IT9021398A1 - Spina e/o presa per un connettore elettrico a innesto. - Google Patents

Description

"SPINA E/0 PRESA PER UN CONNETTORE ELETTRICO A INNESTO"

DESCRIZIONE

I connettori a innesto, costituiti da spina e presa, in cui il collegamento elettrico viene realizzato mediante introduzione della spina o dei suoi spinotti di contatto nella presa, o nelle sue corrispondenti aperture, sono noti per esempio dalla DE-A-35 12 026 e dalla DE-A-3728 739.

Il connettore a innesto secondo la DE-A-37 28 739 è eseguito in modo da consentire una impervietà alle alte frequenze, ossia una protezione dalle interferenze elettromagnetiche radio e naturali (EMP o NEMP). Il connettore a innesto noto si è notevolmente affermato.

Per proteggere le parti del connettore a innesto nei riguardi delle radiazioni parassite elettromagnetiche è previsto di eseguire la spina e/o la presa in modo che esse formino, ciascuna, con gli elementi strutturali racchiusi, una specie di gabbia di Faraday. In concreto, ciò viene ottenuto nel connettore noto per il fatto che gli spinotti di contatto, in stato di disinnesto, fanno contatto perimetralmente con un dispositivo spostabile all'interno del corpo di alloggiamento e collegato elettricamente con il corpo di alloggiamento, il contatto venendo interrotto in stato di innesto. Nella relativa presa gli spinotti di contatto sono disposti spostabili longitudinalmente, e in stato di disinnesto fanno contatto con un dispositivo disposto fisso, di materiale elettricamente conduttivo, che è esso stesso a sua volta in collegamento elettrico con il corpo di alloggiamento.

Per effetto del moto relativo, di volta in volta, degli spinotti di contatto rispetto al dispositivo, le corrispondenti superfici, concentriche fra loro, sfregano, il che, dopo un numero piuttosto elevato di cicli di innesto, può far si che non si ottenga più un contatto su tutta la superficie, e le correnti possano essere convogliate ancora soltanto parzialmente.

Corrispondentemente, è scopo dell'invenzione eseguire un connettore a innesto del tipo sopra citato, in modo che l'attrito fra le parti in moto relativo fra loro sia ridotto il più possibile, ma contemporaneamente venga pienamente salvaguardata la protezione nei riguardi delle EMP e delle NEMP. Si intende eseguire la spina e la presa nel connettore a innesto in modo che esse possano alloggiare il maggior numero possibile di contatti in poco spazio.

L'invenzione è basata sul riconoscimento che spina e presa devono a tale scopo essere eseguite in modo che i loro contatti a forma di spinotto siano spostabili assialmente fra le posizioni estreme (posizioni di disinnesto e di innesto dei contatti), e che nella posizione di sbloccaggio assumano una posizione in cui esse giungono in appoggio contro un elemento di materiale elettricamente conduttivo, per cui in questo stato si ottiene un collegamento elettrico dei contatti fra loro attraverso l'elemento e con l'alloggiamento verso un terminale di massa sul lato alloggiamento. Pertanto, l’elemento serve contemporaneamente da battuta per i contatti, per il fissaggio della posizione estrema dei contatti in stato di disinnesto.

Non ha quindi più luogo uno sfregamento dei tratti elettricamente conduttivi dei contatti rispetto all'elemento elettricamente conduttivo durante il processo di innesto; anzi, il collegamento elettrico fra i contatti e l'elemento viene distaccato senza alcuno sfregamento, direttamente nell'istante in cui il processo di innesto viene avviato. A tale riguardo si faccia riferimento alle forme di esecuzione descritte nel seguito.

