ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТАКТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
ELECTRIC CONTACT ELEMENT

Изобретение относится к контактному элементу согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения.
Штепсельные розетки с гнездовыми контактными элементами для установки контактных штифтов приборных штекеров известны в области бытового электроустановочного оборудования и применяются при первичном оснащении, а также при последующем дооснащении. Часто бывает важно иметь возможность функционального оснащения такого рода электроустановочного устройства. По этой причине оказалось предпочтительным создание соответствующих узлов, которые при необходимости могут быть смонтированы дополнительно на имеющемся установочном устройстве.
Из уровня техники, например из EP 0281969 B1, известно электроустановочное устройство, у которого с фронтальной стороны приборный штекер вставляется разъемным соединением в соответствующие контактные элементы, в то время как с задней стороны может быть расположен узел по выбору. Недостаток при этом заключается в том, что электрическое контактирование заднего модуля осуществляется путем неразъемного соединения с имеющимися в установочном устройстве контактными элементами. Такого рода системы и способы подразумевают повышенные затраты на монтаж и не являются особенно практичными.
Поэтому задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы устранить вышеназванные недостатки и создать контактный элемент, который обеспечит возможность надежного и удобного в монтаже контактирования по меньшей мере двух элементов.
Решается эта задача с помощью указанных в пункте 1 формулы изобретения признаков. Предпочтительные варианты осуществления следуют из зависимых пунктов.
Изобретение по пункту 1 формулы имеет преимущество, состоящее в том, что обеспечивается разъемное контактирование для приборного штекера и другого узла, при этом механически и функционально независимые места контакта выполнены в одной цельной контактной области контактного элемента. Контактный элемент состоит из соединительной области для подключения питающих проводов и, встречно, из цельной контактной области по меньшей мере для двух элементов.
Механические процессы при вставлении соответствующих контактных штифтов не передаются от одного места контакта к другому месту контакта, так что усилия зажатия не подвергаются переменным воздействиям, и обеспечивается непрерывное и вместе с тем надежное контактирование. Усилия и движения, действующие на гнезда при вставлении, воспринимаются независимо друг от друга пружинными рычагами, так что при вставлении различных узлов в один и тот же контактный элемент не оказывается влияние на важные в случаях разъемного контактирования свойства соединений, такие как усилия зажима или усилия контакта. Такого рода предпочтительный эффект обеспечивается благодаря выполненным отдельно от общего основания на контактном элементе парам пружинных рычагов, при этом каждая пара пружинных рычагов образует приемное гнездо для контактного штифта. При этом пары пружинных рычагов отходят от основания параллельно друг другу и отделены друг от друга шлицом.
Благодаря различному исполнению пар пружинных рычагов и различному позиционированию соответствующих гнезд обеспечиваются положения вставления для двух параллельно вставляемых элементов, например, приборный штекер и модуль. Таким образом, по-прежнему возможно обычное и практичное вставление с фронтальной стороны и/или с задней стороны.
От основания отходят расположенные друг напротив друга полки пружины, которые разделяются на две пары пружинных рычагов. Верхние пружинные рычаги согнуты назад внутрь и образуют между собой гнездо для контактного штифта. Высота пружинных рычагов увеличивается с двух сторон до места сгиба и снова уменьшается в направлении гнезда с одной стороны. Гнездо благодаря этому приобретает собственную прочность, и механические нагрузки воспринимаются главным образом утолщенным сгибом, а не передаются на основание. Нижние пружинные рычаги в продольной протяженности выступают перед верхними пружинными рычагами и в продольной протяженности имеют постепенно сгибающуюся внутрь форму и смыкаются друг с другом непосредственно перед заканчивающимся с передней стороны гнездом. Высота пружинных рычагов не изменяется.
Различное исполнение пар пружинных рычагов обеспечивает возможность различных усилий зажима в соответствующих гнездах. Так как путем увеличения длины пар пружинных рычагов могут быть реализованы уменьшающиеся усилия зажима, практичным образом контактные штифты большего в окружном направлении размера вставляются в более короткие пружинные рычаги, в то время как тонкие контактные штифты, с меньшим усилием зажима, вставляются в более длинные пружинные рычаги.
