JP2014517462A - 電源コネクタ - Google Patents

Abstract

【解決手段】コネクタシステムは、筐体を有する第１のコネクタを含む。筐体は、ポケットに隣接して位置付けられるアパーチャを有する端子を支持する。ボールがポケット内に位置付けられ、端子によって拘止されるが、アパーチャを通って部分的に延在するように構成される。第２のコネクタは、接点および磁気吸引部材を含む。作動中、第１および第２のコネクタが嵌合位置にあるとき、ボールは磁力によって磁気吸引部材に向かって付勢され、接点に係合するようにアパーチャを通って部分的に延在し、端子と接点とを電気的に接続する。
【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、２０１０年５月１３日に出願された、米国仮特許出願第６１／４８６０９４号に対する優先権を主張し、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は電気コネクタに関連し、より具体的には、より多い嵌合サイクルを伴う用途での使用に適したコネクタに関する。

コネクタは、一般にはサイクル回数が低い用途に対して提供される。例えば、多くの入力／出力（ＩＯ）コネクタは、比較的少ない嵌合サイクルを経ることが予期される。しかし、特定の用途は大幅に多い嵌合サイクルを必要とする。例えば、ラップトップおよび携帯電話といった携帯用電子機器は、それらの電力要件のために１日に複数の嵌合サイクルを経ることがある。同様に、医療機器は、１日に少なくとも１回、あるいはそれ以上の嵌合サイクルを必要とし得る。このため２年または３年の期間にわたり、コネクタは１０００回を超える嵌合サイクルを経験し得る。

より多い回数の嵌合サイクルに耐えるコネクタの必要性に対処する、既存の若干標準的な方法は、より耐久性がある（かつ多くの場合より高価である）めっき、またはより広い接触面を使用することである。しかしこれは、より小さい機器へ提供する定圧および費用の削減に照らして考えると問題である。磁気インターフェイスもまた、企図されている。例えば、米国公開第２０１０／０１９７１４８号は、ポケットに磁気を提供する概念を開示しており、フレックス回路が嵌合インターフェイスの反対側の接点を用いて電気接続を行うように、フレックス回路を押圧するように磁石が構成されている。加えて、特定の設計は、２つの固定された接点間の単純な磁気連結の使用を提案している。しかし、いずれの設計も、１つの筐体が摺動方式で第２の筐体を係合する用途には特に適していない。したがって、特定の個人は、多い嵌合サイクルに適したコネクタのさらなる改良を理解するであろう。

コネクタは、筐体および筐体によって支持される端子を含む。端子は、ポケットに隣接して位置付けられるアパーチャを含む。ボールはポケット内に位置付けられる。コネクタが、嵌合コネクタによって提供される磁気吸引素子に隣接して位置付けられるとき、ボールは磁気吸引素子に吸引され、反対のコネクタ上に接点を係合するようにアパーチャを通って部分的に延在するように構成され、このため、端子と接点との間に電気接続を提供する。

本発明の構造および工程の組織および方法は、それらのさらなる対象および利点とともに、添付の図面と関連する以下の説明を参照することによって、最も理解されてもよく、同様に符号は、図中の同様の要素と同一と見なす。

筐体内に設置される第１および第２のコネクタの形状を成す電源コネクタの、後面斜視図である。 筐体の正面斜視図である。 コネクタのうちの１つの正面斜視図である。 図３のコネクタの後面分解斜視図である。 図３のコネクタの後面斜視図である。 図１の線６−６に沿った電源コネクタの断面図である。 嵌合して示される図３のコネクタおよび図２の筐体の、切断斜視図である。 嵌合して示される電源コネクタの切断斜視図である。 他のコネクタの正面斜視図である。 図９のコネクタの正面斜視図である。 コネクタシステムの簡易化した実施形態の一実施形態の斜視図である。 図１１に示される実施形態の俯瞰側面図である。 図１１に示される実施形態の拡大図である。 図１１に示される実施形態の分解斜視図である。 図１１の線１５−１５に沿ってとられた断面斜視図である。 図１１の線１６−１６に沿ってとられた断面斜視図である。 コネクタの一実施形態の簡易斜視図である。 コネクタシステムの一実施形態の概略図である。