Nella sua forma di esecuzione più generale, l'invenzione comprende una spina e/o una presa per un connettore elettrico a innesto, con le seguenti caratteristiche:

— spina e/o presa presentano più contatti a forma di spinotto estendentisi paralleli all’asse longitudinale centrale e a distanza fra loro,

i contatti sono spostabili in direzione assiale fra una posizione di contatto (stato di innesto) con relativi contatti di collegamento, nonché con i contatti dell'altra parte del connettore a innesto, e una posizione di sbloccaggio (stato di disinnesto) senza corrispondènte contattazione,

— all'alloggiamento elettricamente conduttivo è fissata una piastra di materiale elettricamente conduttivo, che si estende sostanzialmente perpendicolare ai contatti, e presenta aperture attraverso le quali sporgono gli spinotti di contatto,

- i contatti sono dispositi in modo che nella posizione di sbloccaggio (stato di disinnesto) essi siano appoggiati sotto un precarico con un tratto inspessito, elettricamente conduttivo, contro la piastra, ma per il resto (dopo l'avviamento del processo di innesto e in stato di innesto) siano eseguiti e disposti in modo elettricamente isolante rispetto alla piastra.

Gli spinotti di contatto presentano di regola una sezione trasversale circolare. In questo caso, anche le aperture nella piastra dovrebbero essere circolari. Il tratto degli spinotti di contatto sporgente attraverso le aperture è eseguito elettricamente isolante perimetralmente per impedire un collegamento elettrico rispetto alla piastra.

Nella direzione di innesto, davanti alla piastra i contatti presentano il suddetto tratto inspessito, che almeno nella sua regione di contatto con la piastra è eseguito elettricamente conduttivo. Poiché la piastra deve servire contemporaneamente da battuta per gli spinotti di contatto, ne risulta implicitamente che la sezione trasversale dei tratti inspessiti degli spinotti di contatto è maggiore della sezione trasversale della corrispondente apertura di passaggio nella piastra. Per effetto del ·prècarico, ancor meglio descritto nel seguito, delle spine di contatto, queste vengono guidate con il loro tratto inspessito contro la piastra elettricamente conduttiva. Tramite un collegamento a massa fissato all'alloggiamento, quando gli elementi strutturali sono collegati si crea una specie di gabbia di Faraday per l'ottenimento di una protezione da EPM/NEMP.

Per ottimizzare il posizionamento degli spinotti di contatto rispetto alla piastra e quindi contemporaneamente rispetto ai contatti della relativa parte del connettore a innesto, viene proposto di eseguire conicamente le aperture sul lato rivolto al tratto inspessito dei contatti, e di eseguire i tratti inspessiti dei contatti con corrispondenti superfici oblique. Si crea così una specie di centratura per gli spinotti di contatto e per il loro spostamento contro le aperture della piastra.

La centratura e la presa di contatto possono essere ulteriormente migliorate se le corrispondenti superfici delle aperture e/o dei tratti inspessiti sono rivestite di lamelle elastiche, elettricamene conduttive. Gli spinotti di contatto vengono allora premuti, in stato di disinnesto, contro le lamelle elastiche, per cui le eventuali tolleranze vengono sicuramente compensate. Le lamelle possono essere eseguite a forma di lamella anulare, le estremità esterne delle lamelle essendo fissate^alla relativa parte (alla piastra, al tratto inspessito), mentre le estremità anteriori in direzione di innesto sporgono leggermente dalla relativa superficie e sono quindi molleggienti.

Rispetto alla disposizione dei contatti internamente all'alloggiamento della spina e della presa sono possibili diverse forme di esecuzione. In ogni caso occorre garantire che i contatti siano disposti in modo elettricamente isolante fra loro (tranne che in stato di sbloccaggio), i contatti essendo preferibilmente disposti in un corpo comune internamente all'alloggiamento. Il corpo è costituito da un materiale isolante, per esempio da una materia plastica.

