CZ281778B6

CZ281778B6 - Nepájecí elektrický konektor

Info

Publication number: CZ281778B6
Application number: CS94470A
Authority: CZ
Inventors: George Jack Knox
Original assignee: Minnesota Mining And Manufacturing Company
Priority date: 1991-09-23
Filing date: 1992-08-27
Publication date: 1997-01-15
Also published as: CZ47094A3; ES2079886T3; MX9205259A; MY108299A; JP3150973B2; NO941043L; RU2101813C1; EP0605460A1; US5120246A; NO941043D0; NO307588B1; CN1071281A; HUT67970A; HU216458B; FI941327A; DK0605460T3; WO1993006634A1; HU9400641D0; ZA926371B; FI941327A0

Abstract

Konektor má základnu (11) a víčko (12) vybaveny pro uzavření axiálně umístěnými zúženými klíči (30) a klíčovými drahami (40) k zajištění víčka (12) v patřičné poloze v základně (11). Klíče (30) a klíčové dráhy (40) pomáhají víčku (12), aby se udrželo v základně pomocí zaklapnutí stěn klíčů (30) se sbíhajícími se stěnami klíčových drah (40).ŕ

Description

Nepájecí elektrický konektor

Oblast techniky

Vynález se vztahuje ke zdokonalení nepájecích elektrických konektorů, majících základnu a víčko, které stlačuje vodiče pro spojení, a dále se vztahuje v jednom aspektu i ke zlepšení mechanického uzamykacího mechanismu víčka k základné pro přepravu a manipulaci před vytvořením spojení.

Vynález je vylepšením nepájecího konektoru, uvedeného v patentu USA pod číslem 3 012 219 a v průmyslovém vzoru USA číslo Des. 191 399. Vynález se rovnéž vztahuje k USA patentu č. 4 891 018, popisujícímu nový konektor, vyrobený z méně tvrdého materiálu, jako je polyolefin, než dříve používané polykarbonátové materiály. Pružnější materiály mají mnoho výhod, zahrnujíce fakt, že již existuji poddajnější a pružnější materiály, než jsou polykarbonáty. Jejich dobré charakteristiky rovněž vytvářejí podmínky pro modifikaci struktury základních částí konektoru k získání stejného výsledku. Jedna změna je určena k úpravě designu krytu a základny k zajištění upevnění víčka k základně, a omezeni jeho rozebráni a oddělení před jeho vyjmutím z dodávací krabice pro použití pro spojování vodičů.

Dosavadní stav techniky

Patent USA č. 4 891 018 obsahuje nový návrh pro spojení víčka a základny po odstranění izolace před vytvořením vodičového spojení. Další patent USA č. 5 067 910, vztahující se k vynálezu, ukazuje jeden způsob pro zajištění víčka ve správné poloze použitím mechanické západkové části, přičemž klínové tvarovaná část odolává vypadávání víčka, když je připevněno na základnu.

Vynález dále zajišťuje další zlepšení na víčku a základně k udrženi součástí pospolu před jejich použitím, zlepšení ke snadnému sestavení a samozaklapovací systém, nebo uzamykatelný prvek, který se uplatní, jestliže je použita síla k oddělení krytu od základny během transportu a manipulaci před jeho použitím pro spojeni množiny vodičů.

Následující patenty ilustrují použití víčka a základny, přičemž je kryt formován se žebrem, které zapadá do zářezu, které je provedeno ve směru pohybu vička směrem do základny, když se kompletuje spojení několika vodičů. Tyto úpravy zahrnuji patenty USA Čísel 3 718 888, 3 804 971, 4326 767, 4 444 448 a 4 496 206. Tyto spojující žebra a drážky patřičně nefunguji na kruhových zakliňujících se částech.

