездами и стандартные штекеры, располагающиеся в этих гнездах. Электропроводящая розеточная часть заземлена и включает в себя проставку, установленную между двумя гнездами таким образом, что два штекера оказываются экранированными от создаваемых ими электромагнитных и радиочастотных помех, а также от воздействия окружающей среды. Аналогичный соединитель известен из заявки на патент Китая № CN 104124575 A.

Другая конструкция соединителя описана в патенте США № US 9,306,312 B2, где раскрывается система электрического соединителя, включающая в себя сопрягаемые штепсельные разъемы, каждый из которых характеризуется увеличенной плотностью контактов, что повышает эффективность высокоскоростной передачи данных. Соединители содержат электропроводящую штепсельную вставку, включающую в себя: множество приемных гнезд под контакты, проходящих в осевом направлении через штепсельную вставку; множество электроизолирующих экранов, каждый из которых несет на себе пару электрических контактов, отстоящих друг от друга на определенное расстояние; множество электропроводящих экранированных наконечников; и электропроводящий экранированный корпус с гнездами под наконечники, проходящими в осевом направлении через экранированный корпус. Эти соединители обладают признаками, обеспечивающими удержание множества штырьковых или розеточных контактов в групповой отцентрованной конфигурации, а также экранирование групп контактов относительно друг друга, что уменьшает помехи и перекрестные наводки. В качестве примера показана система соединителя с четырьмя группами штырьков по восемь штук в каждой, причем гнезда и экраны имеют круглую форму.

Доступные на рынке штепсельные соединители, которые характеризуются наличием более одного экранированного сегмента в электрических контактных элементах, имеют или прямоугольную форму, или круглую форму, как это описано в указанных документах предшествующего уровня техники. И хотя в самых разных сферах применения используются штепсельные соединители известного типа, в отношении их использования существуют определенные ограничения. В частности, из-за конструктивных особенностей этих соединителей они могут оказаться неподходящими для использования в тех сферах применения, где имеются ограничения в части свободного пространства для установки.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Цель настоящего изобретения

Одна из целей настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованную составную часть электрического соединителя, такую как штепсельная вилка или штепсельная розетка, а также соответствующий электрический соединитель, в котором устранены недостатки известных составных частей предшествующего уровне техники. В частности, настоящее изобретение нацелено на то, чтобы предложить составную часть электрического соединителя и сам электрический соединитель, обеспечивающие возможность передачи нескольких протоколов данных, электрических сигналов и/или энергии через единственный соединитель компактной конструкции без каких-либо возмущений.

Решение согласно настоящему изобретению

В последующем описании любую ссылку на один (включая неопределенные и определенные артикли), два или иное число объектов следует понимать, как не исключающую возможность наличия дополнительных таких объектов в изобретении, если только явным образом не указано иное. Номера позиций в патентной формуле не носят ограничительного характера, а служат исключительно для улучшения удобочитаемости формулы.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения поставленная задача решается с помощью составной части электрического соединителя, обладающей признаками по п. 1 формулы. Эта составная часть электрического соединителя содержит корпус и множество электрических контактных элементов, доступ к концам которых осуществляется с одного конца корпуса для соединения с сопрягаемой составной частью соединителя, причем электрические контактные элементы располагаются, по меньшей мере, в двух сегментах, которые отделены друг от друга и экранированы относительно друг друга. Внешний контур каждого сегмента из числа, по меньшей мере, двух сегментов характеризуется наличием, по меньшей мере, двух боковых сторон и стороны основания, проходящей от одного конца одной боковой стороны до одного из концов другой боковой стороны; при этом, по меньшей мере, одна боковая сторона каждого сегмента составляет со стороной основания внутренний угол от 30° до 80° или от 100° до 150°. По меньшей мере, два сегменты расположены в ряд, причем между боковыми сторонами соседних сегментов предусмотрен экран.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения поставленная задача решается с помощью составной части электрического соединителя, обладающей признаками по п. 6 формулы. Эта составная часть электрического соединителя содержит корпус и множество электрических контактных элементов, доступ к концам которых осуществляется с одного конца корпуса для соединения с сопрягаемой составной частью соединителя, причем электрические контактные элементы располагаются, по меньшей мере, в двух сегментах, а предпочтительно, по меньшей мере, в трех сегментах, которые отделены друг от друга и экранированы относительно друг друга. Внешний контур каждого сегмента из числа, по меньшей мере, двух сегментов характеризуется наличием, по меньшей мере, двух боковых сторон и стороны основания, проходящей от одного конца одной боковой стороны до одного из концов другой боковой стороны; при этом боковые стороны образуют внутренний угол от 20° до 150° на конце, противоположном стороне основания. По меньшей мере, два сегмента располагаются вокруг общей центральной точки, лежащей за пределами сегментов, при этом стороны основания сегментов обращены наружу, в сторону от центральной точки. Этот вариант осуществления настоящего изобретения особенно хорошо подходит для составных частей и соединителей с лицевой стороной круглой или эллипсоидной формы. Угол между боковыми сторонами внешнего контура сегментов может быть отрегулирован в зависимости от потребного количества сегментов и наличия свободного пространства для установки.

В контексте настоящего изобретения «составная часть» электрического соединителя представляет собой устройство, которое может стыковаться с сопрягаемой составной частью, в том числе электрического соединителя, для обеспечения электрического соединения между электрическими контактными элементами составной части и соответствующими сопрягаемыми электрическими контактными элементами сопрягаемой составной части. Настоящее изобретение также включает в себя варианты осуществления, в которых в дополнение к электрическим контактам электрический соединитель также содержит выводы для передачи света и/или текучих сред, включая жидкости, такие как охлаждающие жидкости, и газы, такие как воздух, из одной составной части в другую сопрягаемую составную часть.

