Механизм электросоединителя
ELECTRICAL CONNECTOR MECHANISM

Изобретение относится к электрическим соединительным устройствам, состоящим по крайней мере из двух частей, а именно к дополнительным средствам для облегчения замыкания или размыкания соединяемых частей.
Из патента РФ №2285223 (дата приоритета 14.03.2005, МПК F41F 3/055, опубл. 10.10.2006 бюл. №28) известно устройство для разделения ракеты и пусковой трубы.
В указанном устройстве для разделения ракеты и пусковой трубы, содержащем соединительный элемент и закрепленное на пусковой трубе основание, на котором установлен корпус с заключенным в нем рычажно-пружинным механизмом перемещения соединительного элемента, размещенным над сквозным окном в основании и пусковой трубе, включающим рычаги, попарно шарнирно соединенные одними концами с корпусом, другими - с соединительным элементом с возможностью плоскопараллельного движения последнего, и пружину, соединенную одним концом с корпусом, другим - с соединительным элементом для вытягивания последнего из внутренней полости трубы и освобождения для захлопывания с нахлестом окна основания установленной на нем подпружиненной шторкой, сама шторка выполнена из двух створок, каждая из которых снабжена шарниром, закрепленным на боковой кромке окна и прижата размещенной соосно шарниру пружиной кручения к соединительному элементу, причем соединительный элемент сдвинут к одной из створок для опережающего захлопывания другой створки при срабатывании механизма, при этом у свободного края отстающей шторки со стороны соединительного элемента выполнена ступенька для образования лабиринтного уплотнения совместно с выполненной противоположно ступенькой, опережающей створки при их захлопывании, причем у окна основания выполнены ступеньки, по периметру - для размещения нахлеста шторки, а по боковым кромкам -для размещения шарниров створок.
Недостатками данного устройства является вероятность обрыва пружин растяжения в условиях длительного периода эксплуатации, и, как следствие, потеря работоспособности. Другим недостатком является невозможность компенсировать вариацию исходного расположения соединителя в направлении размыкания в режиме ожидания.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по количеству сходных существенных признаков является патент РФ №2201643 "Соединитель", дата приоритета 20.11.2000, МПК H01R 13/629, опубл. 20.12.2002 бюл. №35. Это изобретение примем за прототип.
Известный соединитель содержит подвижную и неподвижную части с контактными элементами, направляющую в виде скобы с наклонными пазами и не менее двух пар неподвижно закрепленных роликов. На диаметрально противоположных сторонах первой части неподвижно закреплены по крайней мере две пары роликов. Вторая пара роликов необходима для устранения возможного перекоса при расчленении двух частей соединителя и заклинивания этих частей в момент окончания расчленения. Направляющая выполнена в виде скобы, в боковых сторонах которой имеются наклонные пазы. Конфигурация пазов может быть различной: прямоугольной, дугообразной и т.д. в зависимости от параметров соединителя. Скоба неподвижно скреплена с объектом, в котором установлена первая часть соединителя.
Каждый из роликов расположен в соответствующем пазе скобы с возможностью перемещения по пазу. Работа соединителя происходит следующим образом. В исходном сочлененном положении взаимодействующие части соединителя состыкованы. Ролики первой части соединителя находятся в крайнем положении наклонного паза скобы. Наклон пазов в боковых сторонах скобы должен быть расположен против направления хода подвижного объекта. Расчленение происходит за счет усилия хода подвижного объекта, в котором закреплена вторая часть соединителя. Усилие хода подвижного объекта передается через вторую часть первой части соединителя. Происходит поступательное движение соединителя в направлении хода объекта. При этом ролики первой части соединителя, продвигаясь по наклонным пазам неподвижной скобы, раскладывают усилие хода объекта на составляющие. Под действием одной из них, направленной вдоль оси расчленения, происходит расчленение первой и второй частей соединителя усилием хода подвижного объекта перпендикулярно оси расчленения.
