ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МНОГОКОНТАКТНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МНОГОКОНТАКТНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ


RU (11) 2076409 (13) C1

(51) 6 H01R13/02, H01R13/62, H01R23/02, H05K1/11, H05K1/18

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Статус: по данным на 07.04.2008 - действует

(21) Заявка: 93003846/07
(22) Дата подачи заявки: 1993.01.26
(45) Опубликовано: 1997.03.27
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 1432640, кл. H 01 R 13/02, 1987. Авторское свидетельство СССР N 1073830, кл. H 01 R 13/62, 1982.
(71) Заявитель(и): Лапшин Борис Иванович; Лапшин Игорь Борисович
(72) Автор(ы): Лапшин Борис Иванович; Лапшин Игорь Борисович
(73) Патентообладатель(и): Лапшин Борис Иванович; Лапшин Игорь Борисович


(54) c 

Область использования изобретения: изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических многоконтактных соединителях. Сущность изобретения: электрический многоконтактный соединитель состоит из двух ответных частей, каждая из которых содержит держатель 1, с укрепленными в нем одним концом диэлектрическими упругими пластинами 2, на которые нанесены токосъемники 3 в виде плоских проводящих полосок, упругие диэлектрические пластины 2 одной ответной части входят в промежутки между упругими диэлектрическими пластинами 2 другой части, а токосъемники 3 обеих ответных частей контактируют между собой и стянуты с двух сторон зажимом 4, одна ответная часть размещена в первом корпусе 5, другая ответная часть размещена на втором корпусе 6, содержащем зажим 4, выполненный в виде двух рычагов 7, жестко соединенных с эксцентриковыми кулачками 8, каждая ответная часть выполнена в виде последовательно чередующихся упругих диэлектрических пластин 2 с нанесенными на них проводящими полосками и калиброванных по толщине прокладок 24 при этом материалом для изготовления упругих диэлектрических пластин 2 с нанесенными на них плоскими проводящими полосками и вышеупомянутых прокладок 24 является фольгированный упругий изоляционный материал, например, полиимид или лавсан 2 с. и 4 з. п. ф-лы, 8 ил. 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических многоконтактных соединителях.

Известен электрический соединитель, содержащий две ответные части, каждая из которых содержит металлический корпус с контактными элементами в виде упругих проволочек и токосъемник, при этом концы контактных элементов ответных частей повернуты относительно друг друга на 180o [1]

Недостатком известного устройства является использование в нем контактных элементов со сложной объемной формой, что приводит к увеличению расстояния между соседними контактами и, соответственно, увеличению габаритов соединителя.

Наиболее близким аналогом является электрический соединитель, состоящий из двух ответных частей, каждая из которых содержит держатель с токосъемниками с зажим, взаимодействующий с токосъемниками [2]

Недостатком известного устройства является наличие подвижных элементов, перемещающихся вдоль направляющих, что снижает надежность работы электрического соединителя, и он сложен при изготовлении,

Задачей изобретения является повышение надежности и технологичности конструкции, надежность работы.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в электрическом многоконтактном соединителе, содержащем первую и вторую ответные части, каждая из которых выполнена в виде держателя с токосъемниками, и зажим, установленный с возможностью взаимодействия с токосъемниками в направлении, перпендикулярном плоскостям токосъемников, токосъемники выполнены в виде плоских полосок, соединенных с упругими диэлектрическими пластинами, один конец каждой из которых укреплен в держателе, при этом токосъемники первой ответной части размещены между токосъемниками второй ответной части с обеспечением возможности взаимодействия их соответствующих полосок, а расстояние между держателем первой ответной части и концом диэлектрической пластины, принадлежащей второй ответной части, выбрано из следующего соотношения:

l (2.20)t,

где t толщина диэлектрической пластины с токосъемником за счет того, что зажим выполнен в виде двух рычагов, жестко соединенных с эксцентриковыми кулачками, и буферов, установленных между соответствующими кулачками и токосъемниками с возможностью взаимодействия с ними, а также за счет того, что каждая ответная часть соединителя выполнена в виде последовательно чередующихся упругих диэлектрических пластин с нанесенными на них плоскими проводящими полосками и калиброванных по толщине изоляционных прокладок, при этом материалом для изготовления упругих диэлектрических пластин с нанесенными на них плоскими проводящими полосками и вышеупомянутых прокладок является фольгированный упругий изоляционный материал.

На фиг. 1 представлена конструкция электрического многоконтактного соединителя, на фиг. 2 ответная часть соединителя, на фиг. 3 электрический многократный соединитель с кулачковым зажимом в эксплуатационном состоянии, на фиг. 4 электрический иногоконтактный соединитель с зажимом в виде пластин с пружинящими элементами, на фиг. 5 пример выполнения пластины с пружинящими элементами, на фиг. 6 пример соединения многоконтактного соединителя с двухрядным размещением контактов к двум плоским кабелям, на фиг. 7 пример присоединения многоконтактного соединителя к плоскому кабелю, на фиг. 8 - конструкция ответной части соединителя.

