BLOQUE TERMINAL CON MORDAZA DE RESORTE PARA LA INMOVILIZACIÓN Y MÉTODO PARA CONECTAR EL MISMO
REFERENCIA CRUZADA A LAS SOLICITÜDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la Solicitud Provisional de los Estados Unidos No. de Serie 60/509,968, presentada en Octubre 9, 2003, la cual se incorpora aquí como referencia en su totalidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona generalmente con conectores eléctricos, y más particularmente, con dispositivos de bloque terminal y métodos para conectar los mismos . Se conocen los bloques terminales para interconectar el alambrado de sistemas eléctricos. En un tipo de bloque terminal, tal como los utilizados comúnmente en los sistemas Europeos, los alambres son conectados al bloque terminal insertando los extremos del alambre sin forro en mordazas de fijación o mordazas de resorte en el bloque terminal. Se utiliza una herramienta para apretar la mordaza de resorte o la mordaza de fijación y crear una abertura entre el borde de la mordaza y un borde de una placa terminal en el bloque terminal. Cuando se libera la mordaza, la mordaza regresa a su posición original y presiona el extremo del alambre contra la placa terminal. Aunque tales conexiones con mordaza son convenientes para unir los alambres al bloque, son susceptibles de que los alambres sean arrancados de la mordaza o que se aflojen de la mordaza. Otro tipo de bloque terminal, tal como aquéllos empleados en los sistemas de Norte América, emplean terminales anulares para conectar los alambres al bloque. Un sujetador, tal como un tornillo de apriete con cabeza, se inserta a través de una abertura en el bloque y también a través de la abertura en la terminal anular para asegurar el alambre a una placa de presión. Aunque las terminales anulares y los sujetadores asociados proporcionan una conexión mecánica y eléctrica más segura que las mordazas de fijación o las mordazas de resorte, pueden ser difíciles de instalar o retirar, cuando se conectan o desconectan los alambres al bloque.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con una modalidad ejemplar, un bloque terminal comprende un alojamiento que define al menos un compartimiento de derivación y al menos un compartimiento de la terminal. Una placa terminal se localiza dentro del alojamiento y separa el compartimiento de derivación y el compartimiento de la terminal, y un elemento de derivación se coloca en el compartimiento de derivación. El elemento de derivación comprende una porción de retención que se extiende a través de una abertura en la placa terminal en el compartimiento de la terminal. El elemento de derivación está configurado para retener una terminal del alambre en la placa terminal a lo largo de una primera dirección y la placa terminal está configurada para retener la terminal del alambre a lo largo de una segunda dirección, cuando la terminal del alambre se extiende a través de la porción de retención. Opcionalmente, la terminal del alambre es una terminal anular, y la placa terminal comprende una saliente de inmovilización. La saliente de inmovilización se extiende en el compartimiento de la terminal y acopla la terminal anular. La primera y segunda direcciones son sustancialmente perpendiculares una con respecto a la otra para retener la terminal del alambre en las direcciones vertical y horizontal. El elemento de derivación puede comprender una mordaza de resorte con forma de D, y un elemento para cortocircuitar puede conectarse de manera mecánica y eléctrica a la placa terminal. La placa terminal y el elemento de derivación están configurados para retener la terminal del alambre sin sujetadores roscados externos .