Недостатками прототипа является то, что он не позволяет обеспечить неподвижное замыкание соединенных частей в условиях, когда расстояние между объектами как в направлении перпендикулярно плоскости разъема, так и в направлении плоскости разъема, изменяется вследствие вибрации при транспортировке, при тепловых деформациях и т.д. Взаимное перемещение в направлении плоскости разъема может привести к деформации и поломке стыкуемых частей соединителя. Взаимное перемещение в направлении перпендикулярном плоскости разъема может привести к потере электрического контакта. Кроме того, неподвижное закрепление роликов обусловливает наличие трения скольжения между роликами и пазами, что приводит к дополнительным нагрузкам при работе устройства. В конструкции прототипа размыкающее усилие прилагается непосредственно к размыкаемым частям так, что возникает изгибающий момент, который может привести к деформации элементов конструкции и к поломке. Устройство не позволяет отдалить размыкаемые части друг от друга, для прохождения объекта мимо при наличии на объекте уступа.
Технической задачей изобретения является сохранение надежного контакта частей соединителя в режиме ожидания срабатывания при воздействии взаимных колебаний двух объектов, на каждом из которых закреплены разные части соединителя, а также обеспечение размыкания частей соединителя при сдвиге объектов в плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии механизма, в направлении перпендикулярном контакту в условиях ограниченного пространства между сдвигаемыми объектами.
Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить надежное замыкание соединителя, части которого закреплены на объектах, отдаленных друг от друга на некоторое расстояние, которое варьируется как в направлении размыкания, например, вследствие вибрации при транспортировке, так и в направлении плоскости размыкания, например, из-за тепловых смещений объектов. Изобретение позволяет разомкнуть части соединителя при взаимном сдвиге объектов в направлении плоскости размыкания и отдалить части соединителя друг от друга на расстояние, достаточное для беспрепятственного взаимного сдвига объектов в направлении плоскости размыкания при наличии на одном из объектов уступа.
Механизм электросоединителя представлен на Фиг. 1 - в начальном положении, на Фиг. 2 - в конечном положении.
Заявляемое изобретение содержит две размыкаемые между собой в процессе срабатывания соединителя части 1 и 2, пружину 3, шток 4, штангу 5, две пары роликов 6 и 7, упор 8 и направляющую 9, которая выполнена в виде рамки с пазами. Часть 2 и упор 8 закреплены, например, привинчены, на одном из двух взаимно сдвигаемых объектов, первая часть 1 вместе со штоком 4, пружиной 3, штангой 5 и роликами 6 и 7 располагаются внутри рамки 9, закрепленной на другом из взаимно сдвигаемых объектов. Плоскость размыкания частей соединителя совпадает с плоскостью взаимного сдвига объектов, направление размыкания перпендикулярно плоскости взаимного сдвига объектов. Ролики 6 закреплены с возможностью вращения вокруг своих осей на диаметрально противоположных сторонах части 1 и располагаются между стенками нижних пазов рамки 9 с радиальным зазором, величина которого должна быть не менее вариации взаимного расположения объектов в направлении размыкания. Ролики 7 закреплены с возможностью вращения вокруг своих осей на диаметрально противоположных сторонах штанги 5, располагающейся с возможностью продольного перемещения на штоке 4, жестко закрепленном на части 1 (например, завинчен в часть 1 или запрессован) так, что ось штока перпендикулярна плоскости размыкания. Ролики 7 располагаются в верхних пазах рамки 9 с минимальным зазором, достаточным для качения роликов по пазам без заедания. Частично сжатая пружина 3 располагается на штоке 4 между верхней поверхностью части 1 и штангой 5 так, что передает усилие сжатия от рамки 9 через ролики 7 и штангу 5 на корпус части 1, прижимая ее к части 2 и компенсируя тем самым вариацию расстояния между объектами в направлении размыкания.