В контексте настоящего изобретения каждый из «сегментов» включает в себя множество электрических контактных элементов. В зависимости от количества элементов и их расположения внутри сегмента внешний контур этого сегмента может принимать разные формы. Форма согласно настоящему изобретению, неквадратная и некруглая, обеспечивает высокую гибкость конструкции не только в плане размещения электрических контактных элементов внутри сегментов, но также и в плане размещения самих сегментов относительно друг друга.

«Экранирование» двух сегментов относительно друг друга означает, что между этими сегментами предусмотрен экран. «Экран» в контексте настоящего изобретения представляет собой барьер, который, по меньшей мере, частично блокирует электромагнитное поле. Одно из достижимых преимуществ экрана состоит в том, что с его помощью можно уменьшить или свести на нет помехи от радиоволн, электромагнитных полей и/или электростатических полей внутри одного сегмента, наводимых на аналогичные волны и поля внутри соседнего сегмента, или взаимное влияние указанных волн и полей.

За счет сочетания схемы размещения электрических контактных элементов, по меньшей мере, в двух сегментах и формы внешнего контура сегментов согласно настоящему изобретению обеспечивается преимущество, состоящее в том, что может быть получен электрический соединитель, выполненный с возможностью передачи нескольких протоколов данных, электрических сигналов и/или энергии через единственный соединитель компактной конструкции без каких-либо возмущений. При этом обеспечивается особое преимущество, состоящее в том, что благодаря непрямым внутренним углам обеспечивается возможность более плотного размещения контактных элементов внутри сегмента, может быть максимально увеличено количество контактных элементов в сегменте и/или может быть оптимизировано расстояние между контактными элементами.

Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения поставленная задача решается с помощью электрического соединителя, содержащего составную часть согласно настоящему изобретению. Все аспекты заявленного изобретения также охватывают варианты осуществления, которые в дополнение к сегментам согласно настоящему изобретению содержат дополнительные контактные элементы или приспособления под контактные элементы, которые могут быть экранированы или не экранированы.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения

В последующем описании и в зависимых пунктах формулы изобретения раскрыты предпочтительные признаки настоящего изобретения, которые могут применяться по отдельности или в совокупности.

Составная часть согласно настоящему изобретению содержит множество электрических контактных элементов, которые располагаются, по меньшей мере, в двух сегментах. Составная часть может содержать более двух сегментов с одинаковым или неодинаковым количеством электрических контактных элементов. Дополнительные сегменты могут включать в себя, например, всего один сегмент, что зависит от количества энергии, сигналов и/или протоколов данных, передаваемых элементом. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения все контактные элементы в пределах одного или всех сегментов имеют идентичную конструкцию. Однако настоящее изобретение также включает в себя варианты осуществления, в которых контактные элементы, располагающиеся между сегментами или даже в пределах одного и того же сегмента, имеют неодинаковую конструкцию, т.е. они отличаются по своей конструкции.

Электрические контактные элементы могут иметь любую форму, подходящую для передачи электрических сигналов, протоколов данных и/или энергии, известную на предшествующем уровне техники; например, они могут иметь вид контактных штырьков, включая пружинные контакты, контактных гильз, включая гильзы ламельного типа, контактов с нажимными пружинами или контактных зон. Они могут располагаться попарно или по отдельности, например, в случае использования коаксиального элемента. Контактные элементы в одном сегменте могут быть одного типа или разных типов, что зависит от количества энергии, сигналов и/или протоколов данных, передаваемых элементами.

Электрические контактные элементы могут быть выполнены с возможностью передачи энергии, сигналов и/или любых протоколов данных, известных на предшествующем уровне техники, например, видео-протокола HDMI, видео протокола MIPI, видео-протокола DisplayPort, протоколов Firewire, eSata, DVI, PCIE, USB или Ethernet-протокола. Они могут быть выполнены с возможностью передачи одного протокола через один сегмент, передачи более одного протокола через один и тот же сегмент, разделения одного протокола между несколькими сегментами или любую иную возможную комбинацию указанных опций. Подходящие конфигурации выводов могут также включать в себя контактные элементы, которые заземлены, или которые вообще не подключены.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения внешний контур, по меньшей мере, одного сегмента, в предпочтительном варианте – двух сегментов, а в еще более предпочтительном варианте – всех сегментов, имеет, в общем, форму треугольника, например, в общем, равнобедренного треугольника. В этом случае контур, по меньшей мере, одного сегмента характеризуется наличием двух боковых сторон и одной стороны основания. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения внешний контур, по меньшей мере, одного из сегментов, в предпочтительном варианте – двух сегментов, а в еще более предпочтительном варианте – всех сегментов, имеет, в общем, форму трапеции, модифицированной трапеции, параллелограмма или модифицированного параллелограмма; причем эта форма может быть равнобедренной. В этих случаях контур, по меньшей мере, одного сегмента содержит две боковые стороны, основание и еще одну сторону, которая – в предпочтительном варианте – проходит по существу параллельно основанию. Если составная часть имеет удлиненную форму, то основания сегментов предпочтительно вытянуты в продольном направлении составной части.

В контексте настоящего изобретения фраза «в общем» применительно к форме треугольника, трапеции, модифицированной трапеции, параллелограмма или модифицированного параллелограмма означает, что углы контура могут быть скруглены, скошены или иным образом отклонены от точной формы указанного типа. Термин «модифицированный» применительно к форме трапеции и параллелограмма означает, что боковые стороны контура, проходя под непрямым углом к основанию, располагаются не параллельно друг другу. Более того, форма модифицированного треугольника, трапеции или параллелограмма предусматривает, что, по меньшей мере, одна сторона или все стороны могут быть изогнуты, предпочтительно лишь слегка изогнуты. Для этих вариантов осуществления углы могут измеряться относительно хорды.