Il corpo può, complessivamente, essere disposto spostabile contro la forza di una molla fra battute fissate all'alloggiamento, e trascina quindi corrispondentemente i contatti, oppure invece i singoli contatti sono spostabili contro la forza di molle corrispondenti, fra battute fissate al corpo. Le molle sono eseguite in modo che gli spinotti di contatto, in stato di disinnesto, si appoggino contro la piastra, ma siano distaccati dai contatti di collegamento, mentre in stato di innesto il collegamento elettrico dei contatti fra loro attraverso la piastra è interrotto, e i contatti sono appoggiati contro i contatti di collegamento.

La regione di contatto fra 1 singoli contatti e i relativi contatti di collegamento viene preferibilmente a sua volta eseguita in modo che possano venire compensate le tolleranze. E' vantaggiosa pertanto la disposizione di altre lamelle anulari, come quelle precedentemente descritte, nella regione delle superfici frontali dei contatti»,e/o dei contatti di collegamento.

Il posizionamento fisso dei contatti internamente al corpo può avvenire per il fatto che i contatti vengono rivestiti per estrusione da un materiale plastico opportuno. E' particolarmente vantaggioso che almeno il tratto sul lato di innesto del corpo sia costituito da un materiale deformabile, in modo che possano essere compensate le deformazioni che avvengono all'atto del contatto, rispettivamente, della piastra e dei contatti di collegamento.

La forma di esecuzione descritta della presa e/o della spina consente, con semplici mezzi, di proteggere le parti, in stato di disinnesto, dalle radiazioni elettromagnetiche perturbatrici. Spina e presa sono costruite in modo da poter alloggiare nello spazio più ristretto una molteplicità di contatti, senza pregiudicare la sicurezza del dispositivo.

In diversi campi di impiego, i connettori a innesto del tipo citato, fra i singoli processi di innesto, devono essere verificati in merito alla loro funzionalità, per poter scoprire tempestivamente difetti e disturbi. Pertanto, diversi gruppi funzionali devono essere frequentemente verificati separatamente l'uno dall'altro. Allo stato della tecnica ciò è possibile soltanto mediante dispendiosi apparecchi di misura esterni, il cui impiego non è però sempre accettabile a causa dei problemi di spazio o di tempo.

Secondo un vantaggioso sviluppo dell'invenzione è previsto di eseguire i contatti di collegamento con l'impiego di un materiale elettricamente conduttivo soltanto nella loro regione di contatto con i corrispondenti contatti, anché perimetralmente, mentre i rimanenti tratti presentano una guaina isolante. Con questa forma di realizzazione, i singoli contatti di collegamento possono venire cortocircuitati fra loro, o in gruppi selezionabili, attraverso le superfici perimetrali dei contatti di collegamento. A tale scopo, il corpo alloggiente i contatti presenta alla sua estremità rivolta ai contatti di collegamento canali assiali, che si impegnano da sopra nei contatti di collegamento e sul lato interno sono eseguiti con elementi elettricamente conduttivi, che in stato, di disinnesto collegano elettricamente fra loro determinati contatti di collegamento, ma impediscono un collegamento elettrico con i contatti mentre questi elementi, in stato di innesto, sono appoggiati contro i tratti perimetralmente isolati dei contatti di collegamento. E' evidente che una tale forma di esecuzione può essere realizzata se il corpo è disposto spostabile complessivamente nell'alloggjamento. Gli elementi sono preferibilmente elementi elastici di materiale elettricamente conduttivo, che garantiscono una sicura presa di contatto.

Altre caratteristiche dell'invenzione si desumono dalle caratteristiche delle rivendicazioni dipendenti nonché dall'altra documentazione della domanda.

L'invenzione verrà nel seguito meglio chiarita con riferimento a due esempi di realizzazione. Il disegno mostra in rappresentazione fortemente schematizzata, in

Fig. 1 una sezione attraverso un connettore a innesto costituito da presa e spina, in cui nella metà superiore è rappresentato lo stato di innesto e nella metà inferiore lo stato di disinnesto, nonché in Fig. 2 un'altra forma di realizzazione, parimenti in stato di innesto (metà superiore) e in stato di disinnesto (metà inferiore).