Souvisící řešeni, které ukazuje použiti vertikálního žebra na krytu a vertikální drážky na základné, je v patentu USA č. 4 444 449. Tento patent obsahuje drátový konektor s prostředkem mezi zaklíněným vloženým víčkem a základnou a podpůrnými pilířky (15). Dále zářezy (17) na postranních stěnách základny (1) a komplementární výčnělky (19) na hořejším krytu (11) k zajištění potřebné orientace krycích částí. Horní víčko rovněž drží kovový vodivý prvek k proříznutí izolace vodičů. Na této součástce je víčko a základna formována z polykarbonátů a jsou zaklíněny dohroma

-1CZ 281778 B6 dy v zúženém otevření (13) na vrchu víčka. Nejsou další pilířky a zářezy, které mají prostředek k nastavení částí v přednastaveném smyslu. S použitím měkkých materiálů nastává potřeba přiměřené síly k zabezpečení vyjmutí víčka ze základny.

Podstata vynálezu

Vynález obsahuje vylepšení na víčku pružnými prostředky k zamezení vypadnutí víčka ze základny před jeho konečným zasazením do izolační základny, přičemž uvedené prostředky pomáhají k udržení konektoru ve složeném stavu po zaklíněném konečném zasazení izolačního víčka do izolační základny.

Předmětem vynálezu je nepájecí elektrický konektor pro spojení alespoň dvou vodičů, obsahující izolační základnu, která má alespoň dva podélné, souběžné, vodiče vedoucí kanály, probíhající skrze hrdlovou část do zkosené kónické dutiny, přičemž izolační základna má alespoň jednu příčnou drážku, probíhající napříč uvedenými kanály na dně uvedené dutiny, a uvedená dutina je vymezena dnem a boční stěnou, přičemž boční stěna, vymezující uvedenou dutinu, se rozšiřuje od otevřeného konce izolační základny směrem k jejímu dnu, dále izolační víčko, určené k zapadnuti do uvedené dutiny izolační základny a obsahující horní stěnu a kónickou postranní stěnu, která se rozšiřuje směrem od uvedené horní stěny k otevřenému konci izolačního víčka, přičemž kónická postranní stěna má dvě patky, vybíhající od volného konce kónické postranní stěny, a konečně vodivý spojovací člen vodičů, který je umístěn proti vnitřnímu povrchu uvedené horní stěny izolačního víčka, přičemž uvedené patky izolačního víčka se rozbíhají směrem od volného konce uvedené kónické postranní stěny a jejich tvar je uzpůsoben pro uložení do výše uvedené dutiny při nasazení izolačního vička do izolační základny, jehož podstata spočívá v tom, že bud vnitřní strana boční stěny izolační základny nebo vnější strana kónické postranní stěny izolačního víčka má alespoň jedno radiálně vybíhající žebro a vnitřní strana boční stěny izolační základny nebo vnější strana kónické postranní stěny izolačního víčka má žebrovou dráhu, přičemž uvedené žebro má jednotný lichoběžníkový průřez po celé své délce a žebrová dráha má formu drážky s jednotným průřezem ve tvaru zkoseného V po celé své délce a uvedené žebro a uvedená žebrová dráha mají takovou velikost, že sbíhající se stěny žebra spočívají na sbíhajících se stěnách žebrové dráhy, přičemž existuje rozestup mezi dnem uvedené žebrové dráhy a přední stěnou uvedeného žebra.

Výhodně je uvedená izolační základna vytvořena z průsvitného, proti rozpouštědlům odolného, hydrofobního, pružného polymerního materiálu.

Uvedeným polymerním materiálem je výhodné polyolefin, výhodněji polypropylen.

Výhodné má izolační základna dvě vzájemně protilehlá žebra a na kónické postranní stěně a na patkách izolačního víčka jsou vytvořeny dvě žebrové dráhy.

Výhodně je vodivý spojovací člen tvarován do tvaru U a má pár souběžných destiček, přičemž každá z těchto destiček má U-štěrbiny pro pojmutí a spojeni vodičů, určených ke spojení.

