ES2291028T3 - Conector electrico con armazon doble y horquilla de retencion. - Google Patents
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Abstract
Un conjunto de un conector eléctrico que comprende dos mitades de armazones (100) que están unidas juntas para formar un receptáculo para el conector, en el que cada mitad del armazón (a) incluye al menos dos aberturas (104, 108) que pasan desde un interior de dicha mitad del armazón hasta un exterior de dicha mitad del armazón, caracterizado porque cada una de dichas mitades del armazón (b) incluye un canal encastrado (111) a lo largo de una superficie interior, y (c) tiene fijado a dicha mitad de armazón una horquilla de retención (200) que incluye al menos dos fijaciones predobladas (204, 208) que pasan a través de dichas al menos dos aberturas, por lo que dicha horquilla de retención está encajada a presión para descansar contra dicha superficie interior de dicha mitad del armazón, descansando la mayor parte de la superficie de dicha horquilla de retención sobre dicha superficie de canal encastrado, y, antes de dicha unión, se fija la horquilla de retención en cada mitad del armazón almismo, en un mínimo de tres puntos de contacto (204, 206, 208), siendo al menos dos de dichos puntos de contacto (204, 208) fijaciones de encaje a presión.
Description
Conector eléctrico con armazón doble y horquilla
de retención.
La presente invención versa acerca del campo de
los conectores eléctricos, y, más en particular, acerca de un
conjunto de un armazón de un conector de dos piezas que permite el
uso de una horquilla de retención especializada. Debido a la
capacidad para abrir el conjunto del armazón del conector para la
inserción de la horquilla, la horquilla se puede fijar al conjunto
del armazón de tal manera que se proporcione un alineamiento
sencillo y preciso. Además, el diseño de la horquilla proporciona
lo necesario para una distribución de carga, de manera que reduzca
la fatiga por estrés. El conjunto del armazón del conector de dos
partes puede estar fabricado a partir de un material que contenga
un polímero como un plástico termoplástico reforzado o un plástico
termoestable reforzado, al igual que de un metal, debido a la
capacidad para moldear las partes individuales del armazón del
conector.
Los conectores eléctricos están disponibles en
una multitud de diseños distintos, para que sirvan para una amplia
base de requerimientos. Un diseño utilizado frecuentemente incluye
una clavija y un receptáculo, cada uno de los cuales incluye un
módulo de contacto o terminal, que incluye un receptáculo
dieléctrico en el que se fijan los contactos o terminales; y un
armazón que rodea el receptáculo para la protección física y también
con el fin de apantallar y de efectuar una puesta a tierra. Los
métodos convencionales para fijar el módulo de contacto dentro del
armazón protector incluyen el uso de materiales adhesivos, anillos
de fijación, u otros herrajes de retención.
Se describen a continuación ejemplos de
conectores eléctricos que son útiles en las aplicaciones para las
que es útil el presente conector, para proporcionar los antecedentes
del presente conector mejorado.
La patente estadounidense nº 3.993.394,
concedida a James Cooper el 23 noviembre de 1976, describe una mitad
de un conector que tiene paredes transversales sustancialmente
paralelas unidas por lados perpendiculares para proporcionar una
sección transversal sustancialmente rectangular para recibir al
menos un conector plano de tipo oblea insertado en el mismo en una
dirección axial hacia delante. Se forma una nervadura transversal
en una cara superior de una oblea que da a una cara interna de una
pared transversal del conector. Se proporciona una abrazadera de
resorte apoyada libremente en los extremos en la cara interna de la
mitad del conector. Cuando se inserta la oblea en la mitad del
conector, la nervadura actúa como una leva contra la abrazadera de
resorte, forzando a la abrazadera de resorte hacia arriba. La
abrazadera de resorte regresa para colindar con la parte posterior
de la nervadura según se empuja la oblea en su posición, para
retener a la oblea en la mitad del conector. Se proporciona una
herramienta para accionar mediante leva la abrazadera de resorte
para permitir la extracción de la oblea.
La patente estadounidense nº 4.619.490,
concedida a Robert Hawkings el 28 de octubre de 1986, describe un
dispositivo de guía y retención para obleas con terminación de
conector que tienen un receptáculo y al menos un par de miembros
opuestos de retención de obleas, estando fijados de manera que se
puedan liberar dichos miembros a paredes opuestas del receptáculo
para proporcionar la guía y retención de obleas para conector de
forma rectangular entre los mismos. Los miembros de retención de
obleas están descritos en el sentido de que son fácilmente
reubicados para permitir una reorganización de las obleas para
conector y de la disposición del cableado. En particular, estos
miembros de retención comprenden un miembro conectado, de manera
susceptible de liberación, a una primera pared opuesta y el otro
miembro está conectado, de manera susceptible de liberación, a una
segunda pared opuesta, teniendo cada miembro una pluralidad de
partes de guía y partes de retención que guían a las obleas
conductoras que se insertan de forma superpuesta dentro del
receptáculo.
La patente estadounidense nº 4.764.130,
concedida a Thomas DiClemente el 16 de agosto de 1988, describe un
conector eléctrico que tiene un miembro de retención que tiene una
sección transversal asentada en una abertura en el receptáculo del
conector. El extremo adelantado del miembro de retención está
plegado sobre sí mismo y encaja en una abertura en el receptáculo
del conector. Se extienden hacia fuera un par de patillas de
retención desde la sección transversal para asentarse sobre una
superficie interior del receptáculo del conector; estas patillas de
retención trabajan en cooperación con el miembro doblado para
sujetar al miembro de retención en su posición dentro del
receptáculo del conector. Además, se extiende un segundo par de
patillas de retención hacia dentro en el pasadizo del receptáculo
del conector para retener el receptáculo del terminal en su posición
dentro del receptáculo del conector. El armazón metálico
(receptáculo del conector) que rodea el receptáculo del terminal
está hecho de una sola pieza, y se utiliza en combinación con unos
miembros de retención también formados a partir de metal, y se
describen en el sentido de que están troquelados y formados a partir
de un material que tiene unas características de resorte deseables,
como por ejemplo, el acero inoxidable.
La patente estadounidense nº 4.927.388,
concedida a David Gutter el 22 de mayo de 1990, describe un armazón
protector de una sola pieza de un conector eléctrico que incluye
horquillas fijadas a la parte interna del protector del armazón,
extendiéndose hacia delante y hacia dentro los brazos de resorte de
las horquillas para encajarse por detrás de las nervaduras
transversales a lo largo de las superficies que dan la cara hacia
fuera de los módulos de terminal que se insertan en el armazón. Cada
horquilla incluye un par de fijaciones dirigidas hacia fuera a lo
largo de los bordes laterales de la sección del cuerpo, y las
fijaciones se insertan hacia fuera a través de hendiduras
longitudinales asociadas en la pared del armazón y luego se doblan a
lo largo de la superficie exterior del armazón, preferiblemente en
encastres para quedar a ras con la superficie exterior del armazón.
Un par de dichas horquillas a lo largo de la superficie interna
superior y a lo largo de la superficie interna inferior cooperan
para retener un par de módulos de terminal insertados en el
armazón.
La patente estadounidense nº 5.125.854,
concedida a Bassler et al. el 30 de junio de 1992, describe
un conjunto de conector eléctrico que incluye un miembro de
apantallamiento y estructura en el que al menos una parte del mismo
es conductora. Se montan una pluralidad de subconjuntos modulares en
el conjunto. Se proporciona un mecanismo de enganche para fijar
cada subconjunto modular, aunque de manera que pueda extraerse, al
miembro de apantallamiento y estructura. El mecanismo de enganche
incluye una fijación que se extiende desde el miembro de
apantallamiento y estructura, en el que la fijación tiene una ranura
que encaja sobre una proyección del subconjunto modular.