De acuerdo con otra modalidad ejemplar, se proporciona un bloque terminal. El bloque terminal comprende un alojamiento que define al menos un compartimiento de derivación y al menos un compartimiento de la terminal, separados por una placa terminal. Un elemento de derivación desviable se coloca en el compartimiento de derivación, y el elemento de derivación comprende una porción de retención que se extiende a través de la placa terminal en el compartimiento de la terminal. La porción de retención se configura para proporcionar una fuerza normal para el contacto con la placa terminal cuando una terminal del alambre se recibe en el compartimiento de la terminal y se acopla a la porción de retención. La placa terminal está configurada para retener la terminal del alambre a lo largo de un eje paralelo a la placa terminal, reteniendo por lo tanto la terminal del alambre con la placa terminal, a lo largo de dos ejes mutuamente perpendiculares . En aún otra modalidad, se proporciona un bloque terminal. El bloque terminal comprende un alojamiento que define al menos un compartimiento de derivación y al menos un compartimiento de la terminal, separados por una placa terminal. Un elemento de derivación desviable se coloca en el compartimiento de derivación, y el elemento de derivación está configurado para proporcionar una fuerza normal para el contacto con la placa terminal, cuando una terminal del alambre se recibe en el compartimiento de la terminal y se acopla con la porción de retención. Uno de la placa terminal y el elemento de derivación comprende una saliente que se extiende desde el mismo, y el otro de la placa terminal y el elemento de derivación comprende una abertura configurada para recibir la saliente y retener la terminal del alambre a lo largo de un eje paralelo a la placa terminal . En aún otra modalidad, se proporciona un método para conectar un alambre a un bloque terminal. El bloque terminal incluye un alojamiento que tiene un compartimiento de derivación y un compartimiento de la terminal, separados por una placa terminal, y el elemento de derivación tiene una porción de retención que se extiende a través de la placa terminal en el compartimiento de la terminal. El método comprende comprimir el elemento de derivación para empujar más la porción de retención a través de la placa terminal en el compartimiento de la terminal, para colocar la porción de retención en el compartimiento de la terminal; insertar una terminal del alambre en el compartimiento de la terminal y a través de una abertura en la porción de retención; y liberar el elemento de derivación, sujetando por lo tanto la terminal del alambre en la placa terminal en una dirección perpendicular a la placa terminal y acoplar la terminal del alambre a la placa terminal, para asegurar la terminal del alambre a la placa, en una dirección paralela a la superficie de la placa sin el uso de sujetadores roscados.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista en sección de un bloque terminal ejemplar. La Figura 2 es una vista en perspectiva de un elemento de derivación ejemplar para el bloque terminal mostrado en la Figura 1. La Figura 3 es una vista en sección del bloque terminal mostrado en la Figura 1, conforme un alambre se conecta al mismo. La Figura 4 es una vista en sección del bloque terminal mostrado en la Figura 1, con un alambre retenido en el mismo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 es una vista en sección de un bloque terminal (10) ejemplar, que incluye un alojamiento aislante (12), el cual se extiende una longitud axial orientada sustancialmente perpendicular al plano de la página de la Figura 1. A lo largo de su longitud axial, el alojamiento (10) define varias secciones del compartimiento (11) , una de las cuales se ilustra en la Figura 1. Cada sección del compartimiento (11) incluye un par de compartimientos de derivación (14) orientados de manera opuesta y un par de compartimientos de la terminal (16) orientados de manera opuesta. Una placa terminal (18) se asienta horizontalmente dentro de cada sección del compartimiento (11) del alojamiento (10), y la placa terminal (18) separa los compartimientos de derivación (14) de los compartimientos de la terminal (16) a lo largo de un eje horizontal (19). Un elemento para cortocircuitar (20) en la forma de un tornillo para cortocircuitar se