JP2005194873A - 差込み式コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】結合部を形成するためにより小さな力とより少ない作業とを必要とする差込み式コネクタを提供する。
【解決手段】吊天井格子における主ビーム２０に設けられたスロット２３に差し込まれることにより、該スロットに既に配置された向き合った同一のコネクタ２１とロックするようになっていて、コネクタのベースと一体的でありかつ該ベースから屈曲させられた、片持ちされたロッキングラッチ４０を有するコネクタにおいて、改良点が、ロッキングラッチ４０がベースからアーチ状に屈曲していることを含む。
【選択図】図１

Description

吊天井は商業用及び工業用建物において広範囲に使用されている。このような天井において、相互に結合された主ビームとクロスビームとの金属格子フレームが、ワイヤによって天井構造物から懸吊されている。格子は、格子に形成された矩形の開口に音響パネルを支持している。

本発明は、１対の向き合ったクロスビームと主ビームとを格子交差部において接合するために格子において使用されるコネクタに関する。

パネルを支持する格子になるように相互結合された金属ビームを有する吊天井がよく知られている。例えば、引用により本願に記載されたものとする米国特許第５８３９２４６号明細書及び米国特許第６１７８７１２号明細書には、このような天井が記載されている。

このような天井の格子は、それぞれの格子交差部において、結合部を形成する、１対の向かい合ったクロスビームと主ビームとを有している。

本発明はこのような結合部に関する。

このような結合部のそれぞれのクロスビームは、端部にコネクタを有しており、このコネクタは、主ビームに設けられたスロットに、主ビームの向き合った側から押し込まれている又は差し込まれている。コネクタは全て同じものである。

最初にスロットに挿入されるコネクタは、屈曲されたフレキシブルな板ばねの形式の、コネクタにおける片持ちされたラッチによって、スロットから引き出されるのを防止されている。コネクタベースと一体的でしかもコネクタベースから打抜き加工によって形成されたこのようなラッチは、開放位置に向かって偏らされている。コネクタのベースから所定の角度で片持ちされたラッチは、コネクタが結合部を形成するようにスロットに差し込まれるときにスロットの側部の拘束により閉鎖位置に向かって撓むが、次いで、スロットからのコネクタの引出しを防止するために、偏らされた静止位置へ復元する。

スロットに押し込まれた第１のコネクタと同じ、向き合ったクロスビームにおける別のコネクタが、次いで、第１のスロットに隣接した、スロットの減じられたスペースに差し込まれる。コネクタに設けられたラッチは、ラッチ屈曲点の近傍においてスロットの側部に接触し、閉鎖位置に向かって撓められる。

特に第２のコネクタを線形の差込み動作によりスロットに挿入する場合、結合部を形成するために大きな作業及び力が必要である。

この抵抗は、実質的に第２のコネクタがスロットに進入すると即座に生じ、コネクタが、以下に説明するように、第１のコネクタとのロック位置に着座されるまでコネクタの行程の間継続する。

第２のコネクタがスロットに完全に挿入されると、両コネクタが相互結合する。バルブの形式の、コネクタベースから形成された爪は、カム側とロッキング側とを有している。この爪と、コネクタの端部とは、時にはコネクタ対コネクタロック若しくは“握手”ロックとも呼ばれる形式で係合するために、撓みかつ復元する。コネクタの間のこのような“握手”結合は、コネクタがスロットから線形に引き離されることを防止する。コネクタは、主ビームに設けられたスロットによって横方向及び垂直方向で把持される。

着座したロック位置において、第２のコネクタは、スロットの範囲内で第１のコネクタと水平方向で整列しており、これにより、コネクタに設けられたロッキング爪は、コネクタ対コネクタロックを形成するように同じ高さにおいて係合及び保持されている。一般的に、このような水平方向整列を達成するために、第２のコネクタは、スロットに挿入されるときに持ち上げられるか又は押し下げられなければならない。したがって、コネクタの前縁部のプロフィルは、主ビームスロットに挿入されるときにコネクタを案内するようにテーパされている。