La patente estadounidense nº 5.145.411,
concedida a Pastal et al. el 8 de septiembre de 1992,
describe una pieza dieléctrica insertada de un conector eléctrico
retenida dentro de un armazón metálico por una pluralidad de bordes
de enganche formados de una sola pieza con el miembro de inserción.
Los bordes están esparcidos por la periferia de la superficie
exterior del miembro de inserción, y durante la inserción en el
armazón, estos bordes se enclavan con las superficies
correspondientes que hacen de tope definidas a lo largo de las
superficies internas del armazón
metálico.
metálico.
Muchos de los conectores eléctricos descritos
anteriormente encuentran usos en aplicaciones aeronáuticas, y
particularmente para aplicaciones de transmisión de señales. Debido
a la criticidad de un rendimiento fiable, los conectores deben
cumplir unos requerimientos estrictos. El exterior del conector (el
armazón) es típicamente conductor y proporciona un apantallamiento
electromagnético. Se comprueba la durabilidad mecánica, la
resistencia a sustancias químicas y a niebla salina del conector en
conjunto. Por ejemplo, se comprueba la resistencia a la vibración
de los conectores de las aerolíneas siguiendo el estándar militar
MIL-STD-1344, que requiere que no
haya ningún daño o discontinuidad eléctrica después de la
comprobación de vibración. La patente
US-A-4764130 describe un conjunto
en conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1.
Además de los requerimientos para el armazón
exterior, el conector debe proporcionar un medio para fijar los
módulos de terminal dentro del armazón. El medio para fijar el
módulo no debería interferir con la inserción del módulo en el
armazón, no debería exponer al medio de fijación al entorno exterior
de una manera en la que pueda hacer que el medio de fijación falle,
y debería proporcionar un alineamiento cuidadoso de los módulos
dentro del armazón. Esta última característica garantiza un ajuste
eléctrico correcto con el conector.
El conector no solo debe cumplir los
requerimientos técnicos especificados anteriormente, sino que, como
siempre, el coste de la fabricación del conector es una
consideración importante. En el pasado, el armazón exterior del
conector ha sido normalmente mecanizado, debido a la dificultad para
moldear un armazón exterior de una sola pieza.
La reivindicación 1 especifica el conjunto de la
invención.
El presente conjunto del conector eléctrico
incluye un armazón exterior capaz de recibir al menos un módulo de
contacto eléctrico. El armazón exterior trabaja en cooperación con
un dispositivo de retención mejorado de un módulo de contacto que
fija el módulo de contacto eléctrico dentro del armazón. La
combinación del armazón exterior con el dispositivo de retención
del módulo protege los elementos críticos del dispositivo de
retención del entorno exterior, no interfiere con la inserción del
módulo de contacto dentro del armazón, y proporciona un
alineamiento preciso del módulo durante y después de la inserción
del módulo de contacto en el armazón.
En particular, un conector eléctrico completo
incluye una clavija y un receptáculo, y la siguiente descripción se
aplica a ambos. El armazón exterior comprende dos mitades que se
abren durante la fijación de un dispositivo de retención del módulo
de contacto a cada mitad del armazón. Las dos mitades se cierran
después de la fijación del dispositivo de retención del módulo de
contacto. Preferiblemente, las mitades del armazón, con el
dispositivo de retención del módulo de contacto en su lugar, se
remachan permanentemente en la configuración cerrada. Se
proporciona una herramienta que permite una liberación sencilla del
módulo de contacto, si fuese necesario. Típicamente, el armazón
exterior tiene forma rectangular. El armazón exterior de dos partes
puede estar fabricado de metal, típicamente aluminio que está
bañado con cadmio o níquel, dependiendo de su aplicación final.
Cuando se fabrica el armazón a partir de un metal, el armazón puede
ser mecanizado, pero preferiblemente se moldea utilizando técnicas
de moldeo estándar, para ahorrar costes. Alternativamente, el
presente armazón partido en dos partes puede estar fabricado a
partir de un material que conste de un polímero que pueda estar
rellenado con un material conductor y/o esté revestido con un
material conductor para proporcionar un apantallamiento EMI y/o un
apantallamiento RFI, y para una descarga electrostática rápida. Las
mitades del armazón de plástico están preferiblemente moldeadas por
inyección. El armazón montado y cerrado con el/los dispositivo/s de
retención en su/s lugar/es es capaz de abarcar al menos la parte de
un módulo de contacto que contiene los contactos y es capaz de
retener el módulo después de la inserción en el armazón montado.
El dispositivo de retención preferido que fija
el módulo de contacto eléctrico dentro del armazón es una horquilla.
En el ejemplo de realización preferido, se fija una horquilla para
que el cuerpo principal de la horquilla esté en contacto con una
superficie interior de cada mitad del armazón externo. Cuando se
inserta un módulo de contacto (que es generalmente rectangular) en
el conjunto del conector, el módulo de contacto es mantenido en su
lugar por la horquilla en cada lado opuesto (superficie exterior)
del módulo. Inicialmente (antes de cerrar las mitades del armazón
para formar un armazón montado con el dispositivo de retención del
módulo) cada horquilla está fijada a la mitad del armazón por medio
de un encaje a presión. Después de que se cierre y se remache el
armazón (o, de lo contrario, de que se fijen juntas las mitades), la
horquilla queda atrapada por las paredes del armazón y se fija en
su posición correcta mediante el contacto con las superficies del
armazón cerrado.
El encaje a presión de la horquilla de retención
incluye cuatro (4) puntos de contacto mecánicos que encajan a
presión en su lugar y un quinto punto de contacto que tiene forma de
pieza insertada que se extiende a través de una abertura en la
mitad del armazón y que se dobla subsiguientemente para quedar plana
dentro del encastre en el exterior de la mitad del armazón. Dos de
los puntos de contacto de encaje a presión trabajan conjuntamente
con la pieza insertada para alinear y fijar la horquilla contra una
superficie interna de la mitad del armazón con respecto al extremo
delantero y extremo trasero del conector. Los dos puntos de contacto
de encaje por presión restantes alinean y fijan la horquilla contra
la superficie interna de la mitad del armazón con respecto a los
bordes laterales del conector, que, junto con los extremos delantero
y trasero, forman el cuerpo rectangular del conector. Los puntos de
contacto de encaje a presión del borde lateral fijan la horquilla
para que no pueda estar inclinada a un ángulo desde un borde
lateral a otro borde lateral del armazón. Este posicionamiento
(alineamiento y fijación) de cinco puntos de la horquilla de
retención dentro del interior de la mitad del armazón garantiza un
alineamiento correcto de la horquilla antes de juntar las dos
mitades del armazón. Después de juntar las dos mitades del armazón,
la horquilla queda atrapada en su alineamiento correcto,
garantizando un alineamiento correcto del módulo de contacto con la
inserción en el armazón. Este alineamiento correcto es crítico para
garantizar un ajuste eléctrico correcto entre los módulos de
contacto cuando se juntan dos conjuntos de conector eléctrico para
producir una conexión eléctrica.
Debido a la forma rectangular del conector del
ejemplo de realización preferido y del alineamiento preciso de la
horquilla de retención dentro del armazón del conector, se obtiene
un alineamiento completamente paralelo de los módulos conectores de
contacto eléctrico. Este alineamiento paralelo permite un ajuste
eléctrico correcto y una facilidad para aislar del entorno los
elementos de contacto conectados eléctricamente.
El uso de dos mitades de armazón que tienen cada
una una horquilla de retención de módulo fijado a las mismas da
lugar a un método particular de fabricar un conjunto de conector
eléctrico, comprendiendo el método las etapas siguientes:
- a)
- encajar a presión una horquilla de retención en contacto con una superficie interior de una mitad de armazón mientras que se inserta simultáneamente un saliente de la superficie de la horquilla a través de una abertura en la mitad del armazón;
- b)
- fijar mecánicamente el saliente a la superficie exterior de la mitad del armazón;
- c)
- juntar las dos mitades para formar un conjunto que comprenda un armazón exterior que tiene una superficie exterior protectora, con un dispositivo de retención de un módulo de contacto en la superficie interna de cada mitad del armazón, en el que el conjunto es capaz de abarcar al menos la parte de un módulo de contacto insertado, y es capaz de retener el módulo de contacto después de su inserción en el conjunto.