В каждом сегменте, по меньшей мере, одна боковая сторона или, что предпочтительно, обе боковые стороны составляют со стороной основания внутренний угол в пределах от 30° до 80°; в предпочтительном варианте – от 40° до 75°; а в более предпочтительном варианте – от 50° до 70°, например, около 60°; или же в пределах от 100° до 150°; в более предпочтительном варианте – от 115° до 140°; а в еще более предпочтительном варианте – от 110° до 130°, например, около 120°. Если внешний контур сегмента имеет, в общем, форму треугольника, трапеции или модифицированной трапеции, то боковые стороны составляют относительно друг друга внутренний угол предпочтительно в пределах от 20° до 120°, в более предпочтительном варианте – от 30° до 110°, а в еще более предпочтительном варианте – от 40° до 100°, например, около 60°.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления составной части с сегментами, выстроенными в ряд, эти сегменты располагаются, по меньшей мере, в два параллельных ряда. Составная часть может содержать дополнительные параллельные ряды или отдельные элементы в зависимости от требований к передаче энергии, сигналов и/или данных, а также от имеющегося свободного пространства. Настоящее изобретение также включает в себя варианты осуществления, в которых два или более ряда заняты одним или несколькими сегментами. Предпочтительно, по меньшей мере, один сегмент, а в более предпочтительном варианте – все сегменты в одном ряду своим/своими основаниями примыкают к сегменту в другом ряду. В предпочтительном варианте между сегментами разных рядов предусмотрен экран.

Для этих вариантов осуществления в предпочтительном варианте дополнительно предусмотрено, что соседние сегменты в ряду располагаются в чередующемся порядке в плане их ориентации. К примеру, соседние сегменты могут располагаться со смещением около 180°, а это значит, что стороны основания соседних сегментов поочередно обращены к верхней стороне и нижней стороне ряда.

Эти варианты осуществления особенно подходят для удлиненных плоских составных частей соединителей. Форма внешнего контура сегментов в сочетании с чередующейся ориентацией сегментов в ряду позволяет предусмотреть для электрических соединителей компактную конструкцию их составных частей.

Электрические контактные элементы могут располагаться в сегменте в любом порядке и в любом количестве, при условии, что при этом обеспечивается возможность передачи требуемых протоколов данных, других электрических сигналов и/или энергии.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления составной части согласно настоящему изобретению каждый сегмент содержит, по меньшей мере, три электрических контактных элемента, в более предпочтительном варианте – по меньшей мере, шесть, а в еще более предпочтительном варианте – по меньшей мере, восемь электрических контактных элементов, в частности, по меньшей мере, шестнадцать электрических контактных элементов.

В предпочтительном варианте, по меньшей мере, некоторые, в более предпочтительном варианте – большая часть, а в еще более предпочтительном варианте – все электрические контактные элементы каждого из сегментов располагаются – по меньшей мере, примерно – в узловых точках треугольной сетки, а в более предпочтительном варианте – шестиугольной сетки. В контексте настоящего изобретения под «шестиугольной сеткой» следует понимать неортогональную и некруглую сетку, аналогичную тем сеткам, которые известны из плотной упаковки одинаковых сфер. В более предпочтительном варианте сетка является неортогональной и некруглой относительно направления основания. Под «узловыми точками» следует понимать точки пересечения сетки. Применительно к схеме расположения контактных поверхностей в узловых точках термин «примерно» означает, что контактные поверхности не обязательно должны располагаться точно в узловых точках в строго математическом смысле. Они могут отклоняться от математических узловых точек при условии, что они не образуют конфигурацию, по существу соответствующую ортогональной сетке. Размещение контактных поверхностей точно или примерно в узловых точках треугольной или шестиугольной сетки может обеспечить преимущество, состоящее в том, что в сегменте может быть размещено большее число электрических контактных элементов, чем при использовании ортогональной или круглой конструкции, где не заполнено пространство между элементами.

В зависимости от требований, по меньшей мере, некоторые, в предпочтительном варианте – большая часть, а в еще более предпочтительном варианте – все элементы в сегменте могут располагаться на редкой шестиугольной сетке в том смысле, что не все узловые точки заняты элементами. Сочетания шестиугольных конфигураций и других геометрических или произвольных конфигураций входят в объем настоящего изобретения. Например, сегмент с несколькими электрическими контактными элементами, располагающимися примерно в узловых точках шестиугольной сетки, может характеризоваться наличием дополнительного элемента за пределами сетки, например, коаксиального элемента, угол которого обращен в сторону основания сегмента.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, три электрических контактных элемента располагаются таким образом, что, по меньшей мере, для одного, в предпочтительном варианте – для большей части, а в еще более предпочтительном варианте – для всех элементов минимальный угол между векторами, направленными в сторону двух ближайших соседних элементов, составляет менее 80°, а в предпочтительном варианте – менее 70°, например, примерно 60°. В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором предусмотрено, по меньшей мере, три электрических контактных элемента в сегменте, эти элементы располагаются таким образом, что, по меньшей мере, для одного, в предпочтительном варианте – для большей части, а в еще более предпочтительном варианте – для всех элементов второй ближайший элемент располагается на расстоянии, которое менее чем в 1,4 раза, в предпочтительном варианте – менее чем в 1,3 раза, а в еще более предпочтительном варианте – менее чем в 1,1 раза больше расстояния до ближайшего элемента.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления составной части согласно настоящему изобретению просвет между ближайшими соседними электрическими контактными элементами в сегменте, например, между контактными штырьками или контактными гильзами меньше наружного диаметра электрических контактных элементов менее чем в два раза, в более предпочтительном варианте – менее чем в 1,5 раза, а в еще более предпочтительном варианте – менее чем в 1,2 раза. Наружный диаметр измеряется в плоскости, перпендикулярной направлению сопряжения. В предпочтительном варианте просвет между ближайшими соседними электрическими контактными элементами в сегменте составляет более 0,2; в более предпочтительном варианте – более 0,5; а в еще более предпочтительном варианте – более 0,7 наружного диаметра электрических контактных элементов. Это соотношение обеспечивает оптимальное сочетание между большим числом элементов в имеющейся площади сегмента и расстоянием между ними, достаточно большим для того, чтобы можно было избежать помех или иных возмущений при передаче сигнала.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения наружный диаметр контактного элемента составляет более 0,3 мм, в более предпочтительном варианте – более 0,5 мм, а в еще более предпочтительном варианте – более 0,6 мм. Наружный диаметр контактного элемента предпочтительно составляет менее 2 мм, в более предпочтительном варианте – менее 1,5 мм, а в еще более предпочтительном варианте – менее 1 мм. Просвет между ближайшими соседними контактами предпочтительно составляет более 0,2 мм, в более предпочтительном варианте – более 0,3 мм, а в еще более предпочтительном варианте – более 0,4 мм. Просвет между ближайшими соседними контактами предпочтительно составляет менее 1,5 мм, в более предпочтительном варианте – менее 1,2 мм, а в еще более предпочтительном варианте – менее 1 мм.