Nelle figure, elementi strutturali uguali o di uguale effetto sono rappresentati con "numeri di riferimento uguali.

In Fig. 1 il numero di riferimento 10 rappresenta una presa, il numero di riferimento 12 una spina di un connettore elettrico a innesto.

La presa 10 e la spina 12 presentano, ciascuna, un alloggiamento metallico 14, nel quale·un corpo isolante 16 è disposto fisso. Il corpo isolante 16 viene fissato nella presa 10 verso la spina 12 da una piastra 18 e all’estremità opposta da un fondo 20, parimenti fatto di un materiale isolante, qui materia plastica.

Nel fondo 20 giacciono contatti di collegamento 22, che sporgono dalla presa 10 sul lato e che verso il corpo isolante 16 sporgono in canali 24 ad andamento assiale.

Il fondo 20 presenta nel suo tratto rivolto al corpo isolante 16 aperture 26, che presentano una sezione trasversale maggiore delle aperture 28 lato collegamenti per l'alloggiamento dei contatti di collegamento 22. Le aperture 26 servono ad alloggiare un tratto inspessito 30 dei contatti di collegamento 22, i tratti inspessiti 30 venendo sollecitati da molle 32 dall'estremità lato collegamenti in direzione del corpo isolante 16. Il corpo isolante 16 forma una battuta per i tratti inspessiti 30 in direzione della spina 12.

Nei canali 24 sono inseriti contatti 24, la cui sezione trasversale corrisponde alla sezione trasversale del tratto di base dei contatti di collegamento 22. Anche i contatti 34 presentano un tratto inspessito 36, all1incirca a metà della loro estensione assiale. A tale scopo, i canali 24, nel tratto di destra in figura del corpo isolante 16, sono eseguiti con una sezione trasversale allargata. In tal modo viene eseguito un canale anulare 38, in ciascuno dei quali è inserita una molla di compressione 40, che sul lato del collegamento si appoggia contro un gradino 42 del corpo isolante 16, e verso la spina 12 si appoggia contro il tratto inspessito 36 dei contatti 34.

Le molle di compressione 40 fanno sì che i contatti in stato di disinnesto (parte inferiore di Fig. 1) vengano premuti verso destra, il tratto anteriore dei contatti 34 attraversando aperture 44 della piastra 18, mentre i tratti inspessiti 36 si appoggiano contro la piastra 18.

Come mostra la Fig. 1, i corrispondenti tratti di superficie delle aperture 44 e tratti inspessiti 36 sono eseguiti con superfici oblique, in modo che il cono in tal modo ottenuto di ciascun tratto inspessito 36 si appoggi contro la corrispondente superficie conica della relativa apertura 44. In tal modo viene contemporaneamente ottenuta una centratura dei contatti 34.

In stato di disinnesto i contatti 34 sono separati dai contatti di collegamento 22, i contatti di collegamento 22 essendo appoggiati dalle molle 32 con i loro tratti inspessisti 30 contro il corpo isolante 16.

I contatti 34, a eccezione delle estremità dei contatti 34a, 34b e dei tratti inspessiti 36, sono eseguiti perimetralmente con una guaina isolante 46.

Nella posizione rappresentata (stato di disinnesto), attaraverso la piastra 18 e i tratti inspessiti 36 si ottiene un collegamento elettrico continuo nell'alloggiamento metallico 14 e a un terminale di massa 48, per cui viene eseguita una specie di gabbia di Faraday per una protezione da interferenze EMP o NEMP.

Quando la corrispondente spina 12 viene guidata sulla presa 10, i contatti 34 della spina 12 fanno innanzitutto contatto con i tratti 34a dei contatti 34 della presa 10 e li premono contro la resistenza delle molle 40 in direzione dei contatti di collegamento 22, fino ad instaurare un collegamento elettrico fra i contatti 34 della presa 10 e i relativi contatti di collegamento 22 (parte superiore della Fig. 1), e i contatti di collegamento 22 vengono spinti via contro la resistenza delle molle 32.