このようなコネクタは従来技術においてよく知られており、例えば上記特許文献に開示されている。

天井格子を形成するために、多数のこのような結合部が形成されなければならない。
米国特許第５８３９２４６号明細書 米国特許第６１７８７１２号明細書

上述の従来の差込み式コネクタは、結合部を形成するためにより小さな力とより少ない作業とを必要とするように改良された。

より少ない作業及びより小さな力が必要とされる。なぜならば、第２のコネクタを主ビームのスロットの減じられた領域に挿入する場合に、（１）ロッキングラッチとスロットの側部との接触に遅れがあり、これにより、遅れの間に、（２）摩擦力による最も少ない抵抗をこのような位置決めに提供しながら、後続に結合部におけるエレメントが位置決めされ、（３）エレメントの間の接触が生じた時に、結合部を形成することに対して最も少ない抵抗を提供するようにエレメントが位置決めされる。

上記のことを達成する場合、撓められていない位置において、第２のコネクタが挿入される前に第１のコネクタがスロットから引き出されることを防止するために、コネクタのベースから横方向に十分に延びていなければならないロッキングラッチは、従来技術のような鋭い曲げではなく、コネクタベースからアーチ状に屈曲されている。

これは、上記（１）に示したように、第２のコネクタがスロットに挿入されるときに、ラッチとスロットの側部との接触を遅らせ、上記（２）に示したように、このような接触は、ラッチに沿って、屈曲点からより離れて、ラッチの端部のより近くで提供され、これにより、ラッチを閉鎖するために、より小さな力が必要とされる。

撓められていない位置におけるロッキングラッチの外方端部は、鋭角に屈曲された、従来の直線的なラッチと同じ位置にまで延びている。この位置は、ラッチがスロットを通過した後にコネクタが引き出されることができないように、必要である。

また、上記（１）における遅れの間に、ロッキングラッチが実質的に即座に第１及び第２のコネクタを横方向で押し付けるような従来の結合において生ぜしめられる摩擦抵抗なしに、第２のコネクタは、スロットの上側又は下側に係合する、コネクタの前端に設けられたテーパによって、第１のコネクタと同じ水平方向高さに垂直方向で位置決めされる。

第２のコネクタがスロットに挿入されるときにこの第２のコネクタをより迅速に垂直方向で調整することにより、第２のコネクタは、ロッキング爪とコネクタ端部とが、撓むことによりそこにおいて係合する時に、撓みに対して最も小さな抵抗を提供するように、上記（３）に示したような位置に位置する。

引用により本願明細書に記載されたものとする米国特許第５８３９２４６号明細書には、本発明によって改良された従来の結合部が記載されている。米国特許第５８３９２４６号明細書には、結合部自体と、このような結合部を形成する方法とが詳細に記載されている。

本願の図面のうち、本発明の結合部が図１及び図１ａに示されており、本発明の改良点は図２及び図２ａに、より明らかに示されている。本発明の結合部において、断面図で示された主ビームは天井格子において長手方向に延びている。同じコネクタ２１及び２２が、主ビーム２０のウェブ２５に設けられたスロット２３に差し込まれており、相互結合している。コネクタ２１及び２２はそれぞれ２８においてリベットによってクロスビーム２６及び２７に結合されている。

結合部において、以下のことが生じる：
（１）コネクタ対コネクタ結合を形成するためにコネクタ２１の端部３０が爪３１に係合し、コネクタ２２の端部３２が爪３３に係合する；
（２）コネクタ２１，２２に設けられたロッキングラッチ４０が非撓み位置を占めている；
（３）コネクタ２１，２２に設けられたバックストッパ３５，３６が、コネクタ対コネクタロックにおいて端部３０，３２を固定している
（４）この分野においてよく知られているように、コネクタ２１，２２はコネクタの断面形状によりスロット２３内に水平方向及び垂直方向で拘束されている。ここまで記載された一般的な構成は、従来技術に対応している。

図１及び図１ａに示された結合を形成する場合、引用した特許において、第１のコネクタ、すなわち同一であるそれぞれのコネクタ２１又は２２は、従来の形式でスロット２３に押し込まれる又は差し込まれる。この説明では、まずコネクタ２１がスロットに押し込まれると仮定する。