Preferiblemente, el encaje a presión de la
horquilla de retención del módulo de contacto en la mitad del
armazón se da al encajar a presión un primer par de puntos de
encaje a presión que fijan la horquilla de retención en la dirección
de los bordes delantero y trasero del conector. Preferiblemente los
puntos de encaje a presión tienen la forma de fijaciones
predobladas que se extienden desde la superficie superior de la
horquilla. Se coloca la superficie superior de la horquilla
adyacente a la superficie interior de la mitad del armazón, y las
fijaciones predobladas se deslizan en posición contra la mitad del
armazón a través de aberturas en la mitad del armazón y descansan
contra superficies con encastres en la superficie exterior de la
mitad del armazón. Según se deslizan las fijaciones predobladas en
su posición, se inserta una pieza, que es preferiblemente una
fijación sustancialmente recta, a través de una abertura en el
armazón, para que se extienda hacia arriba hasta el exterior de la
mitad del armazón. Esto proporciona un alineamiento de tres puntos
y una fijación firme de la horquilla de retención a la mitad del
armazón en la dirección del borde delantero al borde trasero del
conjunto del conector. Entonces se encajan en su lugar un segundo
par de puntos de encaje a presión, que alinean y fijan la horquilla
de retención contra la superficie interior de la mitad del armazón
con respecto a los bordes laterales del conector contra la
superficie interior de la mitad del armazón. Preferiblemente, el
segundo par de puntos de encaje a presión tiene la forma de brazos
doblados que encajan sobre un escalón a lo largo del borde de cada
mitad del armazón. Subsiguientemente al encaje a presión del
segundo par de puntos de encaje a presión, se dobla la forma de la
pieza inserta (fijación) en su lugar contra la superficie exterior
de la mitad del armazón, doblada preferiblemente en una zona con
encastres en la superficie de la mitad del armazón. El resultado
final es un posicionamiento de cinco puntos de la horquilla de
retención que alinea y fija la horquilla dentro de la mitad
del armazón.
del armazón.
La Figura 1A muestra una vista superior
proyectada de un ejemplo de realización preferido de una mitad del
armazón que comprende la mitad superior de un ejemplo de realización
preferido de un receptáculo de un conector.
La Figura 1B muestra una vista inferior
proyectada de una mitad del armazón mostrada en la Figura 1A.
La Figura 2A muestra una vista interior
proyectada de un ejemplo de realización preferido de una horquilla
de retención de un módulo que se utiliza en combinación con la mitad
del armazón mostrada en la Figura 1A, en la manera mostrada en el
conjunto en las Figuras 3A y 3B. Se pretende que la palabra
interior signifique que gran parte de la superficie de la
horquilla estará mirando hacia el interior del conector montado como
se muestra en las Figuras 3A y 3B.
La Figura 2B muestra una vista lateral de un
ejemplo de realización preferido de una horquilla de retención de
la Figura 2A, como un corte transversal de la horquilla en la
ubicación B-B. La vista también incluye la fijación
de inserción que está ubicada en el centro de la horquilla, pero no
incluye el brazo doblado en el extremo de la horquilla, con fines
ilustrativos.
La Figura 2C muestra una vista frontal de la
horquilla de retención de la Figura 2A desde el extremo trasero (el
extremo desde el que se extienden los hilos del conector) del
conjunto del conector.
La Figura 2D muestra una vista ampliada del
borde exterior de la horquilla de retención de la Figura 2C, borde
exterior que forma un encaje a presión contra el borde exterior de
una mitad del armazón.
La Figura 3A muestra una vista proyectada de la
mitad superior de un ejemplo de realización preferido de un
conjunto de un conector, incluyendo el armazón de la mitad superior
y la horquilla de retención del módulo superior con el que
coopera.
La Figura 3B muestra una vista proyectada de la
mitad inferior de un ejemplo de realización preferido de un
conjunto de un conector, incluyendo la mitad del armazón inferior y
la horquilla de retención del módulo inferior con el que coopera.
La horquilla de retención se muestra con la fijación del borde
delantero doblado en su forma final solo con fines ilustrativos. De
hecho, antes de encajar la horquilla a presión contra la mitad del
armazón, la fijación del borde delantero tiene la configuración
mostrada en las Figuras 2A y 2B.
La Figura 4 muestra una vista de corte
transversal de una clavija y un receptáculo, cada uno de los cuales
utiliza la presente invención incluyendo el armazón partido con la
horquilla de retención.
La Figura 5A muestra una esquemática de una
vista tridimensional de un armazón de un conector de clavija montado
para EME (efectos electromagnéticos, Electro Magnetic
Effects).
La Figura 5B muestra una vista de corte
transversal esquemática del conector de la Figura 5A, marcada para
mostrar la posición en la que se aplica la carga durante la
comprobación de resistencia del material del armazón, y la
dimensión de la deflexión medida en conformidad con la MIL. STD.
1344.
La presente invención se refiere a un conjunto
de un conector eléctrico que incluye un armazón exterior capaz de
recibir al menos un módulo de contacto eléctrico. El armazón
exterior está compuesto de dos mitades de armazón que trabajan en
cooperación la una con la otra y una horquilla mejorada de retención
de módulo para fijar el módulo de contacto eléctrico dentro del
conjunto del armazón. Típicamente se utilizan dos horquillas de
retención del módulo en un conjunto completo, estando fijada una
horquilla a cada mitad del armazón. Esto proporciona una retención
más fija del módulo de contacto y proporciona un alineamiento
preciso del módulo, tanto durante como después de la inserción del
módulo en el conjunto del conector.
En particular, las dos mitades del armazón se
cierran después de que se haya fijado una horquilla de retención de
módulo a cada mitad del armazón. Preferiblemente, las mitades del
armazón, con la horquilla de retención del módulo en su lugar, se
remachan o juntan permanentemente con un adhesivo, o son soldadas de
manera ultrasónica en la configuración cerrada. Las mitades
exteriores del armazón son típicamente de forma rectangular y pueden
estar fabricadas de aluminio bañado con cadmio o níquel.
Alternativamente, las mitades exteriores del armazón pueden estar
fabricadas de un material que contenga un polímero que esté bañado
con un material conductor.
Cuando se fabrican las mitades del armazón de
metal, se prefiere el moldeo (utilizando las técnicas de moldeo
estándar), en vez del mecanizado, como el método de fabricación,
para reducir costes. El moldeo es un medio mucho más barato de
fabricación que el mecanizado y es particularmente rentable en la
actualidad cuando el armazón está moldeado en dos mitades
separadas, permitiendo el uso de un molde simplificado para el
moldeo.
Cuando se fabrican las mitades del armazón de un
material que contiene un polímero, se prefiere el método de
fabricación por moldeo por inyección en términos de coste. El coste
de la fabricación para un conector moldeado por inyección a partir
de un material polimérico es aproximadamente el 25% del coste de un
conector metálico moldeado y aproximadamente el 10% del coste de un
conector metálico mecanizado.
Como prefacio a la descripción detallada, se
debería observar que, según se utiliza en esta especificación y en
las reivindicaciones anejas, las formas singulares "un" y
"el" incluyen los plurales correspondientes, a no ser que el
contexto dicte claramente lo contrario. Por ejemplo, "un hilo"
o "un haz de hilos" se refiere a uno o más hilos o haces de
hilos y un "módulo de contacto" se refiere a uno o más módulos
de contacto.
Se define a continuación la terminología
específica de particular importancia para la descripción de la
presente invención.