Già in precedenza i tratti inspessiti 36 si sono distaccati dalla piastra 18, e quindi è stato eliminato il collegamento elettrico dei contatti 34 fra loro.

La spina 12 può venire eseguita con contatti fissi 34, ma è anche altrettanto possibile guidare i singoli contatti come per la presa 10 mediante molle di compressione, che preferibilmente presentino una costante elastica più elevata di quella delle molle 40 e/o delle molle 32, per poter opportunamente presollecitare a pressione i contatti 34 della presa durante il processo di innesto.

Una forma di realizzazione alternativa della presa e della spina è mostrata in Fig. 2. Ivi i contatti 34 della presa sono dispositi fissi nel corpo isolante 16, e il corpo isolante 16 stesso viene guidato, spostabile nell'alloggiamento 14, mediante una molla di compressione 40. A tale scopo il corpo isolante 16 presenta perimetralmente un ribassamento 50, per cui a sua volta viene formata una specie di canale anulare 51, nel quale è inserita la molla di compressione 40. Il corpo isolante 16 è eseguito più stretto di quello dell'esempio di realizzazione secondo la Fig. 1, per garantire una mobilità fra la piastra 18 e il fondo 20.

Per motivi di montaggio il fondo 20 è qui eseguito in due pezzi. Un'altra differenza rispetto all'esempio di realizzazione di Fig. 1 consiste nel fatto che nella regione delle aperture 44 sulla piastra 18 sono disposte lamelle metalliche 52, le singole lamelle in stato di innesto (parte superiore della Fig. 2) sporgendo leggermente dalla superficie obliqua dell'apertura 44. Ciò ha il vantaggio che in stato di disinnesto (parte inferiore di Fig. 2) i contatti con i loro tratti inspessiti 36 fanno contatto con le lamelle 52 poco prima del contatto superficiale vero e proprio, e successivamente premono contro la loro forza elastica contro la superficie obliqua della relativa apertura 44, per cui viene ottenuto un collegamento elettrico particolarmente intensivo, e un contemporaneo posizionamento dei contatti 34 rispetto alla piastra 18.

La Fig. 2 mostra inoltre che anche i contatti 34 della spina 12 sono sollecitati contro la forza di relative molle 54 in direzione della presa 12 e si inseriscono, spostabili assialmente, all'interno di corrispondenti aperture 56 nel corpo isolante 16.

Anche se lo stato di disinnesto corrisponde sostanzialmente a quello di Fig. 1, i contatti 34 della spina 12 durante l'innesto della presa 10 e della spina 12 vengono leggermente allontanati a pressione assialmente verso l'estremità lato collegamenti contro la forza delle molle 54, per cui possono venir meglio compansate le tolleranze, per ottenere un sicuro stato di innesto nella posizione di bloccaggio fra presa 10 e spina 12.

Anche nell'esempio di realizzazione secondo la Fig. 2 viene però garantito che immediatamente dopo la presa di contatto dei relativi contatti 34 della spina 12 e della presa 10 i tratti inspessiti 36, elettricamente conduttivi, dei contatti 34 vengano distaccati dalle lamelle 52 e dalla piastra 18, prima che i contatti 34 con le loro estremità 34b facciano contatto con i contatti di collegamento 22.