ロッキングラッチ４０が、一方向の移動において、スロット２３の側部に接触し、十分に撓められ、これにより、ラッチ４０はスロット２３を通過し、静止位置へ戻るように復元される。この位置において、第１のコネクタ２１がスロット２３内に拘束される。

次いで、第２のコネクタ２２が第１のコネクタ２１に並んでスロット２３に押し込まれる。再び、ロッキングラッチ４０がスロット２３の側部に接触するが、今度は、コネクタが既に挿入されているので、スロットの空間がより小さい。第２のコネクタ２２は、スロット２３に押し込まれると、ラッチがスロットを通過するまでラッチ４０を閉鎖位置に向かって撓め、ラッチがスロットを通過した後、ラッチは静止位置へ撓んで開放する。コネクタ２１，２２は、図１に示したように、この時点でコネクタ対コネクタロックを形成し、この場合、爪３１，３３及びビーム端部３０，３２が撓められ、次いで休止位置においてロック位置へ復元される。

これらの差込み式結合部において、第１のコネクタ２１が挿入された後、第２のコネクタ、例えばコネクタ２２が、着座した位置までスロット２３を通過する時、以下のことが生じる：
（１）第２のコネクタ２２はスロット２３内で垂直方向で調整される
（２）第２のコネクタ２２はスロット２３の側部によって横方向に第１のコネクタに対して押し付けられる
（３）第２のコネクタ２２に設けられたロッキングラッチ４０がスロット２３を通過するまで、このラッチ４０はスロット２３の側部によって閉鎖位置に向かって撓められ、次いでこのラッチは例えば図１に示したような静止位置に向かって跳ね返って開放する
（４）第１及び第２のコネクタ２１及び２２に設けられたロッキング爪３１，３３及びコネクタ端部３０，３２は、互いに接触すると撓められて離れる。

従来技術において、上の（１）〜（４）は重なり合う又は実質的に同時に発生し、これにより、結合部１０を完成させるために必要とされる力及び作業は、すぐ上に言及された（１）、（２）、（３）及び（４）によって形成される個々の抵抗の合計を克服するために必要な力の合計のみならず、力（１）、（２）、（３）及び（４）が重なり合った又は同時に発生した場合に形成される摩擦を克服するための力及び作業でもある。これらの摩擦抵抗は、以下のことを含んでいた：
ａ．第２のコネクタ２２がスロット２３内において垂直に位置決めされる時の第２のコネクタ２２のラッチ４０とスロット２３の側部との間の摩擦
ｂ．コネクタ２１，２２のベースの間の横方向での摩擦
ｃ．第２のコネクタ２２がスロット２３内において垂直に位置決めされるときの第２のコネクタ２２の上部又は底部とスロット２３の上側又は下側との間の摩擦
ｄ．第２のコネクタ２２がスロット２３内において垂直に位置決めされるときの第１のコネクタ２１と第２のコネクタ２２との爪３１及び３３と端部３０及び３２との間の摩擦。

従来技術において、必要とされる合計の力及び作業を減じようとする試みにおいて、図３に示されたような従来のコネクタ１５の前縁部におけるテーパ部３７又はスロープは、緩やかな傾斜であり、これにより、第２のコネクタが垂直方向で調整されるときに、摩擦力が挿入長さの全体に分散されることができる。

本願発明の改良点は、上の摩擦（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）による抵抗を克服するために必要な力と、本発明のロッキングラッチ４０を閉鎖位置に向かって撓めるための上の（３）において必要な力と、コネクタ対コネクタインタロックを形成するために爪３１及び３３と端部３０，３２とを互いに対して撓めるための上の（４）において必要な力とを実質的に減じる。

従来技術のように、本願発明の改良点において、片持ちされた板ばねラッチ４０は、例えば図２及び図２ａに示されているように、コネクタベース３９から打抜き加工によって形成されている。図３及び図３ａに符号１０で示された従来のラッチは、符号１２において屈曲した、直線的なレバー１１として形成されている。このラッチは、従来のコネクタ１５のベース１３に対して鋭角を形成している。