extiende verticalmente a través del alojamiento (10) a lo largo de un eje (24) en un orificio (22) localizado centralmente y que separa los compartimientos de derivación (16) unos de los otros. El elemento para cortocircuitar (20) se extiende además, a través de una abertura en el centro de la placa terminal (18) como se ilustra en la Figura 1. El elemento para cortocircuitar (20) está acoplado mecánica y eléctricamente a una barra colectora para cortocircuitar (26) que se extiende axialmente (es decir, sustancialmente perpendicular al plano de la página de la Figura 1) , a través del alojamiento (10) sobre las varias secciones del compartimiento (11). La barra colectora (26) establece una trayectoria eléctrica entre las placas terminales (18) adyacentes de las secciones del compartimiento (11) adyacentes, dentro del alojamiento (12), vía los elementos para cortocircuitar (20) de cada una de las secciones del compartimiento (11). En una modalidad ejemplar, el alojamiento (10) incluye una cubierta (30) situada sobre los compartimientos de derivación (14) y que define un compartimiento (32) en el cual se localizan una porción del elemento para cortocircuitar (20) y la barra colectora (26) . La cubierta (30) está montada de manera giratoria en una bisagra (34) y oscila hacia arriba y lejos del compartimiento (32) en la dirección de la flecha A alrededor de la bisagra (34), para proporcionar acceso al compartimiento (32) . La barra colectora (26) y el elemento para cortocircuitar (20) pueden instalarse o retirarse selectivamente del compartimiento (32) como se desee, para establecer o evitar el contacto para cortocircuitar entre las placas terminales (18) de las secciones del compartimiento (11) adyacentes, a través de los elementos para cortocircuitar (20) y la barra colectora (26) . Aunque la modalidad ilustrada incluye un elemento para cortocircuitar (20) en la forma de un tornillo que se acopla a la barra colectora (26) , se reconoce que pueden utilizarse otros elementos para cortocircuitar en las modalidades alternas, en lugar de los tornillos y una barra colectora. Por ejemplo, pueden utilizarse puentes y lo similar para propósitos de cortocircuitar en el bloque terminal ( 10 ) . En una modalidad, el alojamiento (12) incluye además un elemento de montaje (36) que pende hacia abajo desde un borde inferior (38) de la sección del compartimiento (11). El elemento de montaje (36) está formado integralmente con el alojamiento (10) y está configurado para la conexión a un riel DIN (no mostrado) . Una ranura (40) se forma en el elemento de montaje (36) para recibir el riel con un acoplamiento de ajuste a presión. En una modalidad alterna, pueden emplearse otras características de montaje en lugar del montaje del riel DIN, y el alojamiento (12) puede modificarse en consecuencia, para acomodar otros arreglos de montaje. Los compartimientos de derivación (14) y los compartimientos de la terminal (16) están arreglados en pares, orientados unos hacia los otros, de manera que la sección del compartimiento (11) está bilateralmente asimétrica alrededor del eje vertical (24). Esto es, las porciones izquierda y derecha de la sección del compartimiento (11) son sustancialmente idénticas pero giradas sustancialmente 180° una con relación a la otra, alrededor del eje vertical (24). Cada uno de los compartimientos de la terminal (16) está localizado adyacente y debajo de los compartimientos de derivación (24) . Se proporciona una abertura (42) y (44) en cada uno de los respectivos compartimientos de derivación (14) y los compartimientos de la terminal (16) y las aberturas (42) , (44) se extienden a través de los bordes (46) del lado lateral del alojamiento (12). Se proporcionan elementos de derivación (48) en cada uno de los compartimientos de derivación (14). Una porción de los elementos de derivación (48) se extienden desde los compartimientos de derivación (14) en los compartimientos de la terminal (16), y los elementos de derivación (48) están adaptados para el acoplamiento por inmovilización a la terminal del alambre. Como se explica a continuación, los elementos de derivación (48) pueden comprimirse o desviarse desde una posición relajada como se ilustra en la Figura 1 a una posición de acoplamiento (mostrada en la Figura 3), en donde la terminal del alambre puede acoplarse al elemento de derivación