Также предпочтительно, чтобы внешний контур сегментов соответствовал границам, охватывающим электрические контактные элементы, которые располагаются в сегменте. Внешний контур согласно этому варианту осуществления минимизирует пространство, необходимое для реализации передачи требуемой энергии, сигналов и/или протоколов данных, а также способствует получению компактной и минималисткой конструкции электрических соединителей.

Сегменты в составной части могут иметь одинаковую или разную форму; например, первый сегмент может характеризоваться внешним контуром в форме трапеции, а соседний второй сегмент может характеризоваться внешним контуром в форме треугольника. Эти контуры особенно подходят для компактного размещения сегментов и, таким образом, для обеспечения минималисткой конструкции электрического соединителя.

Составная часть согласно настоящему изобретению может содержать дополнительные контактные элементы или узлы контактных элементов, контур которых не соответствует настоящему изобретению. Такие сегменты могут представлять собой, например, круглые сегменты, содержащие элементы для коаксиального соединения, или прямоугольные сегменты. В сочетании, по меньшей мере, с двумя сегментами инновационной формы для этой конфигурации по-прежнему требуется меньше установочного пространства, чем для соединителей предшествующего уровня техники.

При этом обеспечивается преимущество, состоящее в том, что внешняя форма лицевой стороны корпуса вокруг сегментов соответствует границам, охватывающим все сегменты, что позволяет обеспечить компактную конструкцию составной части или соединителя. В еще одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрено нечетное количество сегментов в ряду, например, 3, 5, 7, 9 или 11. В предпочтительном варианте внешняя форма лицевой стороны корпуса соответствует границам, охватывающим все сегменты. В предпочтительном варианте внешняя форма лицевой стороны корпуса отличается от прямоугольной, а в особенно предпочтительном варианте она не является аксиально-симметричной относительно угла в 180°, как, например, в случае с параллелограммом. Таким образом, только по одной внешней форме корпуса можно определить ориентацию вставки соединителя в сопрягаемую розеточную часть. В этом случае невозможно подключить соединитель в неправильной ориентации.

Составная часть согласно настоящему изобретению может содержать сегменты, которые представляют собой штепсельную вилку, штепсельную розетку или сочетание штепсельных вилок и штепсельных розеток. Элементы в сегменте также могут представлять собой элементы типа штепсельной вилки, штепсельной розетки или их сочетания. В одном из предпочтительных вариантов своего осуществления составная часть представляет собой штепсельную вилку, штепсельную розетку или сочетание штепсельной вилки и/или штепсельной розетки. Также предпочтительно, чтобы электрический соединитель, содержащий, по меньшей мере, одну составную часть согласно настоящему изобретению, представлял собой штепсельную вилку, штепсельную розетку или сочетание штепсельной вилки и/или штепсельной розетки.

Согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, два сегмента экранированы относительно друг друга. Экранирование может быть обеспечено любыми средствами, известными на предшествующем уровне техники, которые подходят для выполнения требований к экранированию при передаче соответствующей энергии, сигналов и/или протоколов данных контактными элементами в сегментах. В предпочтительных вариантах экранирование обеспечивается токопроводящими листами металла, пластинами, сетками, оплетками или пеноматериалами между соседними сегментами. В предпочтительном варианте экран проходит вдоль, по меньшей мере, части отрезка границы, которая разделяет два соседних сегмента; а в более предпочтительном варианте – по существу по всей длине границы, которая разделяет два соседних сегмента, экранированных относительно друг друга. Более того, в предпочтительном варианте своего осуществления экран проходит в направлении, перпендикулярном лицевой стороне разъема составной части, и/или в направлении сопряжения составной части.

