Разъемный соединитель

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для электрических соединений.
Известен соединитель по патенту US 8177576, H01R 13/62, который содержит корпус с верхней крышкой, фиксирующий элемент и соединительный узел, помещенный в корпус. Фиксирующий элемент состоит из крепежного болта (стержня) и ручки для его вращения. В середине соединительного узла и корпуса соединителя предусмотрены отверстия, совпадающие с крепежным стержнем. Диаметр ручки для вращения крепежного болта больше ширины корпуса соединителя. Верхняя крышка закреплена неподвижно на корпусе и удерживает ручку для вращения крепежного болта между корпусом соединителя и верхней крышкой таким образом, чтобы обеспечить возможность вращения ручки.
Недостаток известного соединителя в том, что он представляет собой только штыревые разъемы типа «вилка».
Известен электрический вакуумный соединитель для герметизации физических приборов по патенту RU 2452065, H01R 13/52, H05K 7/10.
В электрическом разъемном вакуумном соединителе первый и третий разъемы, установленные на плату с токоведущими дорожками, образуют переходную плату, которая жестко установлена на стойках внутри фланца. По всему периметру первой полости внутри фланца, вдоль нижней кромки боковой стенки, сформирована канавка. Внутренняя полость фланца с переходной платой выше уровня выемок в электрических контактах первого разъема, заполнена герметиком. На третий корпус третьего разъема установлена крышка, закрепленная на стойках и фланце. На фланце снаружи, по его бокам, выполнены приливы с отверстиями. На поверхности фланца вокруг первого разъема предусмотрена площадка для фиксации уплотнения. Ответная часть соединителя выполнена на плите герметизируемого прибора и включает в себя обнижение для уплотнения, крепежные отверстия для фланца и второй разъем, установленный в обнижении.
Недостатками устройства являются излишняя жесткость соединения при использовании твердых пластиков, которая повышает вероятность необратимого разрушения соединения при приложении силы в направлении, перпендикулярном направлению соединения разъема, а также штыревые разъемы типа «вилка-гнездо» предполагают наличие корпуса разъема, утопленного в корпус устройства, что при сохранении тех же габаритов уменьшает полезный объем внутри устройства.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемому является водонепроницаемый разъем для аксессуаров (патент RU 2404494, H01R 13/40, H01R 13/52), принятый за прототип.
В устройстве-прототипе разъем может включать в себя множество соединительных контактных штырьков, высокотемпературный пластик, который заливается вокруг множества соединительных контактных штырьков, чтобы сформировать базовую часть, и низкотемпературный пластик, который формуется вокруг базовой части, чтобы сформировать вставку. Базовая часть может противостоять перемещениям соединительного контактного штырька, обусловленным высокотемпературной пайкой соединительных контактных штырьков, и образовывать первое водостойкое уплотнение. Переформованная часть из низкотемпературного пластика и высокотемпературного пластика может образовывать второе водостойкое уплотнение. Разъем дополнительно может включать в себя клейкую боковину разъема для размещения вокруг периметра вставки таким образом, что боковина разъема сжимается между вставкой и корпусом устройства для образования третьего водостойкого уплотнения.
Недостатком указанного устройства является отсутствие надежного крепления вилки и розетки, что при повороте вилки относительно розетки при внешнем воздействии или наличии вибраций, может привести к потере электрического соединения. Использование миниатюрных контактных штырьков из листового металла предполагает повышенную точность изготовления и стыковки для обеспечения надежного электрического контакта, что затруднительно обеспечить при многократных циклах соединения – разъединения без наложения жестких требований на направление и силу воздействия на соединение. Многоконтактные интерфейсные разъемы в рассоединенном состоянии могут привести к потере герметичности устройства.
Задача предлагаемого устройства – обеспечение герметичности разъемного соединителя при многократных циклах соединения-разъединения для защиты от влаги и пыли.
Для решения поставленной задачи в разъемный соединитель для электрического соединения, содержащий вилку с контактами, имеющую корпус, согласно полезной модели, дополнительно введена розетка, имеющая корпус, при этом внутренняя часть корпуса вилки, отлитого из эластичного пластика, выполнена с возможностью установки путем заливки термопластичным материалом печатной платы вилки, в отверстия которой впаяны вертикально направленные контакты, выполненные цилиндрическими с подпружиненными наконечниками, корпус розетки имеет углубление, выполненное с возможностью вклеивания с помощью герметизирующего состава печатной платы розетки с плоскими контактными площадками и наклеенной на ней уплотнительной прокладкой, при этом корпуса вилки и розетки, печатные платы вилки и розетки выполнены со сквозными отверстиями, сквозные отверстия корпуса вилки, печатных плат вилки и розетки выполнены с возможностью прохождения крепежного болта с ручкой для вращения, сквозное отверстие корпуса розетки выполнено с возможностью прохождения втулки с резьбой, в которую вкручивается крепежный болт, фиксируя замкнутое соединение вилки с розеткой с прижатием цилиндрических подпружиненных контактов вилки к плоским контактным площадкам печатной платы розетки.
Перечень фигур, поясняющих заявляемое устройство:
фиг. 1 – составные части вилки соединителя;
фиг. 2 – составные части розетки соединителя;
фиг. 3 – соединитель в замкнутом состоянии в разрезе;
фиг. 4 – пример внешнего воздействия на соединение;
фиг. 5 – расположение контактов на плате разъема.
