ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КЛЕММНАЯ КОЛОДКА (ВАРИАНТЫ)
ELECTRICAL TERMINAL BOX (VARIANTS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Данное изобретение, в основном, относится к электрическим соединителям и, в частности, к электрическим клеммным колодкам и способам их изготовления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Электрические клеммные колодки блочной конструкции или стандартные клеммные колодки являются электрическими соединителями, которые облегчают соединение отдельных электрических проводов с другими проводами и/или внешними цепями. Клеммные колодки широко используются во многих отраслях промышленности благодаря их универсальности при соединении проводов разного поперечного сечения, разных типов (например, одножильного с многожильным) и/или разного количества проводов. Существует много различных клеммных колодок, которые могут использоваться для того, чтобы надежно фиксировать провод, тем самым обеспечивая электрическое соединения с проводом. Например, для некоторых клеммных колодок может понадобиться установка на концах проводов наконечников типа "О" или "U". Другие клеммные колодки могут надежно фиксировать конец провода посредством металлического зажима, который приводится в действие при помощи отвертки. При этом другие клеммные колодки могут фиксировать провод при помощи силы сжатия пружины, которая может приводиться в действие вручную или автоматически.
Также существуют различные способы подключения одной клеммной колодки к другой цепи и/или к внешним цепям. Например, для надежной фиксации клеммных колодок, связанных друг с другом, многие клеммные колодки могут устанавливаться на общее основание (например, DIN рейку), и затем могут быть соединены при помощи различных соединительных элементов (например, соединительных шин), разработанных для соединения и подключения отдельных клеммных колодок. Другие клеммные колодки спроектированы для монтажа непосредственно на печатную плату с помощью штыревых контактов, впаиваемых непосредственно в печатную плату для обеспечения необходимого электрического соединения(й).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В данной заявке описывается электрическая клеммная колодка и способы ее изготовления. Образец клеммной колодки состоит из корпуса и расположенного внутри корпуса зажима для провода, служащего для обеспечения надежного электрического контакта провода со штыревым контактом разъема, штыревой контакт выступает за пределы нижней поверхности корпуса, обеспечивая электрическое соединение с печатной платой, корпус имеет одну или более ножек, выполненных с возможностью отделения нижней поверхности корпуса от печатной платы.
Другой образец клеммной колодки состоит из корпуса с отверстием, в которое вставляется конец провода, зажима для провода, расположенного внутри корпуса и служащего для фиксации конца провода, штыревого контакта разъема, выступающего из нижней поверхности корпуса, служащего для электрического соединения с печатной платой, при этом зажим для провода фиксирует конец провода, тем самым обеспечивая электрическое соединение со штыревым контактом разъема, корпус имеет разделитель, выступающий из нижней поверхности корпуса, на которой расположен штыревой контакт разъема, служащий для обеспечения зазора между нижней поверхностью корпуса и печатной платой.
Другой образец клеммной колодки состоит из корпуса с отверстием, в которое вставляется конец провода, первого контакта клеммной колодки для соединения с печатной платой при помощи пайки, выступающего из нижней поверхности корпуса через отверстие в нижней поверхности корпуса, помещенного в корпус первого зажима, который фиксирует конец провода, создавая тем самым электрический контакт с первым контактом разъема, и выступа на нижней поверхности корпуса для обеспечения зазора между нижней поверхностью корпуса и печатной платой, для доступа под корпус возле паяного соединения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1А представляет собой изометрический чертеж образца двухпроводной клеммной колодки в соответствии с идеей, раскрытой в настоящей заявке.
Фиг. 1В представляет собой изометрический чертеж образца клеммной колодки, показанного на Фиг. 1А, под другим углом.
Фиг. 1C представляет собой вид спереди образца клеммной колодки, показанного на Фиг. 1А.
Фиг. 1D представляет вид сверху образца клеммной колодки, показанного на Фиг. 1А.
Фиг. 1Е представляет собой вид снизу образца клеммной колодки, показанного на Фиг. 1А.
Фиг. 1F представляет собой вид спереди образца клеммной колодки, показанного на Фиг. 1А.