Электрический многократный соединитель (фиг. 1, 2) состоящий из двух ответных частей, каждая из которых содержит держатель 1, в котором одним концом укреплены упругие диэлектрические пластины 2, токосъемники 3, которые выполнены в виде плоских проводящих полосок и соединены с упругими диэлектрическими пластинами 2. Ответные части вложены друг в друга таким образом, что упругие диэлектрические пластины 2 и токосъемниками 3 одной ответной части размещены в промежутках между упругими диэлектрическими пластинами 2 с токосъемниками 3 другой ответной части, а токосъемники 3 обоих ответных частей контактирует между собой и стянуты с двух сторон в направлении перпендикулярном плоскости токосъемников 3 зажимом 4.

В приведенном на фиг. 3 варианте исполнения одна ответная часть размещена в первом корпусе 5, другая ответная часть размещена во втором корпусе 6, содержащем зажим 4, выполненный в виде двух рычагов 7, жестко соединенных с эксцентриковыми кулачками 8 и размещенных на кронштейнах 9.

Эксцентриковые кулачки 8 упираются в буферные элементы в виде пластин 10 из упругого материала, установленные на планках 11. Упругие диэлектрические пластины 2 и токосъемниками 3 первой и второй ответных частей размещены соответственно в первом и втором защитных кожухах 12 и 13, выполняющих одновременно функцию направляющих и ключа при сочленении ответных частей соединителя.

При реализации электрического многократного соединителя в варианте исполнения, приведенном на фиг. 4, каждая часть зажима 4 выполнена в виде гибкой пластины 14 с пружинящими элементами 15, выполненными для правой и левой стороны, и фиксатора 16 с размещенными на нем толкающими выступами 17, фиксатор 16 имеет возможность вращаться вокруг закрепленной на стойке 18 оси 19.

Присоединение проводников 20 плоского кабеля 21 производится к хвостовой части токосъемников 3 (фиг. 6, 7). После монтажа плоский кабель 21 прижимается прижимной планкой 22 к опорным стойкам 23.

При изготовлении ответных частей (фиг. 8) они выполняются в виде последовательно чередующихся упругих диэлектрических пластин 2 с токосъемниками 3 и калиброванных по толщине прокладок.

Работает электрический многоконтактный соединитель следующим образом.

Упругие электрические пластины 2 с токосъемниками 3 одной ответной части соединителя вкладывают в промежутки между упругими диэлектрическими пластинами 2 с токосъемниками 3 другой ответной части. Зажимом 4 создается усилие в направлении перпендикулярном плоскости токосъемников 3. Токосъемник 3 обеих ответных частей попарно соприкасаются друг с другом, образуя между собой электрический контакт.

Для разъединения ответных частей соединителя вначале снимается усилие, которое создавалось зажимом 4, затем упругие диэлектрические пластины 2 с токосъемниками 3 одной ответной части выводятся из зазора между упругими диэлектрическими пластинами 2 с токосъемниками 3 другой ответной части.

Электрический иногократный соединитель, вариант исполнения которого приведен на фиг. 3, работает следующим образом.

Перед сочленением ответных частей соединителя поворачивают рычаги 7 в направлении кожуха 6, вместе с ними происходит вращение эксцентриковых кулачков 8. Расстояние между поверхностями эксцентриковых кулачков 8 будет максимальным. Ответные части соединителя вкладываются друг в друга таким образом, упругие диэлектрические пластины 2 с токосъемниками 3 одной ответной части вошли в промежуток между упругими диэлектрическими пластинами 2 с токосъемниками другой ответной части. Рычаг 8 вращают в сторону кожуха 5, при этом за счет поворота эксцентриковых кулачков 8 расстояние между их поверхностями уменьшается и происходит сдавливание вложенных друг в друга упругих диэлектрических пластин 2 с токосъемниками 3 через буферные пластины 10.

Для демпфирования экспериментального давления, возникающего при прохождении максимума эксцентриковых кулачков 8 через линию сдавливания и создания усилия сжатия токосъемников 3 между собой используются буферные пластины 10, изготовленные из упругого материала, например, эластомера.

При повороте эксцентрикового кулачка 8, он скользит по поверхности планки 11 и передает усилие на буферную пластину 10. За счет своей упругости буферная пластина 10 сжимается и сдавливает токосъемники 3.

При данном варианте исполнения за счет выбора формы буферной пластины 10 достаточно просто обеспечивается герметизация соединителя.

Рычаги 7 имеют выступы, предохраняющие несанкционированное разъединение соединителя.