respectivo (48) . Cuando los elementos de derivación (48) se liberan de la posición de acoplamiento, los elementos de derivación (48) regresan a la posición relajada y aseguran el contacto entre la terminal del alambre y la placa terminal (18). Las lengüetas de barrera (50) elásticas, formadas con el alojamiento (12), se extienden a un ángulo desde el alojamiento (12) en los compartimientos de derivación (14) respectivos. Las lengüetas de barrera (50) son móviles entre una posición normal (mostrada en el lado derecho de la Figura 1) , que bloquea sustancialmente la abertura (42) en el compartimiento de derivación (149 respectivo, y una posición desviada (mostrada en el lado izquierdo de la Figura 1) , en donde puede insertarse una herramienta en el compartimiento de derivación (14) respectivo, para la conexión de un alambre a la placa terminal (18), como se describe a continuación. La placa terminal (18) se proporciona en una modalidad ilustrativa, con un par de superficies o salientes de inmovilización (52) que se extienden en los compartimientos de la terminal (16) respectivos, desde un lado inferior de la placa terminal (18). Las salientes (52) pueden formarse, por ejemplo de una porción estampada y doblada de la placa (18), la cual está cortada en tres lados de la misma. La lengüeta cortada se dobla alrededor del cuarto lado unido a un ángulo con relación a la superficie de fondo (54) de la placa terminal (18) para formar las salientes (52) . Un borde delantero de cada una de las salientes (52) forma una superficie de agarre (56) para retener la terminal del alambre, como se describe a continuación. Las salientes (52) cooperan con los elementos de derivación (48) para inmovilizar las terminales anulares (no mostradas en la Figura 1) al bloque terminal en contacto mecánico y eléctrico con la placa terminal (18), para conectar los alambres al bloque terminal ( 10) . En una modalidad alterna, las salientes (52) pueden formarse con técnicas de fabricación alternas, en lugar de estamparse y formarse como se describió anteriormente. Además, aunque las salientes (52) se ilustran en la Figura 1 como que tienen sustancialmente un perfil triangular, se entiende que las salientes pueden formarse en una variedad de formas alternas, sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. La Figura 2 es una vista en perspectiva de un elemento de derivación (48) ejemplar, para el bloque terminal (10) (mostrado en la Figura 1). En una modalidad, el elemento de derivación (48) es una mordaza de resorte elástica, autoenrollable, con forma de D, que está comercialmente disponible de, por ejemplo, Wago Corporation . El elemento de derivación (48) incluye una sección de base (70), una porción redonda (72) que se extiende desde la porción de base (70) , una porción flexionada (74) que se extiende desde la porción redonda (72) y una porción de retención (76), que se extiende desde la porción flexionada (74). La porción flexionada (74) tiene un perfil en parte convexo y en parte cóncavo, y la porción de retención (76) incluye una abertura (78) sustancialmente rectangular, que se extiende a través, que recibe un extremo delantero (80) de la porción de base
(70) . La abertura (78) incluye bordes de extremo (82) y bordes laterales (84), los cuales están dimensionados para formar colectivamente la abertura (78), de un tamaño suficiente para permitir la inserción de una terminal del alambre (no mostrada en la Figura 2), a través de la abertura (78) . El elemento de derivación (48) se puede colocar en los compartimientos de derivación (14)
(mostrados en la Figura 1) de las secciones del compartimiento (11) del bloque terminal (10) (mostrado en la Figura 1 ) . Aunque se ilustra un elemento de derivación (48) ejemplar, se apreciará que pueden emplearse elementos de derivación configurados de manera diferente, en las modalidades alternas, como se desee. Puede emplearse una variedad de elementos de derivación formados de manera alterna con las salientes de inmovilización (52) (mostradas en la Figura 1) de la placa terminal (18), para retener de manera segura una terminal del alambre a la placa terminal
(18) del bloque terminal (10) (mostrado en la Figura 1), con modificaciones apropiadas, conforme sea necesario, a los compartimientos de derivación (14), para acomodar las formas alternas de los elementos de derivación.