Come mostra la precedente descrizione del funzionamento, le superfici corrispondenti di ciascun tratto inspessito 36 urtano reciprocamente soltanto di piatto coti la relativa superficie obliqua dell'apertura 44, per cui viene eliminato qualsiasi sfregamento. Mediante 1 1esecuzione conica viene contemporaneamente ottenuta una centratura. Se il corpo isolante 16 viene fatto almeno settorialmente con un materiale elastico, le eventuali tolleranze sono addizionalmente compensabili. La disposizione descritta dei contatti 34 consente di disporre nel minor spazio una molteplicità di contatti internamente all'alloggiamento 14.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Spina (12) e/o presa (10) per un connettore elettrico a innesto con più contatti (34) a forma di spinotto, estendentisi parallelamente all'asse longitudinale centrale e a distanza fra loro, i quali sono spostabili in direzione assiale fra una posizione di contatto con relativi contatti di collegamento (22) nonché con i contatti (34) dell'altra parte del connettore a innesto e una posizione di sbloccaggio senza corrispondenti contattamenti, e sporgono attraverso aperture (44) in una piastra CÌ8) di materiale elettricamente conduttivo, che si estende sostanzialmente perpendicolare ai contatti (34), fissata all'alloggiamento (14) elettricamente conduttivo, i contatti (34) essendo guidati in modo che essi nella posizione di sbloccaggio si appoggino sotto una presollecitazione, con un tratto (36) inspessito, elettricamente conduttivo, contro la piastra (18), ma per il resto siano eseguiti e disposti in modo elettricamente isolante rispetto alla piastra (18).
2. 2. Spina e/o presa secondo la rivendicazione 1, in cui le aperture (44) sul lato rivolto al tratto inspessito (36) dei contatti (34) sono conformate conicamente, e i tratti inspessiti (36) dei contatti (34) presentano superfici oblique corrispondenti.
3. 3. Spina e/o presa secondo la rivendicazione 1 o 2, nelle quali le corrispondenti superfici delle aperture (44) e/o dei tratti inspessiti (36) sono rivestite con lamelle elastiche (52) elettricamente conduttive.
4. 4. Spina e/o presa secondo la rivendicazione 3, nelle quali le lamelle (52) sono eseguite sostanzialmente concentriche all'asse longitudinale centrale del relativo contatto (34).
5. 5. Spina e/o presa secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, nelle quali i contatti (34) sono dispositi elettricamente isolanti fra loro, in un corpo isolante comune (16) internamente all'alloggiamento (14). 8.
6. Spina e/o presa secondo la rivendicazione 5, nelle quali il corpo (16) è disposto spostabile contro la forza di una molla (40) fra battute (20, 18) fisse nell'alloggiamento.
7. 7. Spina e/o presa secondo la rivendicazione 5 o 6, nelle quali i singoli contatti (34) fra battuta (42, 18) fisse nel corpo sono disposti spostabili contro la forza di molle corrispondenti (40).
8. 8. Spina e/o presa secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, nelle quali i contatti (34) sono eseguiti e disposti in modo che essi soltanto in stato di innesto completo del connettore a innesto si appoggino in modo elettricamente conduttivo contro i corrispondenti contatti di collegamento (22).
9. 9. Spina e/o presa Becondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, nelle quali i contatti (34) e/o i relativi contatti di collegamento (22) sono eseguiti elastici sulle loro corrispondenti superfici frontali.
10. 10. Spina e/o presa secondo la rivendicazione 9, nelle quali le superfici frontali sono eseguite a tazza e presentano lamelle ad andamento radiale, che sono fissate sul lato del bordo e sono pieghevoli alla loro estremità libera interna.
11. 11. Spina e/o presa secondo una delle rivendicazioni da 5 a 10, nelle quali il corpo (16) per l'alloggiamento dei contatti (34) è costituito, almeno nella sua estremità lato innesto, da un materiale deformabile.
12. 12. Spina e presa secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, nelle quali i contatti di collegamento (22) al di fuori della loro regione di contatto con i contatti (34) presentano una guaina elettricamente isolante, e il corpo (16) alloggiente i contatti (34) è eseguito con elementi elettricamente conduttivi, che in stato di disinnesto del connettore a innesto cortocircuitano singoli contatti di collegamento (22) in associazione preselezionabile, mentre gli elementi in stato di innesto del connettore a innesto si appoggiano contro la guaina isolante dei contatti di collegamento (22).