Электрический многоконтактный соединитель, вариант исполнения которого приведен на фиг. 4, работает следующим образом.

В исходном состоянии фиксатор 16 открывает, т. е. находится в плоскости перпендикулярной плоскости разъема (положение А на фиг. 4). Толкающие выступы 17 смещены относительно пружинящих элементов 15. Давление на буферную пластину 10 не производится. Ответные части соединителя вкладываются друг в друга аналогично описанному выше. Фиксатор 16 поворачивается в положение В. При этом толкающие выступы 17 скользят по поверхности пластин 14 и упираются в пружинящие элементы 15, создавая с двух сторон усилие сдавливания. Величина усилия сдавливания зависит от толщины пластины 14 и формы пружинящих элементов 15. В положении В фиксатор 16 предохраняет соединитель от несанкционированного разъединения.

Варианты исполнения, приведенные на фиг. 3, отличаются друг от друга конструкцией зажима, остальные части соединителя одинаковы.

Контактное усилие между контактирующими токосъемниками 3 определяет величину переходного сопротивления, стабильность контакта и соответственно надежность соединения. Минимальное усилие, которое необходимо приложить между двумя контактирующими частями, чтобы обеспечить надежный контакт, составляет 0,15 0,275 кГс в зависимости от материала контактов. Снижение усилия приводит к увеличению переходного сопротивления, что нежелательно.

Если на каждой упругой диэлектрической пластине 2 нанесено по одному токосъемнику 3, то величина контактирующего усилия между токосъемниками 3 определяется усилием, создаваемым зажимом 4, с учетом затрат на деформацию упругих диэлектрических пластин 2. Для случая, когда на каждой упругой диэлектрической пластине 2 нанесено несколько токосъемников 3, усилие, создаваемое зажимом 4, должно быть увеличено пропорционально числу токосъемников 3.

Расстояние между упругими диэлектрическими пластинами 2 в каждой ответной части выбирается таким, чтобы упругие диэлектрические пластины 2 совместно с токосъемниками 3 входили в зазор ответной части без значительных усилий. С другой стороны, расстояние не должно быть очень большим, т. к. это приведет к значительным деформациям крайних пластин 2. Этим условиям наиболее удовлетворяет расстояние выбранное в соответствии с требованиями для скользящих посадок.

Зазор, образованный между двумя диэлектрическими пластинами 2 ответных частей зависит от точности обработки поверхностей. Погрешность изготовления деталей для полированных поверхностей составляет 1 3 мкм. Если величину зазора между пластинами 2 ответных частей принять в пределах 0.5 мкм, то для электрического многократного соединителя содержащего, например, 50 токосъемников 3 величина смещения крайних пластин при обжатии, относительно своего первоначального положения, не превысит 0,06 мм. Участок упругой диэлектрической пластины 2 между держателем и концом упругой диэлектрической пластины 2 ответной части обеспечивает это смещение. Длина участка выбирается исходя из выражения l Kt, где t толщина упругой диэлектрической пластины с токосъемником.

Значение коэффициента К зависит от свойств материалов, из которых изготовлены упругая диэлектрическая пластина 2 и токосъемник 3, числа пластин 2, их геометрических размеров и выбирается в пределах 2.20.

Конструкция обеих ответных частей одинакова, проста в изготовлении. Минимальное расстояние между соседними токосъемниками 3, шаг между контактами соединения, достигает величины 0,3 мм, а хвостовые части токосъемников 3 неподвижны, что позволяет производить монтаж плоских кабелей непосредственно на хвостовые части токосъемников 3 соединителя. Варианты присоединения соединителя к плоским кабелям приведены на фиг. 6 и 7.

На фиг. 6 показано подключение двух плоских кабелей к электрическому соединителю с двухрядным расположением токосъемников 3. Монтаж электрических проводов 20 плоских кабелей 21 к боковым частям токосъемников 3 производится пайкой или сваркой. Прижимные пластины 22 прижимают плоские кабели к опорной стойке 23, обеспечивая механическое крепление и электрическую защиту открытых проводников плоских кабелей 21.

На фиг. 7 показано подключение соединителя к интерфейсному кабелю типа "общая шина". В плоском кабеле 21 снимается участок изоляции, проводники 20 оголяются. Монтаж проводников 20 к торцевой поверхности хвостовой части токосъемника 3 производится пайкой или сваркой. Прижимная планка 22 прижимает плоский кабель 21 к опорным стокам 23, обеспечивая механическое крепление и электрическую защиту открытых проводников плоских кабелей 21.

На фиг. 8 показана конструкция ответной части электрического многоконтактного соединителя. Ответная часть соединителя собрана в виде последовательно чередующихся упругих диэлектрических пластин с токосъемниками 3 и калиброванных по толщине изоляционных прокладок, скрепленных между собой при помощи клея, пайки или сварки. При этом материалом для изготовления упругих диэлектрических пластин 22 с токосъемниками 3 и прокладок 24 является фольгированный упругий изоляционный материал, например, полиимид или лавсан. 