Фиг. 2 представляет собой схематический чертеж образца трехпроводной клеммной колодки соединенного с образцом двухпроводной клеммной колодки, показанным на Фиг. 1А.
Фиг. 3 представляет собой разобранный вид образца корпуса другого образца двухпроводной клеммной колодки, согласно идее, раскрытой в настоящей заявке.
Фиг. 4 представляет собой блок-схему, изображающую типовой процесс, который может быть реализован для производства образцов электрических клеммных колодок, описанных в настоящей заявке.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1А и 1В представляют собой изометрическую схему образца двухпроводной клеммной колодки 100. Фиг. 1C-1F представляют собой соответственно чертежи вида спереди, сверху, снизу и сбоку клеммной колодки 100. В некоторых образцах клеммная колодка 100 имеет пластиковый корпус 102, содержащий внутренние механизмы, делающие возможным соединение конца провода с другими электрическими компонентами (например, с другими клеммными колодками, с печатной платой и т.д.). Например, внутренний механизм клеммной колодки может содержать фиксатор провода, например зажим, обойму, пружину и т.д., для фиксации провода в определенном положении и обеспечения электрического контакта с выводом или штыревым контактом, который может быть электрически соединен с другими электрическими компонентами.
Клеммная колодка может быть изготовлена с возможностью подключения одного или более проводов. Например, как показано с помощью пояснительных примеров, клеммная колодка 100 имеет двухпроводной ввод, прорези, или отверстия 104, 106, соответствующие двум отдельным клеммам 108, 110 для подключения двух отдельных проводов. Каждая клемма 108, 110 может иметь соответствующий внутренний механизм, в который вставляется конец провода без изоляции, служащий для фиксации провода и электрического соединения с другими компонентами, подключенными к клеммной колодке 100. В частности, пояснительные примеры на Фиг. 1A-1F представляют собой образец клеммной колодки с зажимной обоймой, но могут быть соответствующим образом адаптированы и другие типы клеммных колодок, согласно с идеей, изложенной в настоящей заявке. Соответственно, как показано на Фиг. 1A-1F, каждый внутренний механизм типовой клеммной колодки 100 содержит соответствующую обойму 112, 114, помещенную в корпус 102 для того, чтобы вставить и зафиксировать соответствующий конец провода для обеспечения электрического контакта с соответствующей металлической поверхностью, которая электрически соединена с соответствующим штыревым контактом 116, 118. В таких образцах, каждая обойма 112, 114 зажимается соответствующим винтом 120, 122. В некоторых образцах, штыревой контакт разъема 116, 118 выступает из нижней поверхности 124 корпуса 102 и может быть электрически соединен с другими электрическими компонентами, например, при помощи впаивания выступающих штыревых контактов разъема 116, 118 в печатную плату.
Существует много разных корпусов клеммных колодок с зажимной обоймой, изготовленных из одной части материала (т.е. являющихся монолитными), имеющих отверстие в крышке для установки внутренних механизмов, корпус 102 типовой клеммной колодки 100 выполнен в виде основания или нижней части 126 и отдельной верхней части или крышки 128. Основание 126 имеет отверстия 130, 132 в нижней части 124, в которые вставляются штыревые контакты 116, 118. За исключением отверстий 130, 132, основание 126 является герметичным в нижней части 124. В некоторых образцах, размеры каждого отверстия 130, 132, по сути, являются подогнанными (например, размеры выдержаны для запрессовывания) под соответствующий штыревой контакт разъема 116, 118 для снижения вероятности попадания через нижнюю часть корпуса 102 веществ извне внутрь корпуса 102, что может послужить причиной появления пути электрической утечки.
После того как внутренние механизмы (например, зажимы 112, 114) вставлены в основание 126 вместе с штыревыми контактами соединителя 116, 118, выступающими из отверстий 130, 132, крышка 128 устанавливается на основание 126 поверх внутренних механизмов. В пояснительных примерах, основание и крышка 126, 128 изготавливаются при помощи штамповки таким образом, чтобы плотно соединить детали друг с другом по всей линии стыка 134, таким образом, полностью закрывая внутренние механизмы образца клеммной колодки 100. В некоторых образцах, основание и крышка 126, 128 могут быть запаяны по всей линии стыка 134 путем соединения ультразвуковой сваркой основания и крышки 126, 128 и тем самым обеспечивая герметичность внутренних механизмов клеммной колодки 100. Таким образом, уменьшается возможное влияние загрязняющих веществ, попадающих извне через стык основания и крышки 126, 128, и нарушения электрического соединения, установленного при помощи клеммной колодки 100. Дополнительно или в качестве варианта, герметичное уплотнение может быть выполнено при помощи процесса наплавления, при котором отдельные части соединяются клеем и/или герметиком и/или любым другим приемлемым способом.