本願発明の改良点において、図２及び図２ａに示されたように本発明のラッチ４０は、直線的なレバー状に延びる前は、例えば０．０４インチ（１．０１ｍｍ）の半径４２を備えるように、ベース４１から形成されている。本発明のラッチ４０の直線的な部分４３は、ベース４１に対して約４２゜の角度を形成している。ロッキングラッチ４０におけるこのような湾曲は、第２のコネクタが符号４７においてスロット２３の側部に接触して、本発明のこのようなラッチ４０によるスロット２３の側部に対する抵抗を形成する前に、第２のコネクタ２１又は２２がスロット２３に進入する距離４６を増大する。本発明のこのような湾曲したロッキングラッチ４０は、スロットを通過するときに閉鎖位置に向かって撓められるので、本発明のラッチ４０がスロット２３の側部と接触する距離４８をも減じる。なぜならば、スロットは、従来の直線的なラッチよりもラッチの端部の近くにおいてラッチ４０に接触するからである。

本発明のロッキングラッチ４０のための代表的な寸法が図２ａに示されている。

さらに、スロット２３の側部との本発明のラッチ４０の第１の接触は、本発明のラッチ４０がベース４１に結合されたラッチの箇所５１から外れている。なぜならば、本発明のラッチ４０の湾曲した部分の一部が、ベース４１の平面において延びており、スロット２３の側部による接触に曝されていないからである。箇所５１は、図２ａに示したように本発明のラッチ４０の切断開始部及び湾曲開始部である。

したがって、本発明のラッチ４０がスロットを通過するときにスロット２３の側部によって加えられる力は、従来技術におけるよりも屈曲点５１から離れて加えられ、ひいては、従来技術の直線的なレバーラッチ１０よりも、本発明のラッチ４０を撓めるために必要な力が小さい。なぜならば、力は、本発明のラッチが、結合部を形成するように押し込まれるときにスロット２３の側部と衝突したときに、本発明のラッチ４０におけるより大きな応力中心距離を有するからである。

従来技術においてラッチ１０を撓めるために必要とされていたよりも、本発明のラッチ４０を撓めるために、より短い距離に亘ってより小さな力が必要とされる。これにより、結合部を形成するために、著しくより少ない仕事が行われればよい。１つの結合部におけるこの有利な効果は、吊天井のための天井格子を形成する場合に必要とされる多くの結合部によって乗じられる。

本発明によって改良された結合部において、完全に挿入された時にコネクタがスロット２３内において垂直方向で合致するように、コネクタを垂直方向で調整する必要がある。

従来技術のラッチ１０を撓めるために必要な力は大きく、コネクタの先端部の近くにおいて生じていたので、完全に挿入されたときにコネクタが垂直方向で所定の位置を占めるようにコネクタを完全に着座した位置に垂直方向で案内するテーパは、挿入のあらゆる１つの箇所において、付加された抵抗を制限するために、緩やかであった。

したがって、コネクタ対コネクタインタロックが形成されており、爪が撓んでいる場合でさえも、テーパを急勾配ではなく緩やかであるように形成する必要性を考慮して、コネクタは依然として垂直方向で調整されており、さらに一層の抵抗を形成していた。

本発明において、コネクタ２１，２２の前縁におけるテーパ３８は、比較的急勾配であるように、より急な角度で形成されており、これにより、相対的な迅速な調整が、コネクタがスロット２３に挿入されるときにコネクタに対して垂直方向で行われる。より急勾配の迅速な調整は、通常、緩やかな挿入のものよりも大きな挿入力を必要とするにもかかわらず、より多くのではなく、より少ない力が必要とされる。この力の減少は、本発明のロッキングラッチ４０がスロット２３の側部と接触するのを遅らせることによって得られる。なぜならば、本発明のロッキングラッチから実質的に引きずり又は抵抗がないからである。

挿入時にスロット２３内にコネクタを早期に垂直方向で位置決めすることによって得られる別の利点がある。本発明の第１及び第２のコネクタ２０及び２１の爪３１及び３３並びに端部３０及び３２が接触したとき、爪及び端部は、ロッキング位置への横方向でのこれらのエレメントの撓みに対する抵抗が最も小さい、垂直方向での相対的な位置を占めている。従来技術においては、接触が爪と端部との間に形成され、これらのエレメントの間に、これらのエレメントの最もフレキシブルな位置から中心がずれて力が加えられ、爪及び端部を撓めるために必要とされる力は、再び大きい。