El término "armazón del conector" se
refiere a la pared del conjunto del conector que proporciona al
menos un exterior protector y que, típicamente, pero no
necesariamente, proporciona apantallamiento electromagnético a la
vez que lleva a cabo otros servicios funcionales.
El término "módulo conector" o "módulo de
contacto" se refiere al conjunto que incluye contactos o
terminales eléctricos. Típicamente, el conjunto incluye un material
dieléctrico que separa eléctricamente los contactos conductores
entre sí y del receptáculo del conector. El conjunto del módulo de
contacto también puede incluir un material sellante diseñado para
evitar la entrada de humedad o sustancias químicas en la zona de los
contactos conductores de electricidad.
El término "conector eléctrico" se refiere
al dispositivo (clavija o receptáculo) que entra en contacto con
otro dispositivo (clavija o receptáculo) para crear una vía a través
de la que pueda darse la conducción eléctrica.
El término "inserción" o "pieza
inserta", haciendo referencia a una parte de una horquilla de
retención, se pretende que signifique un saliente en la superficie
de la horquilla de retención que puede ser insertado en una
depresión o encastre o a través de una abertura en un receptáculo
del conector o armazón, pero que no proporciona un encaje a presión
contra el receptáculo del conector.
El término "extremo delantero" se refiere
al extremo de un conector eléctrico que contiene una cara o
superficie transversal que contiene contactos eléctricos en la
misma y que está fijado a otro extremo delantero de otro conector
eléctrico para formar una vía eléctricamente conductora entre los
dos conectores.
El término "horquilla de retención" se
refiere a un dispositivo de retención que se utiliza para mantener
a un módulo conector en su lugar una vez se ha insertado dentro del
receptáculo del conector.
El término "borde lateral" se refiere a un
borde longitudinal de un conector eléctrico, dos de los cuales, en
combinación con un extremo delantero y un extremo trasero, forman un
conector de forma rectangular.
El término "encaje a presión", haciendo
referencia a la parte de una horquilla de retención, se pretende que
signifique una forma en la superficie de una horquilla de retención
que enganche con una forma en la superficie de un receptáculo del
conector o armazón para que encaje de manera ajustada,
proporcionando un punto de fijación.
El término "extremo trasero" se refiere al
extremo de un conector eléctrico que está opuesto al "extremo
delantero"; el extremo trasero es el extremo del que se
extienden los hilos (que terminan en los elementos de contacto del
conector eléctrico).
En la Figura 4 se muestra una vista transversal
de una clavija y un receptáculo del conector eléctrico, cada uno de
los cuales utiliza el armazón partido y la horquilla de retención de
la presente invención. La diferencia principal entre el par de
clavija y receptáculo, en términos del armazón partido, es que el
borde delantero de la clavija está diseñado para encajar en el
borde delantero del receptáculo. Las horquillas de retención son
esencialmente las mismas. En las Figuras 3A y 3B se muestra una
vista expandida de una clavija del conector eléctrico que incluye
el conjunto completo del armazón partido. La Fig. 3A muestra la
mitad superior de un conjunto del conector y la Fig. 3B muestra la
mitad inferior del conjunto del conector. La diferencia entre la
mitad superior y la mitad inferior del conjunto del conector es
mínima, teniendo principalmente una forma de orientación (guiado y
soporte) del módulo en la superficie interior del conector que no
afecta a la relación entre el armazón partido externo y el
dispositivo de retención del módulo. Con esto en mente, este
planteamiento comenzará con una descripción detallada de la mitad
superior del conjunto del conector, como se ilustra en las Figuras
1A y 1B.
La Figura 1A es una vista superior proyectada
que muestra la superficie superior 102 del armazón de la mitad
superior del conjunto del conector 100. El armazón de la mitad
superior 100 tiene generalmente una forma rectangular, teniendo un
extremo delantero 105, un extremo trasero 107 y bordes laterales 101
y 103. La superficie superior 102 consta de una forma encastrada
109, que incluye una abertura 104; la forma encastrada 110 incluye
una abertura 108; la forma encastrada 106 tiene una abertura 112
(no mostrada). En la Figura 2A se muestra la fijación doblada
encajada a presión 204 de la horquilla de retención 200 que pasa a
través de la abertura 104 y descansa contra la superficie
encastrada 109. La fijación doblada encajada a presión 208 de la
horquilla de retención 200 pasa a través de la abertura 108 y
descansa contra la superficie encastrada 110. La fijación de
inserción 206 de la horquilla de retención 200 pasa a través de la
abertura 112 (no mostrada en la Fig. 1A, pero mostrada como 112 en
la Fig. 1B) y se dobla subsiguientemente para descansar sobre la
superficie encastrada 106. Estos tres puntos de contacto garantizan
que la horquilla de retención 200 está colocada correctamente
contra la superficie inferior 122 del armazón de la mitad superior
100, que está ilustrada en la vista inferior del armazón de la
mitad superior 100 ilustrada en la Fig. 1B. La superficie inferior
122 del armazón de la mitad superior 100 también incluye un canal
encastrado 111 en el que descansa el miembro transversal 220 de la
horquilla de retención 200. Además, las superficies encastradas 124
y 128 en los escalones elevados 132 y 134, trabajan respectivamente
en cooperación con los brazos de encaje a presión 214 y 218,
respectivamente, para proporcionar una ubicación de contacto a lo
largo de los bordes laterales 103 y 101, respectivamente, del
armazón de la mitad superior 100. Estas dos ubicaciones de contacto
de encaje a presión evitan que la horquilla de retención 200 se
incline con respecto a los bordes laterales 103 y 101 del armazón de
la mitad superior 100. La combinación de los cuatro contactos de
encaje a presión con la fijación de inserción (que está doblada en
su posición después de la fijación de la horquilla de retención
utilizando los puntos de contacto de encaje a presión) garantiza
que la horquilla de retención 200 está alineada correctamente con
respecto al armazón de la mitad superior 100. Además, se distribuye
una carga aplicada a la horquilla de retención 200 a lo largo de
toda la longitud del miembro transversal 200, dado que el borde 230
de la horquilla de retención 200, que está delante de los brazos de
retención del módulo 210 y 212, descansa contra la pared encastrada
137 de la superficie inferior del armazón de la mitad superior 100.
La superficie inferior 122 del armazón de la mitad superior 100
también incluye estructuras 117 y 119 que ayudan a guiar un módulo
de contacto en un conjunto montado del armazón y a colocar el
módulo de contacto dentro del conjunto como se muestra en la Figura
4, que se describe con más detalle subsiguientemente.
Haciendo referencia a la horquilla de retención
200 mostrada en la Figura 2A, los brazos de retención del módulo
210 y 212 se extienden desde el miembro transversal 200 y actúan
para mantener el módulo de contacto (no mostrado) en su lugar
después de la inserción en el interior del conjunto del conector
como se muestra en la Figura 4.
En la Figura 2B se proporciona una vista
transversal esquemática de la horquilla de retención del módulo a
través de la Sección B-B mostrada en la Figura 2A.
Esta vista muestra varios ángulos y radios que se incluyen en la
horquilla de retención 200. Los radios R_{1}, R_{2} y R_{3}
proporcionan espacios libres para la inserción de un módulo de
contacto (no mostrado) en el conjunto del armazón (vista ampliada
mostrada en las Figuras 3A y 3B). El ángulo \alpha debe ser
controlado cuidadosamente para permitir la retención adecuada de un
módulo de contacto dentro del conjunto del armazón, como se muestra
en la Figura 4. El ángulo \beta proporciona un espacio libre para
la inserción de la horquilla de retención 200 en el armazón partido
de la mitad superior 100 y contribuye al encaje a presión de la
horquilla 200 en el armazón de la mitad superior 100. El ángulo
\lambda evita que partes de la horquilla 200 cuelguen dentro del
conjunto del armazón de manera que pudieran engancharse con un
módulo de contacto según se inserta o extrae. No se muestra la parte
del corte transversal que representaría un brazo de encaje a
presión 218 en la Sección B-B en pro de la claridad
de la descripción.