В некоторых образцах дополнительно к герметичному уплотнению вдоль линии стыка 134 снаружи корпуса 102, состыкованные основание и крышка 126, 128 образуют внутреннюю перегородку, расположенную между клеммами 108, 110. Таким образом, внутренние механизмы (например, обоймы 112, 114) образца клеммной колодки 100, по сути, могут не только быть изолированы от воздействия извне (и любых связанных с ним загрязнений) вокруг нижней и/или боковых поверхностей корпуса 102, но каждый внутренний механизм также может быть изолирован от других внутренних механизмов. Разделение внутренних механизмов с помощью перегородки предназначено для уменьшения (например, предотвращения) возможности появления коррозии и/или пути электрической утечки между двумя клеммами 108, 110 из-за попадания влаги и/или загрязняющих веществ, в результате чего электрическое соединение становится непригодным и/или непредсказуемым. Как описано выше, перемычка основания и крышки 126, 128 образуют внутреннюю перегородку, которая может быть соединена при помощи ультразвуковой сварки, склейки, и/или любым другим приемлемым способом.
Кроме того, в некоторых образцах, клеммная колодка 100 может иметь один или более ножек, выступов или разделителей 136, выступающих за пределы нижней поверхности 124 корпуса 102, предназначенных для поднятия клеммной колодки 100 и обеспечения пространства или зазора 138 между нижней поверхностью 124 клеммной колодки 100 и печатной платой (не показана), к которой могут быть припаяны штыревые контакты клеммной колодки 116, 118. В таких образцах, зазор 138 позволяет иметь доступ к паяным соединениям для герметизации печатной платы, включая паяные соединения, для предотвращения влияний извне. Кроме того, процесс герметизации может быть выполнен без риска попадания герметика внутрь корпуса 102 клеммной колодки 100 и на внутренние механизмы, потому что нижняя поверхность 124 корпуса 102 является герметичной, за исключением мест, где штыревые контакты клеммной колодки 116, 118 выступают через отверстия 130, 132 нижней поверхности 124. При этом отверстия 130, 132 могут иметь диаметр, необходимый для обеспечения герметичной установки (например, запрессовывания, посадки с натягом и т.д.) вокруг штыревых контактов клеммной колодки 116, 118, это, в свою очередь, снижает риск возможного попадания герметика (или других загрязняющих веществ), находящихся возле нижней части корпуса 102 внутрь клеммной колодки 100, особенно в случаях, когда герметик имеет высокую степень текучести. При помощи дополнительного процесса наплавления достигается даже большая герметичность между штыревыми контактами клеммной колодки 116, 118 и отверстиями 130, 132.
Дополнительно или в качестве варианта, зазор 138, образованный ножками 136, в пояснительном примере позволяет также иметь доступ к паяным соединениям для их более эффективной чистки, снижая таким образом вероятность накопления загрязняющих веществ и/или коррозии. В результате, образец клеммной колодки 100 может иметь больший срок службы и/или может, по сути, повысить надежность и/или может использоваться в менее благоприятных условиях (например, в среде, способствующей коррозии и/или высокой температуре и влажной среде), по сравнению со многими известными клеммными колодками. Кроме того, даже когда чистка выполняется нечасто, ножки 136 описываемого образца служат также в качестве перегородки, по меньшей мере, частично изолируя соседние штыревые контакты клеммной колодки 116, 118, уменьшая таким образом вероятность образования пути электрической утечки, возникающего между штыревыми контактами 116, 118 из-за конденсации влаги и/или загрязняющих веществ. Подобным образом, ножки образца 136 могут также служить в качестве перегородки для того, чтобы отделить штыревые контакты клеммной колодки 116, 118 от других близлежащих цепей (например, цепей на печатной плате).