Пазы, выполненные в рамке 9, имеют сложный профиль: прямолинейные участки, расположенные в направлении взаимного сдвига объектов, переходят по касательной в криволинейные участки. Прямолинейные участки пазов компенсируют вариацию взаимного расположения объектов в направлении плоскости размыкания. Перед размыканием частей 1 и 2 соединителя пары роликов 6 и 7 находятся в зоне прямолинейных участков пазов рамки 9. Объекты могут взаимно сдвигаться в направлении плоскости размыкания частей 1 и 2 без размыкания частей соединителя, пока ролики располагаются в пределах прямолинейных участков пазов. Также объекты могут взаимно разнонаправленно двигаться в направлении размыкания (перпендикулярном плоскости размыкания) в пределах зазора между стенками прямолинейных участков нижних пазов рамки 9 и цилиндрических поверхностей качения роликов 6, при этом размыкание частей соединителя не будет происходить. Вариация расстояния между объектами в направлении размыкания компенсируется сжатием/разжатием пружины 3, и часть 1 смещается вместе с частью 2, обеспечивая надежный контакт соединения.
С начала взаимного сдвига объектов в направлении плоскости размыкания происходит выборка зазора между нижними боковыми поверхностями нижних пазов рамки 9 и цилиндрическими поверхностями качения роликов 6 до тех пор, пока поверхности криволинейных участков пазов и цилиндрические поверхности роликов 6 не соприкоснутся. Далее происходит качение пар роликов 6 и 7 по боковым криволинейным поверхностям пазов рамки 9. При этом пружина 3 остается сжатой, а усилие, передаваемое на корпус части 1 в направлении плоскости размыкания от упора 8 раскладывается на горизонтальную и вертикальную составляющие сил в зоне контакта пар роликов 6 с пазами рамки 9. Под действием вертикальной составляющей сил в зоне контакта при качении роликов 6 по криволинейным участкам пазов рамки 9 происходит размыкание 1 и 2 частей соединителя.
К моменту, когда ролики 6 достигают окончания нижних пазов в рамке 9 (см. Фиг. 2), размыкание 1 и 2 частей полностью осуществлено. При дальнейшем взаимном сдвиге объектов под действием упора 8 происходит разворот 1 части совместно со штоком 4, штангой 5, пружиной 3 и роликами 7 вокруг осей роликов 6. В развороте указанные элементы конструкции перемещаются внутрь рамки 9 и не препятствуют далее взаимному сдвигу объектов, один из которых, на котором закреплена часть 2, имеет уступ 10. Упор 8 выполняет дополнительную функцию, защищая уступ 10 объекта, на котором закреплен, от ударного столкновения с частью 2 соединителя. Пружина 3 разжимается, ролики 7 со штангой 5 перемещаются вдоль верхних пазов рамки 9, фиксируя часть 1 соединителя в пределах рамки 9.
Для гарантированной фиксации роликов 6 в конечном положении нижних пазов рамки 9 и части 1 соединителя в пределах рамки 9 могут быть предусмотрены фиксирующие элементы, например, подпружиненные собачки, препятствующие откату роликов 6 в обратном направлении по нижним пазам рамки 9.
В отличие от прототипа размыкание частей соединителя осуществляется не передачей усилия хода с второй части на первую, а передачей усилия хода от упора на первую часть, что обеспечивает сохранность элементов соединителя и разгружает их от действия сил. В отличие от прототипа ролики выполнены не неподвижно закрепленными, а с возможностью вращения вокруг своих осей, что снижает силы трения в парах ролик-паз и снижает силовую нагрузку на конструкцию. Причем, одна пара роликов располагается на первой части соединителя, а вторая пара роликов - на штанге. В отличие от прототипа предлагаемый соединитель содержит шток, пружину и штангу с роликами, которые при совместном действии компенсируют вариацию взаимного расположения объектов в направлении размыкания, обеспечивая надежное замыкание первой и второй частей соединителя. В отличие от прототипа, в котором пазы делаются наклонными, в предлагаемом соединителе предусмотрены участки пазов, расположенные параллельно плоскости разъема, что обеспечивает надежное замыкание частей соединителя в условиях вариации взаимного расположения объектов в направлении плоскости размыкания (это актуально, когда объекты в режиме ожидания смещаются друг относительно друга под действием разности температуры одного объекта относительно другого объекта). В отличие от прототипа рассматриваемый соединитель, благодаря упору, позволяет не только разомкнуть части соединителя, но и отдалить их на расстояние, необходимое для беспрепятственного перемещения объектов в плоскости размыкания.