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Электрический многоконтактный соединитель, содержащий две размещенные одна в другой ответные части, каждая из которых выполнена в виде держателя с токосъемниками, и зажим, размещенный на ответных частях с возможностью взаимодействия с токосъемниками ответных частей в направлении, перпендикулярном к плоскостям размещения токосъмников ответных частей, и обеспечения контактирования токосъемников одной ответной части с токосъемниками другой ответной части, отличающийся тем, что токосъемники ответных частей выполнены в виде упругих пластин из диэлектрического материала и плоских проводящих полосок, расположенных на двух противоположных сторонах указанных пластин, соединенных с ними и закрепленных одними своими концевыми частями в держателях ответных частей, причем токосъемники одной ответной части расположены между токосъемниками другой ответной части с возможностью контактирования их соответствующих плоских проводящих полосок между собой, при этом расстояние между держателем одной ответной части и концевой частью каждой упругой пластины из диэлектрического материала другой ответной части выбрано из следующего соотношения:

l (2 20)t,

где l указанное расстояние, м;

t толщина указанной пластины с плоскими проводящими полосками, м.

2. Соединитель по п. 1, отличающийся тем, что ответные части снабжены корпусами, зажим выполнен в виде двух кронштейнов, двух рычагов с жестко соединенными с одними их концевыми частями эксцентриковыми кулачками и двух буферов в виде пластин, при этом каждая ответная часть расположена в соответствующем копусе, кронштейны, буферы и рычаги с эксцентриковыми кулачками размещены на корпусе одной ответной части с двух его противоположных сторон с возможностью взаимодействия эксцентриковых кулачков с пластинами буферов и механического контактирования буферов с токосъемниками двух ответных частей с двух противоположных сторон соответственно.

3. Соединитель по п. 1, отличающийся тем, что зажим выполнен в виде двух размещенных с двух противоположных сторон ответных частей узлов, каждый из которых выполнен в виде гибкой пластины с пружинящими элементами на двух его противоположных сторонах, фиксатора с толкающими выступами на одной его стороне, стойки с закрепленной на ней осью и буфера в виде пластины, причем стойки с осями и гибкие пластины с пружинящими элементами узлов зажима закреплены на держателе одной ответной части с двух его противоположных сторон соответственно, фиксаторы с толкающими выступами узлов зажима установлены на осях стоек между стойками и гибкими пластинами с возможностью вращения относительно указанных осей и взаимодействия их толкающих выступов с пружинящими элементами соответствующих гибких пластин с одной стороны и с обеспечением взаимодействия толкающих выступов с пружинящими элементами гибких пластин с другой их противоположной стороны с буферами, которые расположены между гибкими пластинами узлов зажима и токосъемниками ответных частей с возможностью механического контактирования с указанными токосъемниками двух ответных частей с двух противоположных сторон соответственно.

4. Электрический многоконтактный соединитель, содержащий две размещенные одна в другой ответные части с токосъемниками и зажим, размещенный на ответных частях с возможностью взаимодействия с токосъемниками ответных частей в направлении, перпендикулярном к плоскостям размещения токосъемников ответных частей, и обеспечения контактирования токосъемниками другой ответной части, отличающийся тем, что каждая ответная часть с токосъемниками выполнена в виде пакета чередующихся между собой упругих пластин из диэлектрического материала с двусторонне нанесенными на них плоскими проводящими полосками и прокладок из диэлектрического материала с двусторонне нанесенными на них плоскими проводящими полосками, жестко соединенных между собой с обеспечением контакта между их плоскими проводящими полосками, а упругие пластины из диэлектрического материала выполнены большей длины, чем прокладки из изоляционного материала, причем упругие пластины из диэлектрического материала с плоскими проводящими полосками одной ответной части расположены между упругими пластинами из диэлектрического материала с плоскими проводящими полосками другой ответной части, напротив ее прокладок из изоляционного материала с возможностью контактирования их соответствующих плоских проводящих полосок между собой, при этом расстояние между концами упругих пластин одной ответной части и противолежащими прокладками из изоляционного материала другой ответной части выбрано из следующего соотношения:

l (2 20)t,

где l указанное расстояние, м;

t толщина указанной пластины с плоскими проводящими полосками, м.

5. Соединитель по п. 4, отличающийся тем, что в качестве материала упругих пластин и прокладок с нанесенными на них плоскими проводящими полосками использован фольгированный упругий изоляционный материал.

6. Соединитель по п. 5, отличающийся тем, что в качестве изоляционного материала основы указанного фольгированного упругого изоляционного материала использован полиимид или лавсан.