Конические исполнения гнезд облегчают вставление. Кроме того, верхняя область гнезда верхней пары пружинных рычагов не привязывается к пружинным рычагам, так что вставление контактного штифта еще более облегчается. Контактный штифт расширяет гнездо сначала только вверху и скользит затем по образовавшейся наклонной поверхности, продолжая расширять его, в гнездо. При вынимании контактного штифта также срабатывает эффект скручивания, так что в конце происходит «выбрасывание» контактного штифта или штекера. Кроме того, при приложении усилия вынимания еще до достижения предела трения скольжения гнездо подвергается некоторой упругой деформации. Благодаря этому изменяются соотношения сил внутри гнезда, и штекер легко отсоединяется.
Дополнительное усиление жесткости и защита от чрезмерного расширения гнезда и пружинных рычагов осуществляется с помощью позиционирования контактного элемента с геометрическим замыканием в соответствующих камерах основания устройства.
Предлагаемый изобретением контактный элемент позволяет получить установочное устройство универсального применения, которое при необходимости может быть оснащено соответствующим модульным узлом, при этом сохраняется возможность простого монтажа и демонтажа. Предпочтительно при механическом монтаже узла одновременно осуществляется его электрическое контактирование. Отдельные работы по подключению, такие как, например, пайка, не производятся. Контактный элемент подходит для контактных штифтов, вставляемых и с фронтальной, и/или с задней стороны.
Модули могут выполнять самые разные функции и представляют собой функционально замкнутые в себе узлы, так что на основании устройства не требуется выполнять никаких изменений. В частности, существуют модули, которые применяются в зависимости от назначения, например, модули защиты от перенапряжений, модули индикации и освещения или механические функциональные модули. Кроме того, в модулях входящее сетевое напряжение может быть преобразовано в любое меньшее напряжение или другой вид энергии. Наряду с обычной установочной техникой здесь возможно также применение шинных технологий. Наряду с проводными, здесь являются возможными также беспроводные компоненты, например, для передачи данных посредством радио- или инфракрасных сигналов. Модули включают в себя, в частности, оптические, механические и/или электрические конструктивные элементы.
Особенно предпочтительное расположение конструктивных элементов обеспечивает возможность создания приемного пространства для опционального узла внутри имеющейся структуры основания устройства. В предпочтительном варианте осуществления приемное пространство выполнено с геометрическим замыканием в виде модульного корпуса и поэтому является компактным. Не требуется дополнительное место перед основанием устройства или за ним, чтобы расположить модуль. Модуль может быть смонтирован с фронтальной стороны и интегрирован заподлицо в основание устройства. Существенно при этом, что для оснащения установочного устройства необходимо только удалить специальный функциональный фронтальный элемент, чтобы можно было вставить или, соответственно, заменить модуль. Демонтаж основания устройства или несущей рамы из стационарного установочного корпуса не требуется, так что обеспечивается значительное преимущество при инсталляции. Обычно имеющаяся структура оснований устройств, в частности, их размеры и их точки крепежа и контакта, остаются без изменений. Таким образом, можно, например, продолжать применять специальные функциональные фронтальные элементы внутри одной серии продуктов при замене имеющегося установочного устройства.
Одним из возможных вариантов осуществления электроустановочного устройства является штепсельная розетка с встраиваемым при необходимости модулем защиты от перенапряжений.
Другие детали, признаки и преимущества изобретения следуют из последующего описания одного из предпочтительных примеров осуществления с помощью чертежей.
Показано:
Фиг.1 - вид в перспективе контактного элемента.
Фиг.2 - вид сверху контактного элемента.
Фиг.3 - вид в перспективе установочного устройства с фронтальным элементом и покрытием.
Фиг.4 - вид в перспективе модуля.
Фиг.5 - вид в перспективе установочного устройства и модуля до монтажа.
Фиг.6 - вид в перспективе установочного устройства, показанного на фиг.5, без размыкающего элемента.
Фиг.7 - увеличенный вид фиг.6.
Фиг.8 - увеличенный вид фиг.7 с введенными контактными штифтами.
Одинаковые или выполняющие одинаковую функцию конструктивные элементы снабжены в нижеследующем описании одинаковыми ссылочными позициями.
Конструкция предлагаемого изобретением контактного элемента описана более подробно с помощью фиг.1 и 2.