-2CZ 281778 B6

Přehled obrázků na výkresech

Nepájecí elektrický konektor podle vynálezu bude dále detailnění objasněn pomocí odkazů na připojené výkresy, na kterých obr. 1 znázorňuje perspektivní pohled na konektor podle vynálezu v rozloženém stavu, obr. 2 znázorňuje bokorysný pohled na konektor podle vynálezu s izolačním víčkem, zasazeným do izolační základny, obr. 3 znázorňuje vertikální příčný řez konektorem podle vynálezu, vedený podle linie 3-3 z obr. 2, obr. 4 znázorňuje horizontální příčný řez konektorem podle vynálezu, vedený podle linie 4-4 z obr. 2 a obr. 5 znázorňuje schematický řez žebrem a žebrovou dráhou konektoru podle vynálezu s klínícími se zamykacími povrchy.

Příklady provedeni vynálezu

Dále popsané příkladné provedení nepájecího elektrického konektoru podle vynálezu má pouze ilustrační charakter a nikterak neomezuje rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen definicí patentových nároků.

Z obr. 1 je patrné, že konektor 10 obsahuje izolační základnu 11 a izolační víčko 12. Izolační víčko 12 drží vodivý spojovací člen 13., tvarovaný do tvaru písmene U a uzpůsobený pro požadované odstraněni elektrické izolace z vodičů a pro spojení těchto vodičů.

Izolační základna 11 obsahuje podélné, souběžné, trubkovité, vodiče vedoucí průchody 20, procházející skrze hrdlovou část 21. Průchody 20 začínají na volném konci hrdlové části 21 izolační základny 11 a zasahuji do těla 22 izolační základny 11, kde přecházejí do kanálů 24 (viz zejména obr. 3 a 4), nesoucích vodiče. Vnitřek těla 22 izolační základny má tvar dutiny 25, spojené s kanály 24. Napříč kanály 24 probíhají dvé drážky 26 k pojmutí souběžných destiček vodivého spojovacího členu 13. Dutina 25 má tvar komolého kužele a sahá od otvoru v horní části těla 22 až ke kanálům 24 a je vymezena dnem a boční stěnou izolační základny

11, která je skloněna v úhlu 6’ vzhledem k ose dutiny 25.

Boční stěna izolační základny 11 má nosný povrch 27 k nesení izolačního víčka 12 s patkami 33., které se zasouvají do dutiny 25 a opírají se o vnitřní stranu boční stěny izolační základny 11 a přispívají k natočení izolačního víčka 12 vzhledem k izolační základně 11 a k zasazeni izolačního víčka 12 do izolační základny 11 v otevřené poloze konektoru 10. Patky 33 jsou tvarovány tak, že se rozbíhají od volného konce kónické postranní stěny 32 izolačního víčka 12. Takto jsou patky 33 přitlačeny směrem k sobě při jejich zavedení do izolační základny 11 při sestaveni konektoru 10. Patky 33 potom probíhají souběžné s vnitřní stranou boční stěny izolační základny 11. Nosný povrch 27 a spodní povrch 28 izolačního vička 12 slouží k aplikaci otevírací síly za účelem rozšíření otvoru dutiny 25 a pojmutí většího izolačního víčka

12, když jsou izolační základna 11 a izolační víčko 12 sestavovány za účelem kompletování konektoru 10 a spojení vodičů, zavedených do konektoru 10.

Vnitřní strana boční stěny izolační základny 11 má pár žeber 30, které vybíhají radiálně z vnitřní strany boční stěny izolační

-3CZ 281778 B6 základny 11 a jejichž přední strany mají stejnou vzdálenost od vnitřní strany boční stěny izolační základny 11 v celé délce žeber 30 a jsou umístěny v blízkosti konců příčných drážek 26. Žebra 30 probíhají v celé výšce vnitřní strany boční stěny izolační základny 11 a mají sbíhající se boční stěny, přičemž jejich příčný průřez má lichoběžníkový tvar. Sbíhající se stěny žeber 30. slouží k zaklínění do dále popsané žebrové dráhy 40. Izolační základna 11 je výhodně vytvořena z pružného polymemího materiálu, který je výhodné průsvitný, odolný proti rozpouštědlům, hydrofobní a pružný, což znamená, že má dobrou pevnost v tahu a dostatečnou pružnost k dosažení prodloužení o 10 až 20 %. Vhodnými materiály těchto vlastností jsou polyolefiny, například polypropylen, který je méně drahý než rovněž vhodný polykarbonát.