В предпочтительном варианте осуществления соединителя согласно настоящему изобретению при стыковке составной части и сопрягаемой составной части, по меньшей мере, в одном, а предпочтительно во всех сегментах экраны этой составной части и сопрягаемый составной части дополняют друг друга. В этом контексте термин «дополняют» означает, что, по меньшей мере, в одном месте между соседними сегментами, где составная часть не экранирована, экранирование обеспечивает сопрягаемая составная часть, или наоборот. Например, если в экране одной составной части или сопрягаемой составной части имеется разрыв на границе между соседними сегментами, то другой компонент из числа составной части и сопрягаемой составной части обеспечит экранирование в этом месте для закрытия разрыва. В альтернативном варианте или дополнительно экран одного из компонентов из числа составной части и сопрягаемой составной части может отходить перпендикулярно лицевой стороне разъема или в направлении сопряжения на первую величину, и экран другого компонента из числа составной части и сопрягаемой составной части может аналогичным образом отходить перпендикулярно лицевой стороне разъема или в направлении сопряжения на вторую величину, вследствие чего экраны составной части и сопрягаемой составной части в совокупности будут отходить перпендикулярно лицевой стороне разъема или в направлении сопряжения на величину, превышающую первую величину и вторую величину. В этом случае экраны составной части и сопрягаемой составной части предпочтительно упираются друг в друга своими передними кромками в соответствующем направлении их сопряжения.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения сегменты представляют собой отдельные элементы, например, вставки, которые собираются воедино, образуя составную часть согласно настоящему изобретению. В частности, в предпочтительном варианте в таких вариантах осуществления эти элементы характеризуются модульной конструкцией, благодаря чему сегменты могут собираться во множество конфигураций. В других вариантах осуществления настоящего изобретения сегменты составляют единый элемент.

Экран в предпочтительном варианте своего осуществления эффективно блокирует (по меньшей мере, частично) электромагнитное излучение, в частности, предпочтительно высокочастотное (HF) электромагнитное излучение. Предпочтительный экран между двумя сегментами составной части может уменьшать помехи или предотвращать их возникновение между сигналами, такими как видеосигналы HDMI, видеосигналы MIPI, видеосигналы DisplayPort, сигналы Firewire, eSata и DVI PCIE, USB- или Ethernet-сигналы, передаваемые в первом из этих двух сегментов составной части, а также сигналы одного из указанных типов в любом сочетании, передаваемые во втором из этих двух сегментов.

Кроме того, в предпочтительном варианте своего осуществления корпус также экранирован от воздействия окружающей среды таким образом, что сегменты экранированы как относительно друг друга, так и относительно окружающей среды. В одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения корпус заключает в себе сегменты и выполнен из электропроводящего материала, предпочтительно металла. При этом обеспечивается преимущество, состоящее в том, что корпус не только охватывает все сегменты по окружности, но также заключает в себе отдельные сегменты, разделенные, например, перегородками, проходящими от одной стороны корпуса до другой его стороны, образуя ячейки под сегменты. В собранном состоянии эти перегородки пространственно разделяют и экранируют соседние сегменты между их соответствующими боковыми сторонами. В вариантах осуществления с сегментами, располагающимися в два или более ряда, также предусмотрено экранирование между рядами, например, с помощью перегородок корпуса, которые проходят от одного конца корпуса до другого его конца. В предпочтительном варианте экранирующие части корпуса заземлены.

Экранирование вокруг и между сегментами в корпусе может быть реализовано разными способами. В одном варианте корпус выполнен монолитным, например, путем механической обработки твердого материала, методом отливки или с помощью аддитивных методов производства. В другом варианте корпус и экранирующие элементы, такие как перегородки, производятся в виде отдельных частей, которые затем собираются воедино, например, методом сварки, пайки, склеивания или механической посадки, например, методом запрессовки.

В вариантах осуществления с более чем двумя сегментами не все эти сегменты обязательно должны быть экранированы относительно друг друга, что зависит от требований к передаче энергии, сигналов и/или протоколов данных.

Кроме того, предпочтительно, чтобы экранирование между сегментами было реализовано механически устойчивым способом. Одним из примеров такой реализации служат перегородки корпуса между соседними сегментами. Эти перегородки предпочтительно проходят в направлении лицевой стороны разъема и охватывают, по меньшей мере, частично электрические контактные элементы одного или нескольких сегментов в направлении лицевой стороны разъема. Помимо экранирующего эффекта этот вариант осуществления обеспечивает преимущество, состоящее в том, что электрические контактные элементы в сегментах защищены от механического износа или деформации.

Преимущество наличия экрана между сегментами согласно настоящему изобретению состоит в том, что при этом обеспечивается достаточное и надежное экранирование от электромагнитных возмущений или помех при компактной конструкции составной части.

Краткое описание чертежей

В последующем описании дополнительные предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения проиллюстрированы на примерах, однако заявленное изобретение этими примерами не ограничено.

На чертежах схематически показано следующее:

На фиг. 1 представлено перспективное изображение соединителя, содержащего составную часть (справа) соединителя и сопрягаемую составную часть (слева) соединителя;

На фиг. 2 представлено покомпонентное изображение составной части соединителя, показанной на фиг. 1;

На фиг. 3 представлено покомпонентное изображение сопрягаемой составной части соединителя, показанной на фиг. 1;

На фиг. 4 показан сегмент с электрическими контактными элементами;

На фиг. 5 показан вид спереди лицевой стороны разъема составной части, показанной на фиг. 2, с пятью сегментами, тип которых проиллюстрирован на фиг. 4;

На фиг. 6 представлен поперечный разрез составной части и сопрягаемой составной части по фиг. 1 в соединенном виде;

На фиг. 7 представлено детальное изображение фиг. 6;

На фиг. 8 схематически показаны примеры вариантов расположения сегментов; и

На фиг. 9 показан вид спереди лицевой стороны разъема альтернативного варианта реализации составной части.

Подробное раскрытие одного из вариантов осуществления настоящего изобретения

В последующем описании предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения одни и те же номера позиций обозначают идентичные или схожие элементы.

На фиг. 1 представлено перспективное изображение соединителя, содержащего составную часть 1 (справа) в виде штепсельной вилки и сопрягаемую составную часть 2 (слева) в виде сопрягаемой штепсельной розетки. Далее по тексту составная часть 1 соединителя также именуется «вилкой соединителя», тогда как сопрягаемая составная часть 2 далее по тексту называется «розеткой соединителя». На фиг. 2 и 3 представлены покомпонентные изображения, соответственно, вилки 1 соединителя и сопрягаемой розетки 2 соединителя.