La Figura 3 ilustra el bloque terminal (10) cuando un alambre (100) se une al mismo. Una herramienta (102), tal como un destornillador de punta plana se inserta en la abertura (42) en el compartimiento de derivación (14) de la izquierda. La herramienta (102) desvia la lengüeta de barrera (50) en la abertura (42) y la herramienta (102) se inserta en el compartimiento de derivación (14) hasta que un extremo (104) de la herramienta (102) entra en contacto con la porción flexionada (74) del elemento de derivación (48). La herramienta (102) se hace girar dentro del compartimiento de derivación (14) para comprimir la porción flexionada (74) del elemento de derivación (48) y desviar, por lo tanto, la porción de retención (76) a través de una abertura en la placa terminal (18). La porción de retención (76) del elemento de derivación (48) se mueve por lo tanto, hacia abajo, en el compartimiento de la terminal (16) hacia la posición de acoplamiento. En la posición de acoplamiento, la abertura (78) (Figura 2) de la porción de retención (76) , se localiza dentro del compartimiento de la terminal (16), para recibir la terminal del alambre. En una modalidad ejemplar, el alambre (100) está conectado mecánica y eléctricamente de acuerdo con métodos y técnicas conocidos, a la terminal del alambre en la forma de una terminal anular (106). La terminal anular (106) es un miembro sustancialmente plano que tiene una cabeza redonda (108) y una abertura central (110) en ella. Una vez que el elemento de derivación (48) se aprieta a la posición de acoplamiento ilustrada en la Figura 3, la terminal anular (106) se inserta a través de la abertura (44) en el compartimiento de la terminal (16) del bloque (10). La terminal anular (106) se pasa además, a través de la abertura (78) de la porción de retención (76) del elemento de desviación (48), que se extiende en el compartimiento de la terminal (16) . Dependiendo de los tamaños relativos de la terminal anular (106) y la abertura (78) (mostradas en la Figura 2) de la porción de retención (76) del elemento de derivación (48), la terminal anular (106) puede girarse alrededor del eje del alambre (100) para ajustar la terminal anular (106) a través de la abertura (78) a un ángulo con la porción de retención (76) del elemento de derivación (78). Una vez que la terminal anular (106) se inserta a través de la abertura (78) en el elemento de derivación (48), la herramienta (102) se extrae del compartimiento de derivación (14) y el elemento de derivación (48) se libera. El elemento de derivación (48) se retrae o regresa de la posición de acoplamiento desviada a su posición original relajada (es decir, no comprimida) , mostrada en la Figura 1 en el compartimiento de derivación (14), jalando por lo tanto, la terminal anular (106) hacia la superficie de fondo (54) de la placa terminal (18) y sujetando la terminal anular (106) a la placa terminal (18). La terminal anular (106) se sujeta en una posición sustancialmente paralela a, y en contacto con la placa terminal (118), y la abertura (110) de la terminal anular (106) se coloca de manera que la saliente (52) de la placa terminal (18) se localiza dentro de la abertura (110) de la terminal anular (106) . Conforme el elemento de derivación (48) regresa a su posición original, un borde de la abertura (110) de la terminal anular (106) se atrapa en la saliente ( 52 ) . La Figura 4 ilustra el bloque terminal (10) con la terminal anular (106) inmovilizada en el mismo y el alambre (100) conectado de manera segura, mecánica y eléctrica a la placa terminal (18). La porción de retención (76) del elemento de derivación (48) se jala a través de la abertura en la placa terminal (18) y nuevamente hacia el compartimiento de derivación (14), y por lo tanto, proporciona una fuerza de sujeción directamente hacia arriba en la terminal anular (106) , que coloca la terminal anular (106) en una posición sustancialmente horizontal por debajo de la placa terminal (18) y ejerce una fuerza o presión hacia arriba en la terminal anular (106). Por lo tanto, se crea una fuerza normal en una dirección sustancialmente vertical (es decir, en una dirección de la flecha B en la Figura 4), que asegura el contacto mecánico y eléctrico entre la placa terminal (18) y la terminal anular (106). La terminal anular (106) se acopla además, a la saliente (52) en la superficie inferior (54) de la placa terminal (18), resistiendo por lo tanto, el movimiento horizontal (es decir, el movimiento en la dirección de la flecha C en la Figura 4) de la terminal anular (106) en el compartimiento de la terminal (16) que de otra manera, puede resultar en que la terminal del alambre (106) sea extraída de la porción de retención (76) del elemento de derivación (48). De manera específica, la saliente (52) evita que la terminal anular (106) sea desalojada de la placa de retención (18) y el elemento de derivación (48), si