Izolační víčko 12 drží vodivý spojovací člen 13 a může být vytvořeno z polyolefinu, jakým je například polypropylen. Izolační víčko 12 sestává z horní stěny 31 a z kónické postranní stěny 32. Z volného okraje kónické postranní stěny 32 vybíhá na opačných stranách pár patek 33. Patky 33 se rozbíhají z volného konce kónické postranní stěny 32 a jsou souběžné s vnitřní stranou boční stěny izolační základny 11. Patky 33 se nacházejí v blízkosti konců destiček U-tvarovaného vodivého spojovacího členu 13. Když je izolační víčko 12 uloženo v izolační základně 11 v otevřené poloze, patky 33 se nacházejí v dutině 25.

Izolační víčko 12 konektoru 10 zahrnuje drážku, vymezující žebrovou dráhu 40., která je určena pro záběr se žebrem 30, které vybíhá z vnitřní strany boční stěny izolační základny 11, vymezující dutinu 25. Izolační víčko 12 má rovněž vně vybíhající okrajové osazení 41, vybíhající z volného okraje kónické postranní stěny 32.· Okrajové osazení 41, umístěné v dutině 25 při usazeni izolačního víčka 12 ve spojovací poloze, při které jsou uvnitř se nacházející vodiče elektricky spojeny, bude v záběru s vnitřní stranou boční stěny izolační základny 11 a bude tak zabraňovat vypadnutí izolačního víčka 12 v případě, že je spojení vystaveno teplotním změnám a dalším nepříznivým vlivům okolního prostředí.

Vodivý spojovací člen 13 je vytvořen z elektricky vodivého tažného kovu. Tímto kovem je výhodně slitina, která vykazuje 10% prodloužení při přetržení a má pevnost v tahu výhodně mezi 415 a 550 MPa. Příkladem takového materiálu je měděná slitina přibližně 0,4 mm silná, jakou je nábojová mosaz 260 s tvrdostí 3/4 nebo HO/3. Vodivý spojovací člen 13 je upevněn v izolačním víčku 12 a je zde ukotven pomocí háčků, nacházejících se na opačných koncích vodivého spojovacího členu 13 a pronikajících do materiálu patek 33 (viz obr. 3).

Vodivý spojovací člen 13 má obecně tvar písmene U a má takto dvě tenké paralelní destičky, které jsou hluboce vykrojeny za vzniku U-štěrbin 39 pro přijeti a odstraněni elektrické izolace z vodičů, určených ke spojení a pro vytvořeni pružného přítlačného elektrického spojení vodičů. Destičky vodivého spojovacího členu 13 jsou souběžné a mají rozestup 1,27 mm. U-štérbiny 39. jsou od sebe vzdáleny 3,2 mm na obou destičkách. Mezi U-štérbinami 39 se nachází další štěrbina, která zvětšuje pružnost vodivého spojovacího členu 13. U-štěrbiny jsou původně široké 0,29 mm, přičemž tato vzdálenost je měřena mezi protějšími okraji U-štěrbiny 39.

-4CZ 281778 B6

Jak je to patrné z obr. 4 a 5, zapadají žebra 30 a žebrové dráhy 40 do sebe v celé jejich délce za účelem zabránění vypadnutí izolačního víčka 12 z izolační základny 11 a omezení jeho naklopení před uzavřením konektoru. Destičky vodivého spojovacího členu 13 jsou umístěny souběžně s příčnými drážkami 26 a žebra 30 a přidružené žebrové dráhy 40 zajišťují takové uložení izolačního víčka 12 do izolační základny 11, které zase zajišťuje výše uvedené správné uložení destiček vodivého spojovacího členu 13 vzhledem k příčným drážkám 26.