Вилка 1 соединителя, показанная на фиг. 1 и 2, содержит передний корпус 3 с пятью отверстиями в виде равнобедренной трапеции со скругленными углами на лицевой стороне разъема. Отверстия располагаются в ряд, причем соседние отверстия повернуты относительно друг друга на 180°. Внешняя форма лицевой стороны корпуса 3, т.е. лицевой стороны разъема, соответствует границам, охватывающим все отверстия, и образует равнобедренную трапецию со скругленными углами.

Пять сегментов 4 с электрическими контактными элементами 10 выполнены в виде вставок, которые неподвижно зафиксированы и герметизированы с помощью залитого компаунда 5. Сегменты 4 заключены в передний корпус 3 в собранном состоянии соединителя. Доступ к концам электрических контактных элементов 10 осуществляется через отверстия для соединения с сопрягаемой составной частью 2 соединителя. Отверстия в переднем корпусе 3 разделены перегородками, которые заземлены и служат экранами, предохраняющими от электромагнитных или иных помех. Таким образом, пять сегментов 4 пространственно отделены друг от друга и экранированы относительно друг друга. Хотя на фигурах показано, что перегородки проходят по всей длине боковых сторон, тем самым полностью отделяя сегменты, в альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения перегородки могут прерываться.

К составной части 1 соединителя подсоединен кабель 9, закрытый корпусом 6 разъема и зафиксированный с помощью пресс-втулки 7 на корпусе 6 разъема. Методом напрессования к переднему корпусу 3 прикреплен задний корпус 8, в который заключены такие элементы, как корпус 6 разъема, пресс-втулка 7, залитый компаунд 5 и сегменты 4 с электрическими контактными элементами 10.

Составная часть 2 в виде розетки соединителя, показанная на фиг. 1 и 3, содержит передний корпус 3 с пятью отверстиями в виде равнобедренных трапеций со скругленными углами. Отверстия располагаются в ряд, причем соседние отверстия повернуты относительно друг друга на 180°. Отверстия располагаются на задней стороне переднего корпуса 3, причем лицевая сторона разъема представляет собой одно большое отверстие, содержащее все указанные отверстия и выполненное с возможностью приема сопрягаемой вилки 1 соединителя. Внешняя форма лицевой стороны корпуса 3, т.е. лицевой стороны разъема, соответствует границам, охватывающим все отверстия, и образует равнобедренную трапецию со скругленными углами.

Пять сегментов 4 с электрическими контактными элементами выполнены в виде вставок, которые неподвижно зафиксированы и герметизированы с помощью залитого компаунда 5. Сегменты 4 заключены в передний корпус 3 в собранном состоянии соединителя. Доступ к концам электрических контактных элементов осуществляется через отверстия для соединения с сопрягаемой составной частью соединителя. Отверстия в переднем корпусе 3 разделены перегородками, которые заземлены и служат экранами, предохраняющими от электромагнитных или иных помех. Таким образом, пять вставок 4 пространственно отделены друг от друга и экранированы относительно друг друга. Хотя и в этом случае на фигурах показано, что перегородки проходят по всей длине боковых сторон, тем самым полностью отделяя сегменты друг от друга, в альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения перегородки могут прерываться.

При совмещении составной части 1 соединителя с сопрягаемой составной частью 2 соединителя их экраны упираются друг в друга своими передними кромками в соответствующем направлении их сопряжения, вследствие чего вместе эти экраны обеспечивают экранирование сопряженных составных частей соединителя по всей их длине.

К сопрягаемой составной части соединителя подсоединен кабель 9, закрытый корпусом 6 разъема и зафиксированный с помощью пресс-втулки 7 на корпусе 6 разъема. К переднему корпусу 3 прикреплен задний корпус 8, в который заключены такие элементы, как корпус 6 разъема, пресс-втулка 7, залитый компаунд 5 и сегменты 4 с электрическими контактными элементами 10.

На фиг. 4 показан вид спереди сегмента 4 с шестнадцатью электрическими контактными элементами 10. Элементы 10 могут представлять собой, например, штырьки штепсельной вилки или полые штифты штепсельной розетки. Контактные поверхности элементов 10 располагаются таким образом, что они оказываются примерно в узловых точках шестиугольной сетки. В примере, приведенном на фиг. 4, элементы 10 расположены симметрично относительно продольной вертикальной оси посередине сегмента. Снизу вверх элементы 10 располагаются в три группы. Первая группа включает в себя четыре элемента 10, два из которых располагаются один поверх другого по оси симметрии. Слева и справа от оси предусмотрено по одному дополнительному элементу 10, которые занимают вертикальное пространство между двумя элементами на оси. Вторая группа содержит шесть элементов 10, ни один из которых не находится на оси симметрии. По одному элементу 10 расположено слева и справа от оси, и по два дополнительных элемента 10 расположено, соответственно, еще дальше слева и справа. В вертикальном направлении они располагаются выше и ниже двух внутренних элементов 10 таким образом, что они находятся в вертикальном пространстве между двумя внешними элементами 10. Третья группа содержит шесть элементов 10, два из которых располагаются один поверх другого по оси симметрии. Слева и справа от оси предусмотрено по одному дополнительному элементу, которые занимают вертикальное пространство между двумя элементами на оси. Расстояние между соседними электрическими контактными элементами 10 в сегменте соответствует примерно 0,8 наружного диаметра электрических контактных элементов 10.

Внешний контур сегментов соответствует границам, охватывающим все электрические контактные элементы 10, которые располагаются в сегменте, и имеет примерно форму трапеции со скругленными углами. Он характеризуется двумя боковыми сторонами 11a, 11b и стороной 12 основания, проходящей от одного конца одной боковой стороны 11a до одного из концов другой боковой стороны 11b. Боковые стороны 11 и сторона 12 основания обозначены на фиг. 4 пунктирными линиями. Боковые стороны 11a и 11b образуют угол 13 в 45° на стороне, противоположной стороне 12 основания.