En particular, el ángulo \alpha, que
típicamente oscila entre aproximadamente 9º y aproximadamente 15º,
y más preferiblemente es de aproximadamente 12 \pm 1º, proporciona
una acción de resorte para el brazo de retención del módulo 212 de
la horquilla de retención 200, cuando la horquilla 200 está
fabricada del material apropiado y está fijada correctamente a la
superficie inferior 122 del armazón de la mitad superior 100. El
material para la construcción de la horquilla de retención 200 debe
tener una calidad elástica. La acción de resorte permite que los
brazos de retención 210 y 212 se doblen, permitiendo así la
inserción de un módulo de contacto en el conjunto del conector y
luego deben retraerse, sujetando al módulo de contacto en su lugar
después de la inserción. Los materiales que tienen esta calidad
elástica incluyen, por ejemplo, pero no están limitados a estos
materiales, el cobre berilio y las aleaciones de acero inoxidable, y
materiales plásticos reforzados que tengan propiedades mecánicas
similares a estos materiales metálicos. Más preferiblemente aún, la
horquilla de retención 200 está fabricada a partir de aleaciones de
acero inoxidable.
Un ángulo \beta de la horquilla de retención
200 que cae dentro del intervalo de aproximadamente 60º hasta
aproximadamente 70º proporciona un espacio libre adecuado para la
inserción de la horquilla de retención 200 en el armazón de la
mitad superior 100 y contribuye a un encaje a presión de las
fijaciones de encaje a presión 204 y 208 contra las superficies
encastradas 109 y 110, respectivamente. Un ángulo \gamma de la
horquilla de retención 200 que caiga dentro del intervalo de
aproximadamente 0º hasta aproximadamente 10º es adecuado para
mantener la horquilla de retención 200 en su lugar de reposo
adecuado dentro del canal encastrado 111 para que la horquilla de
retención 200 no interfiera con la inserción de un módulo de
contacto dentro del conjunto del armazón mostrado en una vista
ampliada en las Figuras 3A y 3B.
Se podría dibujar esencialmente la misma
esquemática transversal como la que se muestra en la Sección
B-B para una sección a través del brazo de
retención del módulo de contacto 210 y de la fijación predoblada
204.
La Figura 2C muestra una vista frontal de la
horquilla de retención 200, haciendo hincapié en los brazos de
encaje a presión 214 y 218 que descansan sobre las superficies
encastradas 124 y 128 en los escalones elevados 132 y 134,
respectivamente. La Figura 2D muestra el detalle del doblado 222 a
lo largo de la parte exterior del brazo de encaje a presión 214
para formar un brazo de palanca de contacto de encaje a presión 211.
Este doblado 222 proporciona un conjunto de puntos de contacto de
encaje a presión. Se da un primer punto de contacto donde una parte
horizontal 216 del brazo de encaje a presión 214 descansa contra la
superficie encastrada 124 en la superficie interior o inferior 122
del armazón de la mitad superior 100, y se da un segundo punto de
contacto donde el brazo de palanca 211 del brazo de encaje a presión
214 descansa contra una superficie encastrada (no mostrada) en el
borde lateral 101. La Figura 2D muestra un Radio R_{4} que depende
de las dimensiones de la horquilla de retención y del ángulo
\lambda, que típicamente se mueve entre aproximadamente 7º y
aproximadamente 15º. El ángulo \lambda y el Radio R_{4}
contribuyen a los contactos de encaje a presión a lo largo de los
bordes laterales 101 y 103 del armazón de la mitad superior 100,
como se ha comentado previamente.
Cuando se coloca la superficie 219 de la
horquilla de retención 200 adyacente a la superficie interior 122
del armazón de la mitad superior 100, se puede hacer que las
fijaciones predobladas 204 y 208 se deslicen en su posición a
través de las aberturas 104 y 108, respectivamente, en el armazón de
la mitad superior 100, y lleguen a pararse contra las superficies
encastradas 109 y 110, respectivamente en la superficie exterior
102 de la mitad del armazón 100. Según se deslizan a su posición las
fijaciones predobladas 204 y 208, se inserta la fijación de
inserción 206 a través de la abertura 112 en el armazón de la mitad
superior 100, para extenderse hacia arriba a través de la
superficie exterior 102 del armazón de la mitad superior 100. Esto
proporciona un alineamiento de tres puntos y una fijación firme de
la horquilla de retención 200 al conjunto de la mitad superior 100
en la dirección desde el borde delantero 105 al borde trasero 107
del conjunto del conector. Luego se encajan en su lugar un segundo
par de contactos de encaje a presión, que alinean y fijan la
horquilla de retención 200 contra la superficie interior 122 del
armazón de la mitad superior 100 con respecto a los bordes
laterales 101 y 103 del conector. El segundo par de contactos de
encaje a presión están en la forma de brazos de encaje a presión
214 y 218 que encajan en su lugar contra el canal encastrado 111 en
la superficie inferior interior 122. Se genera un primer contacto
de encaje a presión en el que la porción horizontal 216 del brazo
de encaje a presión 214 descansa contra la superficie encastrada 124
del canal 111, mientras que la parte doblada 211 descansa contra
una superficie encastrada (no mostrada) en el borde lateral 103. Se
genera un segundo contacto de encaje a presión en el que la parte
horizontal 215 del brazo de encaje a presión 218 descansa contra
una superficie encastrada 128 del canal 111, mientras que la parte
doblada 213 descansa contra una superficie encastrada 130 en el
borde lateral 105. Subsiguientemente, al encajar a presión el
segundo par de contactos de encaje a presión, se dobla la fijación
de inserción 206 en su lugar contra la superficie exterior 102 del
armazón de la mitad superior 100, para descansar sobre la zona
encastrada 106. El resultado final es una ubicación de cinco puntos
de la horquilla de retención 200, que alinea y fija la horquilla
dentro del armazón de la mitad superior 100.
Uno de los ejemplos de realización preferidos de
los conjuntos de armazón y horquilla descritos anteriormente tiene
las siguientes dimensiones con respecto a las Figuras 1A, 1B, 2A, 2B
y 2C. La longitud del armazón de la mitad superior 100 desde el
borde delantero 105 al borde trasero 107 es de aproximadamente 3,8
centímetros (1,5 pulgadas). La anchura del armazón de la mitad
superior desde el borde lateral 101 al borde lateral 103 en su
dimensión más ancha es de aproximadamente 7,6 centímetros (3
pulgadas). La horquilla de retención correspondiente tiene una
anchura desde el brazo doblado 211 del brazo de encaje a presión 214
hasta el brazo doblado 213 del brazo de encaje a presión 218 de
aproximadamente 6,4 centímetros (2,5 pulgadas), y una longitud desde
los bordes delanteros de las fijaciones dobladas 204 y 208 hasta
los bordes traseros de los brazos de retención del módulo 210 y
212, respectivamente de aproximadamente 6,4 centímetros (2,5
pulgadas).
Es aplicable la misma descripción acerca del
posicionamiento y fijación de la horquilla de retención a la mitad
del armazón con respecto a la horquilla de retención inferior y al
armazón de la mitad inferior.
Las Figuras 3A y 3B en combinación proporcionan
una vista ampliada de un conjunto de conector. La Figura 3A
representa la mitad superior 300 del conjunto y la Figura 3B
representa la mitad inferior 320 del conjunto. Las superficies
exteriores 102 del armazón de la mitad superior 100 y 302 del
armazón de la mitad inferior 301 proporcionan un exterior protector
del conjunto conector que abarca al menos la parte de un módulo de
contacto (no mostrado) necesario para proporcionar un enclavamiento
eléctrico adecuado cuando se juntan dos conjuntos de conectores,
una clavija y un receptáculo, que contienen los contactos eléctricos
de interconexión adecuados.