Usazení každého žebra 30 v žebrové dráze 40 má základní důležitost pro dobrou uzamykací schopnost konektoru 10 podle vynálezu. Každá patka 33 má lichoběžníkově zúženou žebrovou dráhu 40, vytvořenou tak, že hloubka žebrové dráhy je ve spodní části její délky konstantní. Izolační základna má zase lichoběžníkově tvarovaná žebra 30, vytvořená na vnitřní straně boční stěny izolační základny 11 a tato žebra 30 zapadají do žebrových drah 40. Žebra 30 radiálně vybíhají do dutiny 25 a mají v celé své délce konstantní výšku, měřenou od přední strany žebra 30 k vnitřní straně boční stěny izolační základny 11. Žebrová dráha 40 má konstantní průřez ode dna okrajového osazení 41 až k volnému konci patky 33. Žebro 30 a žebrová dráha 40 jsou dimenzovány tak, že jejich sbíhající se stěny na sebe vzájemně dosedají (viz obr. 4 a 5)· Sbíhající se stěny a úhel jejich sbíhavosti generují sílu mezi těmito stěnami, přičemž tato sila pochází od odkloněných patek 33 a je dostatečná pro vzájemné držení žeber 30 a žebrových drah 40 v pevném spojení. Při aplikaci síly k vyjmutí nebo vyklonění izolačního víčka 12 se síla proti žebrům 30 zvětší a zvětší se rovněž síla mezi sbíhajícími se stěnami žeber 30 a žebrových drah 40. Výsledkem takto zvětšené síly je i zvětšená odporová síla, která brání vypadnutí izolačního víčka 12 nebo jeho vychýlení.

Žebro 30 se přitom nesmi dotýkat dna žebrové dráhy 40 a vnější povrch patky 33 se nesmi dotýkat vnitřní strany boční stěny izolační základny 11, vymezující dutinu 25. Jestliže jsou splněny tyto podmínky, potom je síla, nezbytná k vytažení izolačního víčka 12 z izolační základny 11, větší, než síla, která je k tomu zapotřebí u konstrukce bez konfigurace žebro-žebrová dráha. Velikost uzamykací síly je určena úhlem sbíhavosti alfa. Charakteristiky kluzných V-drážek jsou uvedeny na straně 3 až 29 v Marxové Standart Handbook for Mechanical Engineers, 9. vyd. (1986), R. R. Donnelley and Sons Company, nakl. McGraw-Hill.

Menší úhel sbíhavosti alfa vytváří větší uzamykací sílu mezi sbíhajícími se stěnami žebrové dráhy 40 a žebra 30. Nicméně menší úhel sbíhavosti způsobuje větší odchylku v uložení žebra 30 v žebrové dráze 40., jelikož šířka žebra 30 nebo žebrové dráhy 40. kolísá v důsledku výrobních toleranci. Protože je důležité, aby se dno žebrové dráhy 40 nedotýkalo přední strany žebra 30 a aby se vnější strana patky 33 nedotýkala vnitřní strany boční stěny izolační základny 11, musí být hloubka žebrové dráhy 40 zohledněna uvedenými známými výrobními tolerancemi. Ideální kompromis představuje úhel sbíhavosti alfa rovný 6°. Takový úhel sbíhavosti zvyšuje uzamykací sílu faktorem 4,8 a 0,026 mm ve zrněné výšky žebra 30 má za následek 0,13 mm změnu v hloubce uloženi žebra 30 v žebrové dráze 40.

-5CZ 281778 B6

Vynález takto poskytuje vylepšený konektor 10 pro vytvoření dobrého elektrického spojení do konektoru zavedených vodičů, který má izolační základnu 11 a izolační víčko s vodivým spojovacím členem 13 a jehož izolační základna 11 a izolační víčko 12 jsou vybaveny uzamykacími žebry 30 a žebrovými dráhami 40,. Izolační víčko 12 je opatřeno žebrovou dráhou 40, i když je možné předpokládat, že žebro může být na izolačním vičku a patce a žebrová dráha bude ve vnitřní straně boční stěny izolační základny, vymezující uvedenou kónickou dutinu v izolační základně. Potom ale může být tloušťka boční stěny izolační základny v oblasti žebrové dráhy natolik zeslabena, že v tomto místě může dojít k jejímu prasknutí v případě, že by byl konektor použit za nízkých teplot chladného dne.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Nepájecí elektrický konektor pro spojení alespoň dvou vodičů, obsahující izolační základnu (11), která má alespoň dva podélné, souběžné, vodiče vedoucí kanály (24), probíhající skrze hrdlovou část (21) do dutiny (25), přičemž izolační základna (11) má alespoň jednu příčnou drážku (26), probíhající napříč kanály (24) na dně dutiny (25), a dutina (25) je vymezena dnem a vnitřní stranou boční stěny izolační základny (11), přičemž boční stěna izolační základny (11) se rozšiřuje od otevřeného konce izolační základny (11) směrem k jejímu dnu, dále izolační víčko (12), určené k zapadnutí do dutiny (25) izolační základny (11) a obsahující horní stěnu (31) a kónickou postranní stěnu (32), která se rozšiřuje směrem od horní stěny (31) k otevřenému konci izolačního víčka (12), přičemž kónická postranní stěna (32) má dvě patky (33), vybíhající od volného konce kónické postranní stěny (32), a konečně vodivý spojovací člen (13) vodičů, který je umístěn proti vnitřnímu povrchu horní stěny (31) izolačního víčka (12), přičemž patky (33) izolačního víčka (12) se rozbíhají směrem od volného konce kónické postranní stěny (32) a jejich tvar je uzpůsoben pro umístění do dutiny (25) při nasazení izolačního víčka (12) do izolační základny (11), vyznačený tím, že bud vnitřní strana boční stěny izolační základny (11) nebo vnější strana kónické postranní stěny (32) izolačního víčka (12) má alespoň jedno radiálně vybíhající žebro (30) a vnější strana kónické postranní stěny (32) izolačního víčka (12) nebo vnitřní strana boční stěny izolační základny (11) má žebrovou dráhu (40), přičemž žebro (30) má jednotný lichoběžníkový průřez v celé své délce a žebrová dráha (40) má formu drážky s jednotným průřezem ve tvaru zkoseného V a žebro (30) a žebrová dráha (40) mají takovou velikost, že sbíhající se stěny žebra (30) spočívají na sbíhajících se stěnách žebrové dráhy (40), přičemž existuje rozestup mezi dnem žebrové dráhy (40) a přední stěnou žebra (30).
2. Nepájecí elektrický konektor podle nároku 1, vyznačený tím, že izolační základna (11) je vytvořena z průsvitného, proti rozpouštědlům odolného, hydrofobního, pružného polymerního materiálu.

-6CZ 281778 B6
3. Nepájecí elektrický konektor podle nároku 2, vyznačený tím, že polymerním materiálem je polyolefin.
4. Nepájecí elektrický konektor podle nároku 3, vyznačený tím, že polymerním materiálem je polypropylen.
5. Nepájecí elektrický konektor podle nároku 1 nebo 4, vyznačený tím, že izolační základna (11) má dvě vzájemné protilehlá žebra (30) a na kónické postranní stěně (32) a na patkách (33) izolačního víčka (12) jsou vytvořeny dvě žebrové dráhy (40).
6. Nepájecí elektrický konektor podle nároku 1, vyznačený tím, že vodivý spojovací člen (13) je tvarován do tvaru U a má pár souběžných destiček, přičemž každá z těchto destiček má U-štěrbiny (39) pro pojmutí a spojení vodičů, určených ke spojení.