На фиг. 5 представлен вид спереди лицевой стороны разъема составной части соединителя, показанной на фиг. 2, с пятью сегментами, тип которых проиллюстрирован по фиг. 4, встроенными в передний корпус 3. Пять сегментов 4a-4e идентичны друг другу в плане количества содержащихся в них электрических контактных элементов и схемы расположения этих элементов в сегментах. Сегменты располагаются в ряд, причем соседние сегменты 4a/4b, 4b/4c, 4c/4d и 4d/4e смещены относительно друг друга на 180°. Сегменты примыкают один к другому своими боковыми сторонами таким образом, что перегородки в переднем корпусе 3 между каждой парой соседних боковых сторон служат экранами, предохраняющими от помех.

Сочетание такого внешнего контура и схемы расположения сегментов и экранов между сегментами позволяет получить составную часть электрического соединителя, обеспечивающую возможность передачи нескольких протоколов данных, электрических сигналов и/или энергии через единственный соединитель компактной конструкции без каких-либо возмущений или помех.

На фиг. 6 показан поперечный разрез вилки 1 соединителя и розетки 2 соединителя в подсоединенном состоянии. На фиг. 7 соединение лицевых сторон разъема показано более детально. Вилка 1 соединителя полностью входит в розетку 2 соединителя. Вилка соединителя содержит две кольцевые канавки. В одной из канавок располагается винтовая пружина 14. Другая канавка содержит кольцевое уплотнение 15. Розетка 2 соединителя содержит кольцевой вырез, входящий в зацепление с винтовой пружиной. Винтовая пружина 14 фиксирует положение вилки 1 соединителя в розетке 2 соединителя, предотвращая ее непроизвольное выскакивание, и служит в качестве экранирующего контакта. Уплотнение 15 предотвращает попадание воды, пыли или иных загрязнений внутрь переднего корпуса 3 и, соответственно, на электрические контактные элементы 10.

На фиг. 8 схематически показан вид спереди сегментов, иллюстрирующий примеры вариантов их расположения. На примерах A, B и C сегменты располагаются в один ряд, причем соседние сегменты смещены относительно друг друга на 180°. В примерах E и F сегменты располагаются в два параллельных ряда, а в примере D добавлен еще один сегмент, который образует третий ряд поверх двух рядов согласно примеру E. Во всех случаях соседние сегменты в ряду повернуты относительно друг друга на 180°.

На фиг. 9 показана еще одна составная часть соединителя. Если смотреть слева направо, то она содержит первый, в общем, трапециевидный сегмент 4a, который идентичен сегменту 4a, показанному на фиг. 4; и второй сегмент 4f, имеющий, в общем, форму параллелограмма. Второй сегмент 4f содержит идентичные сигнальные контакты 10 числом 71, которые располагаются в виде по существу шестиугольной решетки, и четыре дополнительных контакта 10a большего размера, по два в каждом дальнем углу второго сегмента 4f. Справа от второго сегмента 4f располагается коаксиальный соединитель, а еще дальше справа – вывод для подачи сжатого воздуха. Внешний контур второго сегмента 4f соответствует границам, охватывающим все электрические контактные элементы 10 и 10a, располагающиеся во втором сегменте 4f, и имеет примерно форму параллелограмма со скругленными углами. Он характеризуется двумя боковыми сторонами 11c и 11d, а также стороной 12a основания и другой стороной 12b основания, параллельной стороне 12a основания, каждая из которых проходит от одного конца одной боковой стороны 11c до одного из концов другой боковой стороны 11d. Боковые стороны 11c и 11d образуют угол в 45° и 135°, соответственно, со стороной 12a основания.

Приведенные примеры могут сочетаться в любой конфигурации и объединяться с другими дополнительными элементами или признаками. Настоящее изобретение не ограничено конструкцией, показанной на приведенном выше примере. Дополнительные варианты осуществления составной части и соединителя согласно настоящему изобретению включают в себя, например, комбинации штепсельных вилок со штепсельными вилками, штепсельных вилок со штепсельными розетками и штепсельных розеток со штепсельными розетками. Помимо примера, где продемонстрирована сборка «кабель-кабель», возможны также и другие конструктивные решения, например, сборки «кабель-устройство» или сборки «устройство-устройство». Геометрическая конструкция также не ограничена соединителями, показанными в этом примере. Например, возможны такие конструктивные решения, в которых ось кабеля и ось, перпендикулярная лицевой стороне разъема, образуют угол, отличный от 180°, например, угол в 45° или 90°. Еще одним примером служит корпус с вилкой соединителя на одном конце и розеткой соединителя на другом конце, причем этот корпус имеет прямоугольную форму в том смысле, что оси, перпендикулярные соответствующим торцам, имеют угол в 90°.

Признаки, раскрытые в представленном выше описании, формуле и на фигурах, могут быть применены для реализации различных вариантов осуществления настоящего изобретения, как по отдельности, так и в любом сочетании.

Ссылочные позиции

1 составная часть соединителя

2 сопрягаемая составная часть соединителя

3 передний корпус

4 вставка, сегмент

5 залитый компаунд

6 корпус разъема

7 пресс-втулка

8 напрессование

9 кабель

10 электрический контактный элемент

11 боковая сторона

12 сторона основания

13 угол между боковыми сторонами

14 винтовая пружина

15 уплотнение.