La Figura 3A muestra la mitad superior 300 del
conjunto, ilustrando el armazón de la mitad superior 100 y
mostrando la superficie superior exterior 102; la superficie
inferior interior 122; el extremo delantero 105; el extremo trasero
107 y los bordes laterales 101 y 103. La superficie superior
exterior 102 muestra zonas encastradas 106, 109 y 110 que hacen
contacto con las nervaduras 206, 204 y 208, respectivamente, de la
horquilla de retención 200. También se ilustra en la Figura 3A la
zona encastrada 130 a lo largo del borde lateral 103, que hace
contacto con una parte del brazo de encaje a presión 218 de la
horquilla de retención 200. El armazón de la mitad superior 100
trabaja conjuntamente con la horquilla de retención superior 200. La
ilustración de la horquilla de retención superior 200 muestra una
superficie superior 220, que se fija a la superficie inferior 122
del armazón de la mitad superior 100. La horquilla de retención
superior 200 incluye fijaciones predobladas 204 y 208 para encajar
a presión en el armazón de la mitad superior 100; solo es visible
una de estas fijaciones predobladas 204. Los brazos de encaje a
presión 214 y 218 de la horquilla de retención superior 200 encajan
a presión en el armazón de la mitad superior 100; solo se muestra en
detalle uno de los brazos de encaje a presión, 218. El brazo de
encaje a presión 218 incluye un doblado 224 y un brazo de palanca
213 que hace contacto contra la zona encastrada 130 a lo largo de
los bordes laterales 103. El brazo de encaje a presión 214 incluye
elementos funcionales equivalentes. La horquilla de retención 200
incluye brazos de retención de módulos 210 y 212.
La Figura 3B muestra la mitad inferior 320 del
conjunto, que incluye un armazón de la mitad inferior 301 que tiene
una superficie inferior exterior 302; una superficie superior
interior 322; un extremo delantero 325, un extremo trasero 327, y
bordes laterales 321 y 323. La superficie superior interior 322
incluye aberturas 308 (para la inserción de la fijación predoblada
358 de la horquilla de retención correspondiente 350) y 304 (para
la inserción de la fijación predoblada 354), que son visibles, y una
tercera abertura (para la inserción de la fijación de inserción
536), que no es visible. También se ilustran en la Figura 3B el
canal encastrado 311, que se extiende por la superficie superior
322 del armazón de la mitad inferior 301 en una dirección
transversal; los escalones encastrados 332 y 334; y una zona
encastrada exterior 330 en el borde lateral 323. A lo largo de la
superficie superior 322 hay pares de barras de refuerzo 317 y 319 en
una dirección longitudinal, para ayudar a guiar y colocar un módulo
de contacto (no mostrado) que se inserta dentro del armazón y
conjunto de la horquilla. El armazón de la mitad inferior 320
trabaja conjuntamente con la horquilla de retención inferior 350.
La horquilla de retención inferior 350 incluye una superficie
inferior 380 que se fija a lo largo del canal encastrado inferior
311 de la superficie interior superior 322 del armazón de la mitad
inferior 320. La horquilla de retención inferior 350 incluye
fijaciones predobladas 354 y 358 para que encajen a presión dentro
del armazón de la mitad inferior 320 a través de las aberturas 304 y
308, respectivamente. La horquilla de retención inferior 350
también muestra la fijación de inserción 356 que se inserta a través
de una abertura (no mostrada) en la superficie interior 322.
Además, la horquilla de retención inferior 350 muestra brazos de
encaje a presión 374 y 378, que encajan a presión en el armazón de
la mitad inferior 320 sobre los escalones encastrados 334 y 332,
respectivamente. El brazo de encaje a presión 374 muestra un doblado
382 y un brazo de palanca 371 que hacen contacto contra la zona
encastrada 330 a lo largo del borde lateral 323. El brazo de encaje
a presión 378 muestra un doblado 384 y un brazo de palanca 373 que
hacen contacto contra una zona encastrada (no mostrada) a lo largo
del borde lateral 321. La horquilla de retención inferior 350
también muestra los dos brazos de retención de módulo 360 y 362.
Después de la fijación de la horquilla de
retención superior 200 al armazón de la mitad superior 100 y de la
fijación de la horquilla de retención inferior 350 al armazón de la
mitad inferior 320, la mitad superior 300 y la mitad inferior 320
del conjunto se juntan, preferiblemente mediante remachado. Las
posiciones para el remachado se muestran en la Figura 1A en las
ubicaciones 113a hasta la 113d. Las posiciones también se muestran
en la Figura 3B en las ubicaciones 313b, 313d y 313e (313a está
oculta).
La Figura 4 muestra una vista de un corte
transversal de la conexión eléctrica al completo 400, que incluye
una clavija 420 y un receptáculo 430. La clavija 420 incluye un
armazón de la mitad superior 421, que funciona conjuntamente con la
horquilla de retención superior 423, que tiene un brazo de retención
de módulo 425. La clavija 420 también incluye un armazón de la
mitad inferior 422, que trabaja conjuntamente con una horquilla de
retención inferior 424 que tiene un brazo de retención de módulo
426. Se muestra un módulo de contacto 428, que tiene contactos
eléctricos 430, retenido por las horquillas de retención 423 y 424.
El receptáculo 430 incluye el armazón de la mitad superior 431, que
trabaja conjuntamente con la horquilla de retención superior 433,
que tiene un brazo de retención de módulo 435. El receptáculo 430
también incluye el armazón de la mitad inferior 432, que trabaja
conjuntamente con la horquilla de retención inferior 434, que tiene
el brazo de retención de módulo 436. Se muestra un módulo de
contacto 438, que tiene contactos eléctricos 440, retenido por las
horquillas de retención 433 y 434.
El uso de dos mitades de armazones que tienen
cada una una horquilla de retención de módulo fijada a las mismas
da lugar a un método particular para fabricar un conjunto de un
conector eléctrico. El método es el siguiente.
Haciendo referencia a las Figuras 1A, 1B y
2ª:
- a)
- se fija una horquilla de retención 200 al interior de la superficie 122 de una mitad del armazón 100 como sigue:
- i)
- insertar las fijaciones predobladas 204 y 208 a través de las aberturas 104 y 108 desde la superficie interior 122 de la mitad del armazón 100, seguido inmediatamente por la inserción de la fijación de inserción 206 a través de la abertura 112 ubicada en la superficie interior 122 de la mitad del armazón 100.
- ii)
- mientras se insertan las fijaciones predobladas 204 y 208, la superficie inferior 219 de la horquilla de retención 200 se coloca en contacto con el canal encastrado 111 en la superficie interior 122 de la mitad del armazón 100. El contacto entre la superficie inferior 219 del miembro transversal 220 de la horquilla de retención 200 se extiende a lo largo de la longitud del canal encastrado 111.
- iii)
- se coloca la superficie inferior 219 de los brazos de encaje a presión 218 y 214 en contacto con la superficie encastrada de los escalones 128 y 124, respectivamente, y encajados en su lugar de tal forma que la parte horizontal 215 del brazo de encaje a presión 218 descanse contra la superficie encastrada 128 del canal 111, mientras que la parte doblada 213 descansa contra una superficie encastrada 130 en el borde lateral 105. De forma esencialmente simultánea, la parte horizontal 216 del brazo de encaje a presión 214 descansa contra la superficie encastrada 124 del canal 111, mientras que la parte doblada 211 descansa contra un superficie encastrada (no mostrada) en el borde lateral 101.
- b)
- se dobla sobre sí misma la fijación de inserción 206 para hacer contacto con la zona encastrada 106 en la superficie superior exterior 102 de la mitad del armazón 100. Haciendo referencia a las Figuras 3A y 3B:
- c)
- el procedimiento descrito anteriormente en los pasos a) y b) con referencia a una mitad del armazón y a una horquilla de retención se lleva a cabo dos veces, una vez con respecto a la mitad superior de un conjunto 300 y una vez con respecto a la mitad inferior de un conjunto 320.