Контактный элемент 8 состоит, например, из прошедшего многократную механическую обработку, предпочтительно гибку, медного листа, и имеет коробчатую основную структуру. От расположенного в центре основания 50 отходят в противоположных направлениях соединительная клемма 10 для подключения питающих проводов и цельная контактная область 51 с разделенными местами 52 и 53 контакта для различных контактных штифтов 32, 33 и 54 предпочтительно не изображенного приборного штекера и модуля 2. В контактной области 51 отходят от основания 50 расположенные друг напротив друга слегка наклоненные внутрь полки 55 и 56 пружины, которые как одно целое переходят в отделенную шлицом 57 верхнюю пару пружинных рычагов 58, 59 и нижнюю пару пружинных рычагов 60, 61. Выбор размеров верхних пружинных рычагов 58 и 59 и нижних пружинных рычагов 60 и 61 сделан с расчетом на механические нагрузки контактных штифтов 32, 33 и 54 разной толщины.
Верхние пружинные рычаги 58 и 59 проходят соответственно сначала, продолжая полки 55 и 56 пружины, затем слегка под наклоном, а затем согнуты почти на 180 градусов внутрь, и образуют гнездо 62. На верхнем конце гнездо 62 имеет согнутый наружу фланец 63 для облегчения вставления контактного штифта 54. Высота H1 пружинных рычагов 58 и 59 увеличивается, начиная от полок 55 и 56 пружин, вверх равномерно в направлении места 64 сгиба до максимума, и снова уменьшается в направлении гнезда 62 до первоначальной высоты. Благодаря этому место 52 контакта приобретает собственную прочность, и механические нагрузки воспринимаются главным образом утолщенным местом 64 сгиба, а не передаются на основание 50. Место 52 контакта предпочтительно предназначено для установки с зажимом контактных штифтов 54 размером от 4 до 5 мм, например, приборного штекера.
Нижняя пара пружинных рычагов 60, 61 в продольной протяженности выступает перед верхней парой пружинных рычагов 58, 59. Пружинные рычаги 60 и 61 соответственно имеют постепенно сгибающуюся внутрь форму и смыкаются друг с другом непосредственно перед заканчивающимся с передней стороны гнездом 65. Высота H2 пружинных рычагов 60 и 61 не изменяется и не превышает высоту H1 верхних пружинных рычагов 58 и 59. Гнездо 65 предпочтительно предназначено для установки с зажимом контактных штифтов 32, 33 размером 1 мм, при этом за счет небольшого расширения гнезда 65, а также длины и высоты H2 пружинных рычагов 60, 61 образуется самонесущее место 53 контакта, которое не передает усилий на основание 50.
Ниже в качестве примера изображено электроустановочное устройство 1 в виде штепсельной розетки, которая укомплектована предлагаемыми изобретением контактными элементами 8, 9. Установочное устройство 1 с одной стороны оснащено опциональным модулем 2 для защиты от перенапряжений, а с другой стороны приборным штекером.
Установочное устройство 1 включает в себя основание 3 устройства, которое обычно является круглым и блочным и изготавливается из изолирующих материалов. Основание 3 устройства охватывает снаружи кольцеобразную несущую раму 4, которая предпочтительно закреплена с фиксацией. Несущая рама 4 изготовлена либо из металлических, либо из неметаллических материалов, предпочтительно полимерного материала. В радиальном направлении напротив на основании 3 устройства или на несущей раме 4 предусмотрены не изображенные подробно когтеобразные средства крепежа, которые обеспечивают возможность крепления установочного устройства 1 в не изображенном стационарном установочном корпусе. Предпочтительно основание 3 устройства и несущая рама 4 образуют монтажный узел. С фронтальной стороны закреплен специальный функциональный фронтальный элемент 5, который, в зависимости от назначения, может состоять из одной или нескольких частей (фиг.3)
В основании 3 устройства под так называемыми размыкающими элементами 6 и 7 расположены металлические контактные элементы 8 и 9, в которые с фронтальной стороны вставляются штекерные штифты не изображенного приборного штекера и которые с задней стороны через соединительные клеммы 10 и 11 соединяются с питающими проводами. Кроме того, в основании 3 устройства расположена многократно согнутая заземляющая скоба 12, которая служит для фронтального контактирования заземляющего контакта приборного штекера и для заднего подключения заземляющего провода к соединительной клемме 13.