se ejerce una fuerza en el alambre (100) en una dirección paralela a la superficie de la placa terminal (18), como se indica por la flecha C. También, la saliente (52) y el elemento de derivación (48) evitan que el alambre se afloje y rompa el contacto eléctrico con la placa terminal (18) durante el uso. La terminal anular (106) está asegurada, por lo tanto, a la placa terminal (108) a lo largo de dos ejes perpendiculares, horizontal y vertical, en el bloque terminal (10), sin proporcionar sujetadores roscados externos de los bloques terminales conocidos. Por lo tanto, se proporciona una conexión mecánica y eléctrica segura al bloque terminal (10), la cual combina la conveniencia de las mordazas de resorte con la seguridad y garantía de los sujetadores roscados. La porción derecha del bloque terminal (10) puede conectarse a otro alambre (no mostrado) , de acuerdo con la metodología descrita anteriormente. A saber, una herramienta (102) (mostrada en la Figura 3) se inserta en la abertura (42) del compartimiento de derivación (14) hasta que la herramienta (102) acopla la porción flexionada (74) del elemento de derivación (48). Utilizando la herramienta (102), el elemento de derivación (48) se comprime para empujar la porción de retención (76) a través de la placa terminal (18) y hacia abajo, hacia el compartimiento de la terminal (16) por debajo del compartimiento de derivación (14). Una vez que la porción de retención (78) del elemento de derivación (48) está colocado de manera suficiente en el compartimiento de la terminal (16), la terminal anular (106) de un alambre (100) se inserta a través de la abertura (44), en el compartimiento de la terminal (16) y a través de la abertura (78) en la porción de retención (76) del elemento de derivación (48). La herramienta (102) se extrae a continuación del compartimiento de derivación (14) y el elemento de derivación (48) se libera. Cuando el elemento de derivación (48) se libera, la porción de retención (76) se extrae a través de la placa terminal (18) hacia el compartimiento de derivación (14), sujetando por lo tanto, la terminal anular (106) en una posición sustancialmente horizontal en contacto con la placa terminal (18). La liberación del elemento de derivación (48) causa además, que la abertura (78) de la terminal anular (106) se acople con la saliente (52) de la placa terminal (18) e inmovilice la terminal anular (106) a la placa terminal (18). De la posición inmovilizada ilustrada en la Figura 4, la herramienta (102) puede reinsertarse en la abertura (42) en el compartimiento de derivación (14), para apretar el elemento de derivación (48), de manera que la porción de retención (76) está localizada de manera suficiente en el compartimiento de la terminal (16) para desalojar la terminal anular (106) de la saliente (52). Una vez desalojada, la terminal anular (106) puede extraerse a través de la abertura (78) en la porción de retención (76) del elemento de derivación (48), para retirar el alambre (100) del bloque terminal (100) . Aunque el bloque terminal (10) se ha descrito para la conexión con una terminal anular (106), se reconocerá que pueden emplearse otras formas y configuraciones de las terminales del alambre, en lugar de terminales anulares. La forma de la terminal del alambre está limitada sólo por el tamaño de la abertura (78) en la porción de retención (76) del elemento de derivación (48). Una terminal del alambre de cualquier forma, que puede ajustarse a través de la abertura (78), puede emplearse en modalidades adicionales y/o alternas de la invención. Además, aunque la invención se ha descrito hasta ahora con una saliente (52) en la placa terminal (18) y una abertura (110) en la terminal anular (106), que se acoplan una con la otra, está contemplado que en una modalidad alterna, la placa terminal (18) puede proporcionarse con una abertura y la terminal del alambre puede proporcionarse con una superficie de agarre para acoplar la abertura de la placa terminal (18). Las superficies de la placa terminal (18) y la terminal del alambre sólo necesitan tener características de inmovilización o superficies de acoplamiento complementarias, para retener de manera segura la terminal del alambre a la placa terminal (18). El bloque terminal (10) proporciona la conveniencia y versatilidad de las conexiones con mordaza de resorte, mientras que ofrece la seguridad y garantía de los sujetadores roscados. Pueden establecerse de manera segura conexiones eléctricas del bloque terminal (10) , mientras que se evitan las dificultades de los bloques terminales que emplean sujetadores roscados para asegurar los alambres al bloque terminal. Aunque la invención se ha descrito en términos de varias modalidades especificas, aquellos con experiencia en la técnica reconocerán que la invención puede practicarse con modificaciones dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones .