СОЕДИНИТЕЛЬ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕЖДУ ДВУМЯ ПЛАСТИНАМИ
CONNECTOR FOR CREATION OF ELECTRIC CONNECTION BETWEEN TWO PLATES

Настоящее изобретение относится к соединителю для создания электрического соединения между двумя пластинами, которые механически прикрепляются друг к другу.
Требования к механическому соединению двух пластин обычно отличаются от требований к их электрическому соединению. Механическое соединение должно быть прочным и препятствовать движению пластин относительно друг друга, тогда как электрическое соединение должно предоставлять надежный электрический путь с низким сопротивлением между пластинами. Требования к долговременному функционированию электрического соединения не всегда могут быть совместимыми с ухудшением характеристик (изнашиванием) механического соединения, например, вследствие напряжений, вызванных нагрузками в пределах поверхности контакта механического соединения.
Соединительные системы для применений в аэрокосмической отрасли должны быть легкими и очень прочными, способными выдерживать жесткие атмосферные условия, воздействующие на воздушное судно. Для одного воздушного судна может потребоваться огромное количество электрических соединений и, следовательно, еще одним важным вопросом является скорость и точность установки. Соединители для применений в аэрокосмической отрасли обычно предназначаются для сведения к минимуму вероятности человеческой ошибки, приводящей к ошибкам во время установки.
Одно из таких применений в аэрокосмической отрасли заключается в соединении разных пластин воздушного судна вместе, где соединения должны обеспечивать электрический путь с низким сопротивлением, соответствующий требованиям к электрическому заземлению. Для того чтобы создать электрическое соединение, известные способы соединения пластин включают в себя создание механического соединения с целью прикрепления пластин друг к другу, а затем создание отдельного электрического соединения при помощи перемычки металлизации. Добавление перемычки металлизации существенно увеличивает вес воздушного судна и является трудоемким.
Поэтому цель изобретения заключается в создании усовершенствованного соединителя.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения предлагается соединитель для создания электрического соединения между двумя пластинами, которые механически прикрепляются друг к другу. Соединитель содержит первое гнездо для крепления к первой пластине, второе гнездо для крепления ко второй пластине и соединительный штифт. Первое и второе гнезда содержат отверстие для размещения соединительного штифта, где соединитель дополнительно содержит первую пружину для установления контакта между соединительным штифтом и первым гнездом и вторую пружину для установления контакта между соединительным штифтом и вторым гнездом.
Соединительный штифт, а также первая и вторая пружины создают электрическое соединение между первым и вторым гнездами, электрически соединяя первую и вторую пластины друг с другом. Поскольку электрическое соединение развязано с механическим соединением, электрическое соединение незначительно подвержено воздействию нагрузки на механическое соединение.
Соединитель может содержать уплотнитель, размещающийся вокруг оси соединительного штифта; уплотнитель помещается аксиально между аксиальными местами расположения первой и второй пружин. Уплотнитель препятствует попаданию любых инородных частиц с поверхности контакта между двумя пластинами или гнездами на первую и/или вторую пружины. Кроме того, уплотнитель может связывать обе пластины и/или первое и второе гнезда, а также отделять поверхность контакта двух пластин или гнезд от оставшейся части соединительного штифта.
Предпочтительно, первой пружиной может быть первая цилиндрическая пружина, а второй пружиной может быть вторая цилиндрическая пружина. Соединительный штифт может содержать первую канавку, размещенную вокруг оси соединительного штифта и служащую для размещения первой цилиндрической пружины, а вторая канавка, размещенная вокруг оси соединительного штифта и служащая для размещения второй цилиндрической пружины.
Первое и второе гнезда могут иметь отверстия для крепления первого и второго гнезд к первой и второй пластинам при помощи заклепок. В качестве альтернативного варианта первое гнездо может составлять единое целое с одной из двух пластин, а второе гнездо может составлять единое целое со второй из двух пластин.
Механическое соединение пластин может содержать отверстие первого гнезда и отверстие второго гнезда, которые выполняются для приема заклепки через отверстие пластин. В качестве альтернативного варианта пластины можно механически соединить при помощи других средств, отдельных от первого и второго гнезд, например, при помощи заклепок, болтов, клея и так далее.
Пластины можно механически соединить посредством физического контакта друг с другом, что приводит к электрическому соединению между электропроводными пластинами, причем добавление соединительного штифта обеспечивает более надежное электрическое соединение, отделенное от разрушительных воздействий на механическое сопряжение между двумя пластинами.
Пластинами могут быть две плоские пластины, которые механически соединяются вместе; первое и второе гнезда, размещающие соединительный штифт, где соединительный штифт в основном перпендикулярен плоскости плоских соединительных пластин. Соединительный штифт может проходить через отверстие пластин.
Соединитель может содержать одну или несколько дополнительных канавок, размещающихся вокруг оси соединительного штифта и служащих для размещения одного или несколько уплотнительных колец. Уплотнительное кольцо может создавать уплотнение с целью защиты пружин от внешних воздействий окружающей среды, например для защиты цилиндрической пружины и связанных контактных поверхностей соединительного штифта и гнезда от загрязнения, попадания грязи или инородных частиц. В частности, соединительный штифт может содержать первую и вторую дополнительные канавки для размещения первого и, соответственно, второго уплотнительных колец, первая и вторая пружины могут размещаться в осевом направлении между первой и второй дополнительными канавками таким образом, чтобы первая и вторая пружины разделялись уплотнением между первым и вторым уплотнительными кольцами.
Ниже следует описание вариантов осуществления изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 показывает схематическое изображение в перспективе соединителя по первому варианту осуществления изобретения до вставки соединительного штифта,
фиг.2 показывает схематическое изображение в разрезе соединителя, изображенного на фиг.1 после вставки соединительного штифта,
фиг.3 показывает схематическое изображение в перспективе соединителя на фиг.1 после вставки соединительного штифта,
фиг.4 показывает схематическое изображение соединителя по второму варианту осуществления изобретения, и
фиг.5 показывает схематическое изображение соединительного штифта по третьему варианту осуществления изобретения.
Схематическое изображение на фиг.1 показывает соединитель 100, содержащий первое гнездо 50, второе гнездо 60 и соединительный штифт 150. Соединитель 100 предназначается для механического и электрического соединения первой пластины 110 и второй пластины 120. Для наглядности, половины первой и второй пластин и первого и второго гнезд были отрезаны.
Первое гнездо 50 показано прикрепленным к первой пластине 110 и второе гнездо 60 показано прикрепленным ко второй пластине 120 при помощи заклепок 30. Заклепки 30 проходят через отверстия 20 первого и второго гнезд, а также проходят через отверстия 25 (см. фиг.2) первой и второй пластин, соединяя, таким образом, пластины вместе.
Первое и второе гнезда 50 и 60 содержат соответствующие отверстия 55 и 65, и первая и вторая пластины содержат отверстие 70, проходящее через обе пластины. Соединительный штифт 150 показан в состоянии готовым к вставке через отверстия 55, 65 и 70 для создания электрического соединения между гнездами.
Соединитель 100 содержит первую и вторую цилиндрические пружины 161 и 162, которые размещаются в первой и второй канавках 151 и 152 соединительного штифта 150. Первая и вторая канавки размещаются вокруг оси 200 соединительного штифта и обеспечивают электрические контактные поверхности для цилиндрических пружин. Электрические контактные поверхности могут иметь гальваническое покрытие для уменьшения электрического сопротивления между соединительным штифтом и цилиндрическими пружинами. Цилиндрические пружины могут иметь серебряное покрытие для улучшения электрических характеристик пружин и защиты от коррозии и могут, например, быть скошенными цилиндрическими пружинами из бериллиево-медного сплава с серебряным покрытием.
Соединитель 100 также содержит первое и второе уплотнительные кольца 153 и 154, которые размещаются в первой и второй дополнительных канавках 163 и 164 соединительного штифта 150. Первая и вторая дополнительные канавки размещаются вокруг оси 200 соединительного штифта и позволяют уплотнительным кольцам создавать уплотнение между соединительным штифтом 150 и отверстиями 55 и 65 первого и второго гнезд после вставки соединительного штифта в отверстия.
Фиг.2 показывает схематическое изображение в разрезе соединителя 100 после вставки соединительного штифта 150 в отверстия 55, 65, 70. Первая цилиндрическая пружина 151 контактирует с первым гнездом 50, а вторая цилиндрическая пружина 152 контактирует со вторым гнездом 60. Уплотнительные кольца изолируют цилиндрические пружины от внешней среды. Механическое соединение создается между пластинами при помощи заклепок 30, которые помещают пластины между гнездами 50 и 60, и электрическое соединение создается между пластинами при помощи гнезд 50 и 60, гнезда 50 и 60 электрически соединяются друг с другом при помощи цилиндрических пружин 161 и 162 и соединительного штифта.
В данном варианте осуществления отверстия 55 и 65 являются открытыми с обоих концов, хотя в альтернативном варианте осуществления отверстие 65 второго гнезда имеет закрытый конец с целью изолирования от воздействий окружающей среды.
Соединительный штифт 150 содержит головку 220 с одного конца соединительного штифта, головка является более широкой, чем отверстие первого гнезда. Головка может обеспечивать быстрое и правильное продольное размещение соединительного штифта в отверстиях 55, 65, 70. В альтернативном варианте осуществления вторая дополнительная канавка 163 и соответствующее уплотнительное кольцо 154 могут отсутствовать, и головка 220 может обеспечивать достаточное уплотнение. Головка 220 может оснащаться средствами уплотнения для улучшения степени уплотнения, обеспечиваемого головкой.
Каждое гнездо содержит выступ 210, размещающийся вокруг оси 200 отверстия гнезда, для вставки внутрь отверстия 70 пластин. Таким образом, ширина отверстий 55 и 65 гнезд меньше, чем ширина отверстия 70 пластин. Выступы могут улучшать устойчивость механического соединения и/или уменьшать длину соединительного штифта при помощи цилиндрических пружин, которые можно поместить ближе друг к другу. Площадь контакта между гнездами и пластинами также увеличивается при помощи выступов, способствуя минимизации электрического сопротивление между ними.
Первое и второе гнезда 50 и 60 также содержат соответствующие перпендикулярные участки 260 и 262, которые образуют боковые стенки по меньшей мере на части осевой длины отверстий 55 и 65. Перпендикулярные участки размещаются перпендикулярно пластинам 110 и 120 и вмещают соединительный штифт 150. Внутренние поверхности перпендикулярных секций, контактирующих с цилиндрическими пружинами, могут иметь гальваническое покрытие для улучшения электрического соединения между цилиндрическими пружинами и гнездами 50 и 60.
Кроме того, первое и второе гнезда 50 и 60 также содержат соответствующие плоские части 52 и 62. Плоские части 52 и 62 располагаются по сторонам пластин 110 и 120, помещая между собой пластины вместе и обеспечивая электрическое соединение между гнездами и пластинами. Изображение соединителя 100 в перспективе после вставки соединительного штифта 150 показано на фиг.3, на которой хорошо видна плоская часть 52 первого гнезда 50.
В данном варианте осуществления соединительный штифт 150 и отверстия 55, 65, 70 являются круглыми, хотя также допускаются другие формы поперечного сечения, например треугольные или прямоугольные. Круглая форма может помочь сократить время установки, поскольку она позволяет вставлять штифт соединителя при любом направлении вращения.
Возможность создания механического соединения (в данном варианте осуществления при использовании заклепок 30) и, соответственно, создания электрического соединения при использовании соединительного штифта 150, при необходимости позволяет создавать электрические соединения на более поздних этапах производства, чем механические соединения.
В данном варианте осуществления каждая заклепка 30 прикрепляет первое гнездо к первой пластине, второе гнездо ко второй пластине и первую и вторую пластины друг к другу, уменьшая вес и сокращая время установки. В качестве альтернативного варианта можно использовать разные заклепки для соединения первого и второго гнезд и первой и второй пластин вместе. Например, пластины можно соединить вместе при помощи заклепок, которые не проходят через первое и второе гнезда. Кроме того, в других вариантах осуществления пластины и/или гнезда можно соединить при помощи других средств, например склеивания или сваривания.