- d)
- se hace contactar el conjunto de la mitad superior 300 con el conjunto de la mitad inferior 320 para que las partes de la superficie inferior interior 122 de la mitad superior 300 estén en contacto con partes de la superficie superior interior 301 de la mitad inferior 320, por lo que se produce un receptáculo exterior de un conector alineado de forma rectangular.
- e)
- el conjunto de la mitad superior 300 está fijado al conjunto de la mitad inferior 320.
Preferiblemente, la fijación del conjunto de la
mitad superior 300 al conjunto de la mitad inferior 320 se lleva a
cabo a través de medios permanentes, como el remachado. También se
han contemplado otros medios de junta, tanto permanentes como no
permanentes, como el soldado, la unión por adhesión y el
atornillado.
Las ventajas particulares de este conjunto del
conector incluyen: 1) el alineamiento de contacto de cinco puntos,
que alinea precisamente la horquilla de retención dentro del
conjunto del armazón partido del conector, garantizando un
alineamiento paralelo sólido de las superficies de contacto de
interconexión de un módulo de contacto insertado en el mismo y un
ajuste eléctrico fiable cuando se juntan dos interfaces de conector;
2) el hecho de que la carga de fuerzas de la horquilla de retención
se extiende sobre el miembro transversal completo de la horquilla
de retención (el borde de la horquilla de retención descansa contra
una superficie encastrada de una pared dentro de la mitad del
armazón); 3) el hecho de que no hay ningún saliente expuesto en el
interior del conjunto que pueda interferir con la inserción de un
módulo de contacto, reduciendo la posibilidad de una ruptura en la
parte de sellado del interfaz del módulo de contacto; y 4) el hecho
de que una vez que está completamente montado el conector, la
horquilla de retención se fija en su posición dentro del interior
del receptáculo por contacto con las superficies interiores del
receptáculo, de tal forma que si una o todas las fijaciones (tanto
las predobladas como las fijaciones de inserción) se rompen por
cualquier razón, el conector permanecerá funcional sin que haya
ningún movimiento de los componentes eléctricos dentro del
receptáculo.
Como se ha descrito con anterioridad, las dos
mitades del armazón exterior del conector se pueden fabricar a
partir de un metal, típicamente aluminio, que puede estar mecanizado
o moldeado en la forma deseada. Se prefiere el moldeo, ya que el
diseño de armazón partido permite el uso de un molde de fundición
simplificado y hace que el moldeo sea menos costoso que el
mecanizado.
Además, las dos mitades del armazón exterior del
conector se pueden fabricar a partir de un material que comprenda
polímeros. El uso de un material que comprende polímeros ofrece las
ventajas de un conector con más resistencia a la corrosión y a un
coste de fabricación aún más bajo, incluyendo una vida útil
superior. El método preferido de fabricación a partir de un
material polimérico es el moldeo por inyección. Las mitades del
armazón del conjunto del conector del ejemplo de realización
preferido, para las que se presentan datos subsiguientemente en
este documento, fueron moldeadas por inyección utilizando técnicas
estándar de moldeo por inyección de plásticos. El material que
comprende polímeros que se utilizó para el moldeo por inyección fue
el Ultem® (Polieterimida) P/N RTP 2199 X 79499 (vidrio reforzado
del 30 al 40% en peso) o el Ultem® P/N RTP 2199 X 79498B (reforzado
utilizando fibra de carbono revestida con níquel al 12% en
peso).
Se pueden utilizar diversos materiales que
comprendan polímeros para la fabricación, siempre que estos
materiales produzcan un armazón exterior que cumpla con las
especificaciones del usuario final. Por ejemplo, el presente
conector se utiliza en numerosas aplicaciones aeronáuticas. La
especificación aplicable para estas aplicaciones incluye
requerimientos de protección contra EMI/RFI/ESD (interferencia
electromagnética/interferencia de radiofrecuencia/descarga
electrostática, electromagnetic interference/radio frequency
interference/electrostatic discharge). Además, el conector debe
tener una vía fiable de baja impedancia a tierra, como se describe
en la MIL-C-3899 y en la
especificación 600 de ARINC (Aeronautical Radio Incorporated). Como
resultado de estos requerimientos, se comprueba la capacidad de los
conectores para la puesta a tierra del apantallamiento. Para cumplir
estos requerimientos, el material que comprende polímeros utilizado
para fabricar el conector puede proporcionar algo de conductividad
para asistir en la descarga electrostática; típicamente, el medio
principal para hacer el producto conductor es bañar la superficie
con un material conductor para proporcionar una tasa aceptable de
descarga electrostática. Una manera preferida para incrementar la
conductividad es añadir al material polimérico un producto de
aporte, como puede ser el vidrio, el carbono o fibras de grafito,
donde el producto de aporte contiene o está revestido con un
material conductor para impartir conductividad.
Además, algunas especificaciones del conector
requieren una protección contra EMI/RFI, y en muchos casos es
deseable que al menos el exterior del conector la proporcione. En el
caso de que un material que comprenda polímeros no proporcione
dicha protección, se proporciona una capa o revestimiento de
material protector en la superficie exterior del conector. Uno de
los revestimientos protectores preferidos es el níquel, que ha sido
aplicado al exterior de armazones de conectores de aluminio y que ha
sido aplicado a la superficie exterior de un material que comprende
polímeros. La ventaja del material polimérico bañado con níquel es
que es posible proporcionar un armazón de conector ligero sin
establecer un acoplamiento galvánico del tipo que resulta cuando se
reviste un armazón de aluminio con níquel.
Algunas especificaciones de conectores
requieren, y en muchos casos es deseable que así sea, que el
conector sea ignífugo y resistente a la corrosión por niebla
salina. Aunque muchos materiales poliméricos son resistentes a la
niebla salina, algunos lo son más que otros y el material polimérico
debería seleccionarse con esta característica en mente. En la
mayoría de casos, los materiales poliméricos no son ignífugos por
naturaleza, y es necesario utilizar un aditivo que sea ignífugo.
Además, el conjunto del conector, incluyendo la
horquilla de retención, está comprobado para garantizar que el
conjunto del conector utilizado con una carga mecánica en particular
no se deformará, de manera que pueda dar como resultado la pérdida
de la hermeticidad con respecto al entorno entre las mitades del
conector.
Para potenciar las propiedades mecánicas de un
material que comprende polímeros, es habitual añadir un producto de
aporte como, pero sin estar limitado a ello, fibras de vidrio,
partículas de vidrio, fibras de carbono, partículas de carbono,
fibras de grafito, partículas de grafito y combinaciones de las
mismas.
El requerimiento de la deformación para el
conjunto del conector ha sido uno de los principales factores
determinantes en la selección de aluminio como material de
fabricación para el armazón exterior del conector. Los intentos
anteriores de fabricar un conjunto de un conector que tenga un
receptáculo o armazón exterior de una sola pieza a partir de un
material que comprenda polímeros no tuvieron éxito, porque el
conjunto del conector fabricado no podía cumplir los requerimientos
de deformación. Sin embargo, los solicitantes de la presente patente
han descubierto que el diseño del armazón partido de dos piezas y
el diseño de la horquilla de retención del presente conector
permiten las técnicas de fabricación que hacen posible que se
utilicen nuevos materiales que comprenden polímeros y que producen
un conector con características de deformación aceptables.
Típicamente, dichos materiales que comprenden polímeros son
materiales plásticos de alta especificación rellenos de fibras que
proporcionan un rendimiento excelente a altas temperaturas, que
pueden ser hechos conductores e ignífugos con la adición de un
producto adecuado de aporte, e ignífugo, respectivamente.