図３及び図３ａは従来のコネクタを示しているのに対し、図２及び図２ａは、本発明の改良点を備えたコネクタを示している。

図３及び図３ａに示したように、直線的なレバー１１の形式の従来のラッチ１０は、従来のコネクタ１５のベース１３に対して鋭角に屈曲させられている。破線１７は、従来のコネクタ１５がスロット２３に挿入された場合におけるスロット２３の側部を拡大して示している。従来のコネクタ１５は、従来のラッチ１０の端部から距離１８に位置する符号１９の位置においてスロットの側部と衝突するまで、符号１６で示された距離だけ前進する。

図２及び図２ａには、本発明のラッチ４０を備えた、本発明のコネクタ２１と同じ、本発明のコネクタ２２が示されている。再び、図３ａに示したように、拡大した部分における破線１７は、コネクタ２２がスロット２３に挿入された場合におけるスロット２３の側部を示している。コネクタ２２は、コネクタが符号４７においてスロット２３の側部に衝突する前に、距離４６だけ前進する。これは、本発明のラッチ４０の端部からの距離４８である。

従来技術に対する本発明の改良点の利点は、図４ａ、図４ｂ及び図４ｃにグラフによって示されている。

図４ａ、図４ｂ及び図４ｃを含む図４は、本発明の改良されたコネクタを用いた結合において生じる力と比較した、従来の結合において生じる抵抗を示している。

従来技術において、８０〜８１までの線は、第２のコネクタをスロットに最初に挿入するときに生じる抵抗を示しているのに対し、ラッチは、スロット２３の側部との初期接触から、抵抗が箇所８１において約２７ポンド（１２．２３１ｋｇ）において最高点に到達するまで、撓められる。

従来のラッチ１０の直線的なレバー１１の接触は、この行程の間比較的屈曲点１２に近い。８１において、符号８２の時点までの行程中に、約１０ポンド（４．５３ｋｇ）までの抵抗の低下が生じる。従来の直線的なレバーラッチ１０は、この低下の間、レバーがスロット２３を通過するときに直線的なレバー１１に沿ったより外側においてスロット２３の側部に接触する。応力中心距離は、最初の接触時よりも長いので、必要な力はより小さい。

符号８２において、爪３１及び３３並びにコネクタ端部３０及び３２の撓みにより、再び抵抗が上昇し、この間に爪及びコネクタ端部はコネクタ対コネクタロックを形成している。抵抗は、符号８３の箇所まで上昇し、この箇所においてコネクタ対コネクタロックが完了し、全てのエレメントは再び静止位置へ復元し、もはや抵抗又は運動は生じていない。

本発明の改良点を備えた結合部を形成する場合に生じる抵抗を克服するために必要な力は、図４ｂにグラフによって示されている。本発明のラッチ４０を有する第２のコネクタ２２のスロット２３内への同じ移動が、図４ａに従来のコネクタに関して示されたように示されている。スロット２３の側部との最初の接触は符号９０において生じ、抵抗は、符号９１における約１４ポンド（６．３４２ｋｇ）まで上昇する。本発明のラッチ４０がスロットを通過するときに、抵抗が極めて僅かに低下する。次いで、抵抗は符号９３の時点における約１６ポンド（７．２４８ｋｇ）まで上昇し、この間に爪３１及び３３並びにコネクタ端部３０及び３２が撓みながらコネクタ対コネクタロックが形成され、この後、符号９４の時点で低下し、この時に全ての抵抗が終了し、コネクタ対コネクタロックが形成される。

コネクタにおける本発明の改良点を備えることにより、結合部を形成する場合に、所要の力、及び力が加えられなければならない距離が明らかに著しく小さくなる。

図４ｃは図４ａ及び図４ｂのチャートを重ねて示しており、従来の結合部と本発明の結合部とのロックされる位置を、横軸に沿って重なり合った共通の点として符号９４で示している。チャートにおけるΔＸは、第２のコネクタがスロットに挿入される場合における、従来のラッチ１５と本発明のラッチ４０との、スロット２３の側部１７との接触時点の差を示している。やはり、図４ｃは、従来の結合部に比べて、本発明の結合部を形成するために必要な力及び仕事が著しく減じられていることをチャートの形式で示している。

主ビームに設けられたスロットを介する２つのクロスビームの結合部の右側平面図であり、コネクタ対コネクタロックにおいて係合させられた本発明のコネクタを示している。

図１に示された１ａ−１ａ線に沿って見た断面図である。

図１の結合部において占められた本発明のコネクタの右側平面図である。

図２のＡ−Ａ線に沿って見た本発明のコネクタの縦断面図であり、拡大された、円で囲まれた部分は本発明のラッチを示している。

図２及び図２ａの図に対応する従来技術の図である。図３は、従来のコネクタの側面図である。

図３のＡ−Ａ線に沿ってみた、従来のコネクタの縦断面図であり、拡大された、円で囲まれた部分は従来のラッチを示している。

結合部を形成する場合に生ぜしめられる力を表すグラフであり、（ａ）は従来の結合部を形成する場合における抵抗を克服するために必要な力のグラフであり、（ｂ）は本発明の結合部を形成する場合における抵抗を克服するために必要な力のグラフであり、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）に示された力のグラフを重ね合わせて示している。

符号の説明

１０ ラッチ、 １１ レバー、 １２ 屈曲点、 １３ ベース、 １５ コネクタ、 ２０ 主ビーム、 ２１，２２ コネクタ、 ２３ スロット、 ２５ ウェブ、 ２６，２７ クロスビーム、 ２８ リベット、 ３０ 端部、 ３１ 爪、 ３２ 端部、 ３３ 爪、 ３５，３６ バックストッパ、 ３８ テーパ部、 ４０ ロッキングラッチ、 ４１ ベース、 ４２ 半径、 ５１ 屈曲点

Claims (9)

1. 吊天井格子における主ビームに設けられたスロットに差し込まれることにより、該スロットに既に配置された向き合った同一のコネクタとロックするようになっていて、コネクタのベースと一体的でありかつ該ベースから屈曲させられた、片持ちされたロッキングラッチを有するコネクタにおいて、
   改良点が、ロッキングラッチがベースからアーチ状に屈曲していることを含むことを特徴とするコネクタ。
2. 前記アーチが、約０．０４インチ（１．０１ｍｍ）の半径を形成している、請求項１記載のコネクタ。
3. 前記ロッキングラッチが、実質的に図２ａに示された寸法に従って構成されている、請求項１記載のコネクタ。
4. 前記改良点が、スロットの側部とロッキングラッチとの接触の遅れを提供し、この遅れの間に、スロットに差し込まれるコネクタに設けられたテーパが、前記遅れが存在しない場合よりも迅速にコネクタをスロット内に垂直方向で位置決めする、請求項１記載のコネクタ。
5. 前記改良点が、スロットの側部とロッキングラッチとの接触の遅れを提供し、これにより、ロッキングラッチがスロットに差し込まれるときに、ロッキングラッチを撓めるために、遅れが存在しない場合に生ぜしめられるであろうよりも長い応力中心距離が形成される、請求項１記載のコネクタ。
6. 前記改良点が、スロットの側部とロッキングラッチとの接触の遅れを提供し、この遅れの間に、既にスロット内に位置するコネクタと、スロットに差し込まれようとするコネクタとの間に生ぜしめられる横方向の摩擦が、遅れが存在しない場合に生ぜしめられる前記横方向の摩擦よりも著しく減じられている、請求項１記載のコネクタ。
7. 前記改良点が、スロットの側部とロッキングラッチとの接触の遅れを提供し、これにより、前記遅れの間に、スロットに差し込まれようとするコネクタが、該コネクタが、既にスロット内に位置するコネクタとロックする位置まで垂直方向に調整されることができる、請求項１記載のコネクタ。
8. 組み合わせにおいて、請求項１から７までに記載の改良点。
9. 請求項８記載の改良点を備えることにより、コネクタを互いにロックしかつコネクタを主ビームにロックするために、前記改良点を備えない場合に必要とされるよりも著しく小さな力が、より短い距離に亘って必要とされる、請求項８記載のコネクタ。

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