Несмотря на то что ножки 136, показанные в качестве наглядного примера, на Фиг. 1A-1F являются прямоугольными, ножки 136 могут быть круглой формы или иметь любое другое подходящее поперечное сечение. Подобным образом, несмотря на то что ножки образца 136, показанные на Фиг. 1A-1F, являются прямыми, ножки 136 могут быть криволинейными, соединенными с одного конца или расположенными любым другим подходящим образом, в соответствии с идеей настоящей заявки. Кроме того, высота ножек 136 (и, соответственно, высота зазора 138) может быть любого приемлемого размера.
Фиг. 2 представляет собой схематический чертеж образца трехпроводной клеммной колодки 200, соединенной с образцом двухпроводной клеммной колодки 100, показанной на Фиг. 1А. Образец трехпроводной клеммной колодки 200 имеет такую же конструкцию и действует как образец двухпроводной клеммной колодки 100, описанный выше в связи с Фиг. 1A-1F. Однако, трехпроводная клеммная колодка 200 имеет три клеммы 202, 204, 206 и три соответствующих внутренних механизма (например, обоймы), соединенных с соответствующими штыревыми контактами клеммной колодки 208, 210, 212, в отличие от двухпроводных клемм 108, 110 в двухпроводной клеммной колодке 100. В описанном образце, клеммные колодки 100, 200 соединены при помощи соединителей типа брекет 214 (например, соединителей типа шип), формованных на каждой стороне клеммных колодок 100, 200. Таким образом, может быть соединено любое необходимое количество клемм, используя любое необходимое количество клеммных колодок. Кроме того, наряду с тем, что множество клеммных колодок (например, образцы клеммных колодок 100, 200) могут быть соединены в одну линию, в качестве другого образца может быть изготовлена одиночная клеммная колодка, состоящая из любого числа клемм, включая клеммные колодки только с одной клеммой, согласно идее, раскрытой в настоящей заявке.
Наряду с количеством клемм 108, 110, 202, 204, 206, клеммная колодка, изготовленная согласно идее, раскрытой в настоящей заявке, может так же отличаться и в других отношениях. Например, угол наклона винтов 120, 122 и вводов 104, 106 может изменяться относительно друг друга и/или относительно печатной платы. Геометрические параметры и/или размеры клеммной колодки и соответствующие компоненты могут быть соответственно изменены. Кроме того, как описано выше, ножки 136 наряду с состоящим из двух частей корпусом 102, в который помещены внутренние механизмы клеммной колодки, могут быть использованы в клеммных колодках различных типов, отличных от клеммных колодок с зажимной обоймой.
Фиг. 3 представляет собой разобранный вид образца корпуса 300 образца двухпроводной клеммной колодки, имеющего основание 302 и крышку 304, подобные корпусу 102 образца клеммной колодки 100, описанной выше в связи с Фиг. 1A-F. Как поясняется на Фиг. 3, основание 302 имеет треугольные штампованные линии сварного шва 306, 308, расположенные частично по периметру основания 302. В показанном примере линии сварного шва 306, 308 обеспечивают излишек пластика, который может расплавляться во время процесса ультразвуковой сварки для соединения основания 302 с крышкой 304 и образовать сварной шов вокруг внутренних механизмов, чтобы защитить их внутри корпуса 300. Наряду с тем, что линии сварного шва 306, 308 показаны расположенными на противоположных сторонах основания 302, другие линии сварного шва 302 могут быть размещены по периметру основания в других местах для достижения ожидаемого герметичного соединения, в то время, когда совмещены основание и крышка 302, 304. Кроме того, показанный на Фиг.3 образец имеет еще одну линию сварного шва 310, расположенную по центру основания 302. Таким образом, когда основание и крышка 302, 304 образца корпуса 300 соединяются во время процесса ультразвуковой сварки, они могут образовать внутреннюю перегородку, которая является герметичной между внутренними механизмами каждой из двух клемм 312, 314, показанных на Фиг. 3. В других образцах, дополнительные линии сварного шва могут быть расположены на крышке 304 вместо или дополнительно к линиям сварного шва 306, 308, 310, расположенным на основании 302.