La Tabla 1, más abajo, muestra una comparación
de datos de prueba de deformación para el ejemplo de realización
preferido del armazón partido del conector de la presente invención
fabricado de aluminio y fabricado a partir de dos plásticos de alta
especificación preferidos. Las Figuras 5A y 5B ilustran la manera en
la que se aplicó la carga y se midió la deformación para un
conjunto de un conector durante la comprobación de la
deformación.
Haciendo referencia a las Figuras 5A y 5B, el
conjunto del conector 500 incluye un armazón de la mitad superior
510 y un armazón de la mitad inferior 520, con una horquilla de
retención superior 504 y una horquilla de retención inferior 506.
Se aplicó una carga de deformación 502 al borde delantero 515 de la
horquilla de retención superior 504, y al borde delantero 517 de la
horquilla de retención inferior 506. La deformación 523 resultante
se midió en el punto 521 en el borde trasero 507 del conector 500.
Se aplicó la carga de deformación 502 utilizando un Instron 4202 en
combinación con un aparato (no mostrado) diseñado para aplicar la
carga a los bordes delanteros 515 y 517 de las horquillas de
retención 504 y 506, respectivamente. La cantidad de deformación 523
se midió utilizando un indicador de dial Mitutoyo
513-212 que estaba conectado a una bola colocada en
el punto 521 en el centro de la pared de la mitad del armazón
510.
La máxima carga de deformación 502 aplicada fue
de 890 N (200 lbs.), aplicada uniformemente a lo largo de toda la
superficie de aplicación de la carga de los bordes delanteros 515 y
517. La velocidad de desplazamiento de la cabeza Instron fue de 0,5
mm (0,02 pulgadas) por minuto.
Se debería tomar en consideración que según las
unidades utilizadas más abajo 1 pulgada = 25,4 mm; 1 lbs. = 4,45 N y
1 PSI = 0,0689 bar.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
\newpage
Deformación del conjunto con
diversas
cargas
Estos datos muestran que las muestras evaluadas
del conjunto del conector de polietermida rellenado con fibra son
capaces de proporcionar unas características de deformación
aproximadamente equivalentes a aquellas obtenidas a partir de
muestras de conjunto de un conector de aluminio. La cantidad de
deformación observada estuvo por debajo del límite aceptable, que
en este intervalo es de menos de aproximadamente 12 \times
10^{-3} pulgadas.
La Tabla 2, más abajo, muestra datos de prueba
repetidos para el ejemplo de realización preferido del armazón
partido del conector de la presente invención fabricado a partir de
RTP 2199 X 79499, que es una polieterimida (Ultem® tipo "C",
General Electric) que contiene (rellenada de) aproximadamente un 40%
en peso de fibras de vidrio, y que se encuentra disponible gracias
a RTP Company de Winona, Minnesota, EE.UU. El método utilizado para
la prueba fue el mismo que el descrito con anterioridad con
referencia a las Figuras 5A y 5B.
\newpage
Fabricado a partir de RTP 2199 X
79499
Aunque los datos de deformación para los
Conjuntos de conectores #2 al #5 con una carga aplicada de 200 PSI
varían algo de muestra a muestra, entre aproximadamente 7,0 y
aproximadamente 10,5 pulgadas \times 10^{-3}, todos estos datos
están perfectamente dentro del intervalo aceptable (menos de
aproximadamente 12 pulgadas \times 10^{-3}).
Un experto en la materia puede utilizar
plásticos de alta especificación comparables para fabricar el
conjunto del conector de armazón partido de la presente invención,
y los solicitantes no pretenden limitar su descripción de
materiales poliméricos, que puede ser utilizada con los descritos
específicamente en este documento.
La horquilla de retención puede estar fabricada
de un material que tenga propiedades mecánicas que sean
sustancialmente equivalentes a una aleación de alta resistencia de
cobre o al acero inoxidable. En general, el material de la
horquilla de retención debería exhibir una deformación que sea al
menos tan baja como la del material del receptáculo del armazón
partido.
No se pretende que los ejemplos de realización
preferidos descritos anteriormente limiten el ámbito de la presente
invención, ya que un experto en la materia puede, a la vista de la
presente exposición, expandir dichos ejemplos de realización para
que se correspondan con la materia en cuestión de la invención
reivindicada a continuación.
Claims (12)
1. Un conjunto de un conector eléctrico que
comprende dos mitades de armazones (100) que están unidas juntas
para formar un receptáculo para el conector, en el que cada mitad
del armazón
- (a)
- incluye al menos dos aberturas (104, 108) que pasan desde un interior de dicha mitad del armazón hasta un exterior de dicha mitad del armazón, caracterizado porque cada una de dichas mitades del armazón
- (b)
- incluye un canal encastrado (111) a lo largo de una superficie interior, y
- (c)
- tiene fijado a dicha mitad de armazón una horquilla de retención (200) que incluye al menos dos fijaciones predobladas (204, 208) que pasan a través de dichas al menos dos aberturas, por lo que dicha horquilla de retención está encajada a presión para descansar contra dicha superficie interior de dicha mitad del armazón, descansando la mayor parte de la superficie de dicha horquilla de retención sobre dicha superficie de canal encastrado, y, antes de dicha unión, se fija la horquilla de retención en cada mitad del armazón al mismo, en un mínimo de tres puntos de contacto (204, 206, 208), siendo al menos dos de dichos puntos de contacto (204, 208) fijaciones de encaje a presión.
2. Un conjunto de un conector eléctrico, en
conformidad con la reivindicación 1, en el que dicha mitad del
armazón también incluye al menos dos escalones, teniendo cada uno
de dichos escalones al menos dos superficies que tengan zonas
encastradas en las mismas, y donde dicha horquilla de retención
incluye brazos de palanca correspondientes, brazos de palanca que
forman un encaje a presión con dichos al menos dos escalones que
tienen zonas encastradas en los mismos.
3. El conjunto del conector eléctrico, en
conformidad con la reivindicación 1, en el que hay cinco puntos de
contacto, y en el que al menos cuatro de dichos puntos de contacto
son fijaciones de encaje a presión.
4. El conjunto del conector eléctrico, en
conformidad con la reivindicación 1, en el que dichos tres puntos de
contacto alinean a dicha horquilla de retención con respecto al
borde delantero y borde trasero de dicho conector.
5. El conjunto del conector eléctrico, en
conformidad con la reivindicación 3, en el que dos de dichos cuatro
puntos de fijación de encaje a presión alinean el dispositivo de
retención del módulo con respecto a los bordes laterales de dicho
conector.
6. El conjunto del conector eléctrico de la
reivindicación 1, en el que dicha mitad del armazón está fabricada
de un material que comprende polímeros.
7. El conjunto del conector eléctrico de la
reivindicación 6, en el que dicho material que comprende polímeros
contiene un producto de aporte seleccionado de entre el grupo que
consiste en fibras de vidrio, partículas de vidrio, fibras de
carbono, partículas de carbono, fibras de grafito, partículas de
grafito y combinaciones de las mismas.
8. El conjunto del conector eléctrico de la
reivindicación 7, en el que dicho producto de aporte contiene o está
revestido con un material conductor, por lo que se imparte
conductividad al referido material que comprende polímeros.
9. El conjunto del conector eléctrico de la
reivindicación 6, 7 u 8, que tiene un revestimiento aplicado a la
superficie exterior del mismo, en el que dicho revestimiento
proporciona una protección contra la interferencia electromagnética
o la interferencia de radiofrecuencia o una combinación de las
mismas.
10. El conjunto del conector eléctrico de la
reivindicación 6, 7 u 8, en el que dicho material que comprende
polímeros contiene un aditivo ignífugo.
11. El conjunto del conector eléctrico de la
reivindicación 9, en el que dicho material que comprende polímeros
contiene un aditivo ignífugo.
12. El conjunto del conector eléctrico de la
reivindicación 6, en el que dicha mitad del armazón está moldeada
por inyección.
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