本発明は、異なる態様の実施形態となり得るものであるが、特定の実施形態を図面に示し、本明細書に詳細に記述し、本開示は実施例と見なされ、本明細書で例示および記述されるものに本発明を制限することを意図しないことが理解される。したがって、特に言及されない場合、本明細書で開示される特徴は、簡潔にするため、別様では示されない追加の組み合わせを構成するために、ともに組み合わされてもよい。頂部、底部、上部、下部等の用語が、本発明の説明の利便性のために本明細書で使用され、使用中に必要な配向を意味しない。

示されるように、電源コネクタ２０は誘電性の筐体２６を介して、ともに嵌合される一対のコネクタ２２、２４を含む。コネクタ２２、２４を使用して、所望通りの電力または信号を伝送してもよい。コネクタ２２の特徴は、多い回数の嵌合サイクルを有する能力をコネクタ２４に提供するように構成され、同時に、効果的な電気接続を提供する。示される利益を提供しながら、多くの他の筐体構成が可能であることに留意されたい。

図２の誘電性の筐体２６は、上部壁２８、一対の下部壁３０ａ、３０ｂ、一対の側壁３２、３４ならびに前部および後部壁３６、３８で形成される。側壁３２は、前壁３６を後部壁３８に連接する。側壁３４は、前壁３６を後部壁３８に連接し、上部壁２８を下部壁３０ａ、３０ｂに連接する。下部壁３０ａは、前壁３６から後方に延在し、下部壁３０ｂは、後部壁３８から前方に延在する。前壁３６は、残りの壁２８、３０ａ、３０ｂ、３２、３４および３８と比較して、厚化している。上部壁２８、下部壁３０ａ、３０ｂおよび前壁３６の下端は、所望の場合、弓形であってもよい。フランジ４０は、前壁３６の前縁から外部に、その周囲に延在する。

空洞４２は筐体２６内に形成され、第１の入口開口部４４および第２の入口開口部４６を有する。空洞４２は、前壁３６の背面、側壁３２、３４の内部表面、後部壁３８の前面、および下部壁３０ａ、３０ｂの上部表面によって画定される。第１の入口開口部４４は、空洞４２の側面のサイズに対応し、前壁３６の後縁、側壁３２の下縁、後部壁３８の前縁、および下部壁３０ａ、３０ｂの上縁によって、画定される。第２の入口開口部４６は、底部壁３０ａ、３０ｂの間の空間によって提供される。第２の入口開口部４６は、第１の入口開口部４４よりも小さい。コネクタ２４は、本明細書で論じられるように、空洞４２に挿入可能である。細長い突起部４８は、後部壁３８の前面から、その幅に沿って前方に延在する。突起部４８は、本明細書で記述されるように、コネクタ２４上の対応するキー溝５０に嵌合するキーを形成する。突起部４８は、好ましくは弓形であるが、しかし、直線であってもよい。

一対のスロット５２、５４が上部壁２８を通って供給され、空洞４２と連通する。通路５６が厚化した前壁３６を通って形成され、空洞４２と連通する。通路５６の前縁は、入口開口部４４と垂直である入口開口部５７を形成する。通路５６の上部および下部表面は、好ましくは弓形であり、好ましくは通路５６の前端から通路５６の後端にかけて内側にテーパー状である。所望の場合、通路５６の側面は、通路５６の前端から通路５６の後端にかけて内側にテーパー状であってもよい。通路５６は、空洞４２よりも幅が小さい。コネクタ２２は、本明細書で論じられるように、通路５６に挿入可能である。

図３〜５のコネクタ２２は、上部壁５８、下部壁６０、上部および下部壁５８、６０の外縁にともに連接する一対の側壁６２、６４、ならびに、上部、下部および側壁５８、６０、６２、６４の後縁にともに連接する後部壁６６によって形成される誘電性の本体を有する。壁５８、６０、６２、６４の外面は、通路５６を形成する表面の形状に酷似している。壁５８、６０、６２、６４、６６の内部表面は、上部、下部および側壁５８、６０、６２、６４の前縁にある入口開口部７０を有する空洞６８を画定する。