Фиг. 4 представляет собой блок-схему, изображающую пример процесса изготовления любого из образцов электрических клеммных колодок, описанных в настоящей заявке. Хотя типовой процесс, показанный на Фиг. 4, описан со ссылкой на блок-схему Фиг. 4, могут быть использованы многие другие методы реализации типового процесса, показанного на Фиг.4. Например, может быть изменен порядок выполнения определенных блоков, и/или некоторые из описанных блоков могут быть изменены, исключены, разделены на субблоки или комбинированы.
Типовой процесс Фиг. 4 начинается с формовки основания корпуса клеммной колодки (блок 400). Основание может быть изготовлено из пластика и, следовательно, отформовано при помощи процесса литьевого прессования или другого подходящего способа. Конфигурация основания может быть выполнена таким образом, чтобы удерживать внутренние механизмы (например, зажим, обойму, пружину и т.д.) внутри клеммной колодки. Как описано выше, соответствующие штыревые контакты клеммной колодки затем электрически соединяются при помощи проводов с другими электрическими компонентами (например, печатной платой). В некоторых образцах, основание отформовано с герметизированной нижней поверхностью, за исключением отверстий, в которые могут вставляться штыревые контакты клеммной колодки.
Типовой процесс Фиг. 4 также включает формовку крышки корпуса клеммной колодки (блок 402). Крышка может быть выполнена таким же образом, как и основание, так что геометрические размеры крышки точно соответствуют внутренним механизмам, и крышка может быть состыкована с основанием. Таким образом, крышка и основание корпуса клеммной колодки могут герметично закрывать внутренние механизмы. Внутренние механизмы прилегают к верней части корпуса, и крышка может иметь отверстие или прорезь, через которую конец провода может быть вставлен во внутренние механизмы. В некоторых образцах клеммная колодка содержит более чем одну клемму. В таких образцах как основание, так и крышка могут быть отформованы таким образом, что, когда они соединяются, закрывая внутри механизмы, основание и крышка образуют внутреннюю перегородку, отделяющую каждый внутренний механизм, соответственно для каждой клеммы.
После того как основание и крышка соответственно сформированы, типовой процесс продолжается соединением основания и крышки для того, чтобы герметично закрыть внутренние механизмы (блок 404). Как дополнение, типовой процесс включает в себя герметизацию линии стыка крышки и основания (блок 406). В некоторых образцах, процесс герметизации может включать ультразвуковую сварку. В таких образцах, когда основание и/или крышка отформованы (блоки 400, 402), состыкованные поверхности могут иметь одну или более линий сварного шва, определяемых как излишек порции пластика, для того, чтобы расплавить его и обеспечить герметичное соединение между верхней частью и основанием. Когда используется больше, чем одна клемма, такой процесс может применяться к внешнему периметру клеммной колодки или к внутренней перегородке. Сваривание по периметру клеммной колодки помогает снизить вероятность попадания внутрь корпуса загрязняющих веществ, влаги или герметика извне через границу раздела между основанием и верхней частью, тогда как сваривание вдоль внутренней перегородки служит для снижения риска возникновения коррозии и/или пути электрической утечки, возникающего между соседними внутренними механизмами. Дополнительно или как вариант, основание и крышка могут быть герметично соединены (блок 406) при помощи любого подходящего процесса, например процесса наплавления, склейки, герметика и т.д. Как только основание и крышка герметично соединены, типовой процесс Фиг.4 заканчивается.
Хотя в настоящей заявке были описаны определенные примеры способов, устройств и изделий, юридическая защита этого патента не ограничивается вышеизложенным. Предполагается, что такие примеры не ограничиваются пояснительными примерами. С другой стороны, этот патент охватывает все способы, устройства и изделия, явно следующие из прилагаемой формулы изобретения или буквально или с помощью доктрины эквивалентов.
Реферат, включенный в настоящий документ как приложение, приводится в соответствии с 37 C.F.R. §1.72(b), чтобы позволить читателю быстро определить сущность технического раскрытия изобретения. Данный документ предоставляется с пониманием того, что он не будет использоваться для толкования или ограничения рамок или смысла формулы изобретения.