Оба контактных элемента 8 и 9 закреплены в центре основания 3 устройства в имеющих соответствующую форму камерах 14 и 15. Соединительные клеммы 10, 11 расположены стандартным образом в соединительной области 16 основания 3 устройства. На радиально противоположной стороне внутри цельного основания 3 устройства радиальной наружной стенкой 17 и прямой внутренней стенкой 18 образовано имеющее цилиндрическую форму приемное пространство 19, которое имеет поверхность 20 основания в форме кругового сегмента, образованную задней нижней панелью 21 (фиг.5 и 6)
Согласно фиг.3 в неукомплектованном состоянии съемное покрытие 22 закрывает это приемное пространство 19, при этом покрытие 22 расположено вровень с размыкающими элементами 6 и 7. На нижней панели 21 внутри приемного пространства 19 находятся фиксирующие выступы 23, которые служат для фиксации модуля 2. В приемное пространство 19 по дну проходят камеры 14 и 15 контактных элементов 8 и 9. Заземляющая скоба 12 расположена между двумя контактными элементами 8 и 9 и проходит сначала по дну, а затем согнута перпендикулярно вдоль наружной стенки 17 в приемное пространство 19. В это приемное пространство 19 может вставляться с геометрическим замыканием модуль 2.
Согласно фиг.4 модуль 2 изготовлен из изоляционного материала и имеет цилиндрическую пространственную форму, начинающуюся от поверхности 24 основания в форме кругового сегмента, от которой отходят прямая стенка 25 и согнутая стенка 26, которые закрыты крышкой 27. На стенках 25 и 26 выполнены различные углубления, прорези и выступы. В модуле 2 расположены различные конструктивные элементы, например, варисторы 28, газоотводы, печатная плата, сопротивления, фотоэлементы и контактные элементы. Благодаря этому можно, например, получить узел защиты от перенапряжений.
На поверхности 24 основания модуля 2 выполнены свободные пространства 30 и 31, в которых проведены защищенные контактные штифты 32 и 33 из модуля 2, которые обладают возможностью электрического контактирования с контактными элементами 8 и 9 основания 3 устройства. Между свободными пространствами 30 и 31 выполнен паз 34, в который вдается контактный штифт 35, который контактирует с проходящей в основании 3 устройства заземляющей скобой 12. Кроме этого, в модуле 2 имеется сквозное отверстие 36, так что возможна также реализация варианта штепсельной розетки с заземляющим штифтом, при этом расположение и контактирование контактного штифта 35 остается одинаковым. Внутри паза 34 выполнены выемки 37 для вхождения в фиксированное зацепление с фиксирующими выступами 23 нижней панели 21.
С верхней стороны модуля 2, предпочтительно на крышке 27, выполнены продолжения 38, которые облегчают вставление и при необходимости удаление модуля 2. Кроме того, с верхней стороны модуля 2 на краях расположен штифтообразный выступ 39 для целенаправленного направления оптических сигналов из модуля 2 к элементам индикации, находящимся во фронтальном элементе 5. Для этого по меньшей мере выступ 39 выполнен из светопроводящего материала, как например ПХ или ПММА. Фотоэлемент в виде светодиода 40 расположен в углублении 41.
Ниже коротко описан монтаж или принцип действия установочного устройства 1.
Базовая версия установочного устройства 1 состоит из оснащенного контактными элементами 8 и 9 и заземляющей скобой 12 основания 3 устройства и закрепленной на нем несущей рамы 4. Приемное пространство 19 закрыто покрытием 22, и модуля 2 в нем нет. Такого рода узел в штепсельной розетке для скрытой проводки обычно подключается посредством соединительных клемм 10, 11, 13 и фиксируется когтеобразными средствами крепежа. В завершение крепится фронтальный элемент 5.
При необходимости электроустановочное устройство 1 дооснащается, например, чтобы интегрировать защиту от перенапряжений. Для этого фронтальный элемент 5 и затем покрытие 22 основания 3 устройства удаляется. Благодаря геометрическому замыканию модуль 2 может без перекоса линейно до упора вдвигаться в имеющее форму кругового сегмента приемное пространство 19. Автоматически при этом он подвергается как механической фиксации, так и электрическому контактированию, без необходимости демонтажа установочного устройства 1 или дополнительных работ по подключению. С фронтальной стороны модуль 2 после монтажа расположен вровень с размыкающими элементами 6 и 7. Только продолжения 38 выдаются вперед, однако заканчиваются с несущей рамой 4.