Ниже следует описание второго варианта осуществления изобретения со ссылкой на фиг.4. Второй вариант осуществления похож на первый вариант осуществления и включает в себя первое и второе гнезда 50 и 60, которые прикрепляются к пластинам 110 и 120 и которые электрически соединяются при помощи соединительного штифта 150. Гнезда 50 и 60 второго варианта осуществления прикрепляются к пластинам 110 и 120 посредством выполнения гнезд и пластин как единое целое. Первое и второе гнезда (50, 60) находятся в физическом контакте друг с другом, и две пластины (110, 120) также находятся в физическом контакте друг с другом.
Соединитель второго варианта осуществления дополнительно включает в себя уплотнение 400, размещающееся вокруг оси соединительного штифта для установления контакта первого и второго гнезд 50, 60. Уплотнение служит для изолирования пружин 161, 162 от попадания инородных частиц, присутствующих на площадках контакта 450 между двумя гнездами, помогая сохранить надежность электрических соединений, созданных пружинами.
В данном варианте осуществления уплотнение 400 соприкасается с первым и вторым гнездами, хотя в альтернативном варианте осуществления первое и второе гнезда помещают между собой две пластины, и уплотнение 400 соприкасается с двумя пластинами. В еще одном альтернативном варианте осуществления первое и второе гнезда помещают между собой две пластины, и длины уплотнения 400 в осевом направлении достаточно для соприкосновения с двумя пластинам, а также с первым и вторым гнездами.
В данном варианте осуществления уплотнение представляет собой уплотнение поршня 400, которое помещается в дополнительной канавке соединительного штифта, хотя также допускаются другие типы уплотнения и средств установки уплотнения, например, нижеописанное уплотнение 410, касающегося третьего варианта осуществления.
Фиг.5 показывает схематическое изображение соединительного штифта 500 по третьему варианту осуществления. Соединительный штифт 500 может использоваться вместо соединительного штифта 150 первого и второго вариантов осуществления. Соединительный штифт оснащается первой пружиной 510 для установления контакта между соединительным штифтом и первым гнездом и второй пружиной 520 для установления контакта между соединительным штифтом и вторым гнездом. Первая пружина 510 размещается по оси 200 соединительного штифта и может сжиматься внутрь в направлении соединительного штифта, и вторая пружина 520 также размещается по оси соединительного штифта и также может сжиматься внутрь в направлении соединительного штифта. Внутреннее сжатие первой и второй пружин происходит после вставки соединительного штифта в отверстия первого и второго гнезд и обеспечивает создание хорошего электрического соединения между соединительным штифтом и гнездами при помощи пружин.
В данном варианте осуществления существует множество первых пружин 510, расположенных на одинаковом расстоянии вокруг оси 200 соединительного штифта, и множество вторых пружин 520, расположенных на одинаковом расстоянии вокруг оси 200 соединительного штифта. Наличие множества первых (или вторых) пружин помогает сбалансировать воздействие, оказываемое пружинами на соединительный штифт. В альтернативном варианте осуществления присутствует только одна первая пружина 510 и одна вторая пружина 520.
Уплотнение 400, расположенное в осевом направлении между аксиальными местами расположения первой и второй пружинами по оси 200 соединительного штифта, предназначенное для соприкосновения с первым и вторым гнездами и/или с первой и второй пластинами. Уплотнение представляет собой круглое кольцо с плоским наружным профилем для соприкосновения с первым и вторым гнездами и/или двумя пластинами.
Соединительный штифт 500 имеет головку 220, ширина головки больше, чем ширина оставшейся части соединительного штифта. Соединительный штифт также имеет крепежную резьбу 530 для завинчивания на соответствующую крепежную резьбу второго гнезда. Головка 220 содержит отверстие 540, позволяющее ввинчивать соединительный штифт в первое и второе гнезда при использовании инструмента, например отвертки. В качестве альтернативного варианта головка 220 может защелкиваться в первом гнезде, благодаря чему винтовая резьба не требуется.
Объем изобретения определяется прилагаемым(и) независимым(и) пунктом(ами) формулы изобретения. Дополнительные признаки, появляющиеся в зависимых пунктах формулы изобретения и описании, являются необязательными и могут осуществляться или не осуществляться в разных вариантах осуществления изобретения, что будет понятно специалистам в данной области техники.