Изобретение относится к электротехнике. Составная часть электрического соединителя содержит корпус и множество электрических контактных элементов, расположенные, по меньшей мере, в двух сегментах, которые отделены друг от друга и экранированы относительно друг друга. Внешний контур каждого сегмента характеризуется наличием, по меньшей мере, двух боковых сторон и стороны основания. По меньшей мере одна боковая сторона каждого сегмента составляет со стороной основания внутренний угол от 30° до 80° или от 100° до 150°. Сегменты располагаются в ряд, между боковыми сторонами соседних сегментов предусмотрен экран. Технический результат заключается в обеспечении компактной конструкции составной части электрических соединителей с ограниченным пространством для установки. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Составная часть (1) электрического соединителя, содержащая корпус (3) и множество электрических контактных элементов (10), доступ к концам которых осуществляется с одного конца корпуса (3) для соединения с сопрягаемой составной частью соединителя, причем электрические контактные элементы (10) располагаются, по меньшей мере, в двух сегментах (4), которые отделены друг от друга и экранированы относительно друг друга, причем каждый сегмент (4) содержит множество электрических контактных элементов (10), отличающаяся тем, что внешний контур каждого сегмента из числа, по меньшей мере, двух сегментов (4) характеризуется наличием, по меньшей мере, двух боковых сторон (11) и стороны (12) основания, проходящей от одного конца одной боковой стороны (11a) до одного из концов другой боковой стороны (11b), причем, по меньшей мере, одна боковая сторона каждого сегмента составляет со стороной (12) основания внутренний угол от 30° до 80° или от 100° до 150°, а также тем, что сегменты (4) располагаются в ряд, причем между боковыми сторонами (11) соседних сегментов (4) предусмотрен экран.

2. Составная часть (1) по п. 1, отличающаяся тем, что внешний контур, по меньшей мере, одного из сегментов имеет, в общем, форму треугольника.

3. Составная часть (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что внешний контур, по меньшей мере, одного из сегментов имеет, в общем, форму трапеции, модифицированной трапеции, параллелограмма или модифицированного параллелограмма.

4. Составная часть (1) по п. 1, отличающаяся тем, что сегменты (4) располагаются, по меньшей мере, в два параллельных ряда.

5. Составная часть (1) по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что соседние сегменты (4) в ряду располагаются в чередующемся порядке в плане их ориентации.

6. Составная часть (1) по п. 1, отличающаяся тем, что каждый сегмент (4) содержит, по меньшей мере, три электрических контактных элемента (10), которые располагаются примерно в узловых точках треугольной сетки.

7. Составная часть (1) по п. 1, отличающаяся тем, что расстояние между ближайшими примыкающими друг к другу электрическими контактными элементами (10) в сегменте (4) соответствует 0,2-2 наружным диаметрам электрических контактных элементов (10).

8. Составная часть (1) по п. 1, отличающаяся тем, что внешний контур сегментов (4) соответствует границам, охватывающим электрические контактные элементы (10), которые располагаются в сегменте (4).

9. Составная часть (1) по п. 1, отличающаяся тем, что внешние контуры сегментов (4) идентичны друг другу.

10. Составная часть (1) по п. 1, отличающаяся тем, что в ней предусмотрено нечетное число сегментов (4), а внешняя форма лицевой стороны корпуса (3) соответствует границам, охватывающим все сегменты (4).

11. Составная часть (1) по п. 1, отличающаяся тем, что составной частью служит штепсельная вилка, штепсельная розетка или сочетание штепсельной вилки и/или штепсельной розетки.

12. Составная часть (1) для электрического соединителя, содержащая корпус (3) и множество электрических контактных элементов (10), доступ к концам которых осуществляется с одного конца корпуса (3) для соединения с сопрягаемой составной частью соединителя, причем электрические контактные элементы (10) располагаются, по меньшей мере, в двух сегментах (4), которые отделены друг от друга и экранированы относительно друг друга, причем каждый сегмент (4) содержит множество электрических контактных элементов (10), отличающаяся тем, что внешний контур каждого сегмента из числа, по меньшей мере, двух сегментов (4) характеризуется наличием, по меньшей мере, двух боковых сторон (11) и стороны (12) основания, проходящей от одного конца одной боковой стороны (11a) до одного из концов другой боковой стороны (11b), при этом боковые стороны образуют внутренний угол (13) от 20° до 150° на конце, противоположном стороне (12) основания, причем сегменты (4) располагаются вокруг общей центральной точки, лежащей за пределами сегментов (4), а стороны основания сегментов (4) обращены наружу от центральной точки.

13. Составная часть (1) по п. 12, отличающаяся тем, что внешний контур, по меньшей мере, одного сегмента имеет, в общем, форму треугольника, трапеции или модифицированной трапеции.

14. Составная часть (1) по п. 12, отличающаяся тем, что каждый сегмент (4) содержит, по меньшей мере, три электрических контактных элемента (10), которые располагаются примерно в узловых точках треугольной сетки.

15. Составная часть (1) по п. 12, отличающаяся тем, что расстояние между ближайшими примыкающими друг к другу электрическими контактными элементами (10) в сегменте (4) соответствует 0,2-2 наружным диаметрам электрических контактных элементов (10).

16. Составная часть (1) по п. 12, отличающаяся тем, что внешний контур сегментов (4) соответствует границам, охватывающим электрические контактные элементы (10), которые располагаются в сегменте (4).

17. Составная часть (1) по п. 12, отличающаяся тем, что внешние контуры сегментов (4) идентичны друг другу.

18. Составная часть (1) по п. 12, отличающаяся тем, что в ней предусмотрено нечетное число сегментов (4), а внешняя форма лицевой стороны корпуса (3) соответствует границам, охватывающим все сегменты (4).

19. Составная часть (1) по п. 12, отличающаяся тем, что составной частью служит штепсельная вилка, штепсельная розетка или сочетание штепсельной вилки и/или штепсельной розетки.

20. Электрический соединитель, содержащий составную часть по любому из предшествующих пп. 1-19 и сопрягаемую составную часть (2) соединителя.