В процессе монтажа выступающие от нижней панели 21 приемного пространства 19 фиксирующие выступы 23 фиксируются в выемках 37 модуля 2. Контактные штифты 32 и 33 скользят через сопряжение с геометрическим замыканием камер 14 и 15 и свободных пространств 30 и 31 в контактные элементы 8 и 9. Контактный штифт 35 скользит в гнездо 45 в заземляющей скобе 12, при этом заземляющая скоба 12 заключена в пазу 34.
На фиг.7 и 8 изображено контактирование каждого из контактных штифтов 32, 54 модуля 2 и не изображенного приборного штекера в увеличенном масштабе. Как модуль 2, так и приборный штекер вводятся с фронтальной стороны и параллельно друг другу. Контактный штифт 32 модуля 2 вставляется в месте 53 контакта контактного элемента 8 в гнездо 65 нижней пары пружинных рычагов 60, 61, при этом геометрическое замыкание между модулем 2 и приемным пространством 19 обеспечивает достаточное центрирование, так что контактный штифт 32 может быть вставлен без центрирования. При этом контактный штифт 32 расширяет гнездо 65 и вдвигается, пока не окажется в своем конечном положении. В конечном положении пружинные рычаги 60 и 61 слегка расширены и охватывают, зажимая, контактный штифт 32. При этом пружинные рычаги 60 и 61 касаются камеры 14 и повышают давление контакта.
Контактный штифт 54 приборного штекера вставляется в месте 52 контакта контактного элемента 8 в гнездо 62 верхней пары пружинных рычагов 58, 59, при этом сначала происходит центрирование во фланце 63 гнезда 62. Потом контактный штифт 54 расширяет гнездо 62 вверху и скользит затем по образовавшейся наклонной поверхности пружинных рычагов 58, 59, продолжая расширять его, в гнездо 62, пока не окажется в своем конечном положении. В конечном положении пружинные рычаги 58 и 59 слегка расширены и охватывают, зажимая, контактный штифт 54, при этом достаточно высокое давление контакта благодаря коротким пружинным рычагам 58 и 59 обеспечивает надежное контактирование контактного штифта 54. Контактирование контактного штифта 32 модуля 2 в контактном элементе 8 происходит при контактировании контактного штифта 54 приборного штекера в том же самом контактном элементе 8 благодаря разделению мест 52 и 53 контакта без механических переменных нагрузок.
При извлечении приборного штекера также срабатывает описанный эффект скручивания, так что в конце происходит «выбрасывание» приборного штекера. Кроме того, при приложении усилия вынимания еще до достижения предела трения скольжения гнездо 62 подвергается некоторой упругой деформации. Благодаря этому изменяются соотношения сил внутри гнезда 62, и приборный штекер легко отсоединяется.
Приведенное выше описание примера осуществления служит только иллюстративным целям, но не целям ограничения изобретения. В рамках изобретения возможны различные изменения и модификации, не выходящие за рамки изобретения, а также его эквивалентов.
Перечень ссылочных позиций
1 Установочное устройство
2 Модуль
3 Основание устройства
4 Несущая рама
5 Фронтальный элемент
6 Размыкающий элемент
7 Размыкающий элемент
8 Контактный элемент
9 Контактный элемент
10 Соединительная клемма
11 Соединительная клемма
12 Заземляющая скоба
13 Соединительная клемма
14 Камера
15 Камера
16 Соединительная область
17 Наружная стенка
18 Внутренняя стенка
19 Приемное пространство
20 Поверхность основания 19
21 Нижняя панель
22 Покрытие
23 Фиксирующий выступ
24 Поверхность основания модуля
25 Стенки
26 Стенки
27 Крышка
28 Варистор
30 Свободное пространство
31 Свободное пространство
32 Контактный штифт
33 Контактный штифт
34 Паз
35 Контактный штифт
36 Сквозное отверстие
37 Выемка
38 Продолжения
39 Выступ
40 Светодиод
41 Углубление
45 Гнездо
50 Основание
51 Контактная область
52 Место контакта
53 Место контакта
54 Контактный штифт
55 Полка пружины
56 Полка пружины
57 Шлиц
58 Пружинный рычаг
59 Пружинный рычаг
60 Пружинный рычаг
61 Пружинный рычаг
62 Гнездо
63 Фланец
64 Место сгиба
65 Гнездо
H1 Высота
H2 Высота