На фиг. 1 – 3 приняты следующие обозначения:
101 – ручка для вращения крепежного болта;
102 – крепежный болт;
103 – внутренняя часть корпуса вилки;
104 – внешняя часть корпуса вилки;
105 – печатная плата вилки;
106 – цилиндрические контакты с подпружиненными наконечниками;
107 – разделительная втулка;
108 – усилительная манжета кабеля;
109 – многожильный соединительный кабель;
110 – уплотнительная прокладка;
111 – печатная плата розетки с контактными площадками;
112 – защитная крышка розетки;
113 – углубление корпуса изделия;
114 – втулка с резьбой;
115 – малогабаритный разъем для подключения проводников внутри корпуса.
На фиг. 1 изображена вилка соединителя, включающая в себя внутреннюю часть корпуса вилки 103, в которой установлена печатная плата вилки 105 с впаянными цилиндрическими контактами с подпружиненными наконечниками 106, распаянными на соответствующие отверстия печатной платы, к которой, в свою очередь, припаяны контакты многожильного соединительного кабеля 109. Разделительная втулка 107 фиксирует цилиндрические контакты 106 в положении, перпендикулярном печатной плате 105, и препятствует смещению и взаимному замыканию контактов 106 под действием внешних сил.
Сборка вилки разъемного соединителя производится следующим образом.
Узлы 105, 106, 107 с припаянными выводами многожильного соединительного кабеля 109 в собранном состоянии залиты термопластичным материалом, формирующим внутреннюю часть корпуса вилки таким образом, что часть пластика внутренней части корпуса 103 затекает в соответствующее углубление усилительной манжеты 108. После формирования внешней части корпуса вилки 104 в сквозное отверстие, образованное деталями 103, 104, 105, 107, вставляют крепежный болт 102 с предварительно сформированной ручкой для вращения крепежного болта 101.
На фиг. 2 изображена печатная плата розетки с контактными площадками 111, на нее наклеена уплотнительная прокладка 110. Затем сформированную деталь при помощи герметизирующего состава вклеивают в углубление корпуса изделия 113. А также в корпусе изделия установлена защитная крышка розетки 112. В отсутствии подключения вилки, печатная плата розетки (111) закрывается защитной крышкой 112, фиксирующейся в корпусе изделия путем вкручивания крепежного болта 102 во втулку с резьбой 114.
На фиг. 3 в разрезе отображается взаимное расположение составных частей вилки и розетки в соединенном состоянии. Соединение печатной платы 111 с внутренними проводниками в корпусе устройства осуществляется подключением проводников к малогабаритному разъему 115, однако возможны и другие виды соединения.
На фиг. 4 изображена вилка из состава сборочных единиц разъемного соединителя с установленным крепежным болтом 102 и ручкой для вращения крепежного болта 101. Множественные штыревые элементы заменены цилиндрическими контактами с подпружиненными наконечниками 106.
На фиг. 5 представлено обобщенное изображение вида вилки со стороны пружинных контактов. С помощью проводников на печатной плате вилки 105 вертикально направленные цилиндрические контакты с подпружиненными наконечниками 106 соединены с контактными площадками, к которым припаиваются проводники многожильного соединительного кабеля 109. С другой стороны, контакты совмещаются с плоскими контактными площадками на печатной плате розетки 111 при соединении частей разъемного соединителя. Каждый контакт обладает своим функциональным назначением.
Функциональные назначения каждого контакта на фиг. 5 приведены ниже:
1 – общий;
2 – выход на внешний динамик «–»;
3, 4, 13 – контакты для определения типа подключенного устройства;
5 – вход кнопки включения аварийного режима;
6 – выход на внешний динамик «+»;
7 – интерфейс USB, данные «+»;
8 – интерфейс USB, данные «–»;
9 – выход наружу напряжения аккумуляторной батареи радиостанции;
10 – вход внешнего микрофона;
11 – цифровой вход/выход общего назначения (диапазон допустимых входных напряжений от 0 до 3,3В);
12 – вход внешнего микрофона «+»;
14 – интерфейс UART, выходные данные (диапазон допустимых входных напряжений от 0 до 3,3В);
15 – интерфейс UART, входные данные (диапазон допустимых входных напряжений от 0 до 3,3В);
16 – вход тангенты (кнопки переключения с режима приема на режим передачи в радиостанции).
Сочетание этих функциональных назначений образует уникальную конфигурацию разъема, позволяющие подключать различные варианты аксессуаров и устройств. Для каждого типа устройства используется свое сочетание контактов из набора (16 контактов).
Особенности конструкции обеспечивают надежную защиту от влаги и пыли.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности в качестве полезной модели, а именно оно является новым и промышленно применимым.
Обеспечение водонепроницаемости, защиты от пыли и мелкого мусора основного блока изделия достигается путем вклейки печатной платы 111, формирующей розетку соединения, в корпус устройства. Применение эластичного пластика (термопластичного материала) при отливке внешней оболочки корпуса вилки и наклеивание уплотнительной прокладки 110 специальной формы на печатную плату 111 позволяет обеспечить защиту от влаги и пыли.
Центральное расположение фиксирующего болта 102 позволяет равномерно прижимать цилиндрические подпружиненные контакты 106 к контактным площадкам печатной платы розетки 111.
Конфигурация функционального назначения контактов ограничивает возможность подключения аксессуаров других производителей, не предназначенных для совместного функционирования с устройством.
Техническим результатом предлагаемого устройства является обеспечение защиты от влаги и пыли.