突起部７２は、上部壁５８の後端から上方に延在する。突起部７２は、その後端に沿って面取りをした表面７４を有し、コネクタ２２が筐体２４内に設置されるとき、スロット５２に挿入可能である。後部壁６６は、そこから垂直に、およびその前面から空洞６８内に前方に延在する、複数の離間された取付フランジ７６を有する。スロット７８が後部壁６６を通って各取付フランジ７６の真上に提供される。凹部７９は、後部壁６６内の各スロット７８の真下に提供される。ポケット８０は、第１の凹部７９の中央に提供される。

図６〜８のボール８２が、各ポケット８０に設置される。各ボール８２は、インピーダンスの制御を補助するように、銅の薄層といった導電層で被覆されてもよい。

端子８４が各スロット７８を通って設置され、それぞれの取付フランジ７６および後部壁６６の背面に当接する。示されるように、各端子８４は、下部脚部８８に連接する上部脚部８６を含む。各端子８４の下部脚部８８は、上部脚部８６と垂直であってもよい。各下部脚部８８は、そこを通って提供されるアパーチャ９０を有する。それぞれの端子８４は、上部脚部８６がスロット７８を通って延在するように、それぞれのスロット７８内に設置され、それに関連する取付フランジ７６上に載り、下部脚部８８はそれぞれ第１の凹部７９内に着座し、関連するポケット８０を被覆する。ボール８２は、ポケット内に位置し、アパーチャ９０を通って部分的に延在してもよいが、完全にそこを通過することはできない。その結果、ボール８２は、下部脚部８８によって第２の凹部８０に補足される。各上部脚部８６は、いったんコネクタ２４に取着されると、端子８４の除去を防止するように、後部壁６６の前面を係合するための保持特徴９１を含んで示される。

図８〜１０のコネクタ２４は、下部壁９２が上部壁９４の中間から下方に延在するように、断面が略Ｔ字形である。各壁９２、９４は誘電性である。上部壁９４は、前面９６、背面９８、上部表面１００、下部壁９２の各側部上の下部表面１０２ａ、１０２ｂ、および反対の側面１０４、１０６によって画定される。上部表面１００の形状は、筐体２４の上部壁２８の底面上の表面の形状に酷似しており、このため、好ましくは弓形である。下部表面１０２ａ、１０２ｂの形状は、下部壁３０ａ、３０ｂの上部表面の形状に酷似しており、このため、好ましくは弓形である。背面９８は、表面１０６の側部で始まり、表面１０４の側部の前で終了する細長いキー溝５０を有する。上部壁９４は、空洞４８を満たすようにサイズ決めされ、下部壁９２は、第２の入口開口部４６を満たすようにサイズ決めされる。上部壁９４の先端は、好ましくは、角を丸めた、または面取りをした角１０８である。

コネクタ２４は、その中に提供されるフレキシブル回路１１０を有する。フレキシブル回路１１０は、上部壁９４の前面９６で始まり、コネクタ２４を通って延在し、下部壁９２の下部表面１１２から出る。フレキシブル回路１１０は、図９に３つとして示される上部壁９４の前面９６上に提供される、複数の導体パッド１１４を有する。図８に示されるように、ボール８２が磁性の場合、フェライト系材料で形成され得る磁気吸引部材１１６は、上部壁９４によって支持され、対応する導体パッド１１４と整合される。

互いを用いて、および筐体２６を用いてコネクタ２２、２４を組み立てるために、コネクタ２２は、まず、コネクタ２２の後端を通路５６に挿入することによって筐体２６に挿入され、頂部壁２８のスロット５２に突起部７２が入るまで、コネクタ２２を筐体２６内に圧入する。ボール８２は、空洞４２に部分的に延在してもよい。

次に、コネクタ２４は、上部壁９４の角を丸めた、または面取りをした角１０８が、第１の入口開口部４４を通って空洞４８に入り、第２の壁９２が、第２の入口開口部４６の端部を通って、第２の入口開口部４６内に入るように、空洞４８内に摺動する。第２の壁９２は、第２の入口開口部４６から下方に延在する。筐体２６の突起部４８は、コネクタ２４が適切な方向で筐体２６に挿入されることを確実にするように、コネクタ２４上のキー溝５０と嵌合する。いったん前壁９６がボール８２を係合すると、ボール８２は、コネクタ２４の前壁９６に沿って回転する。これは、コネクタ２２、２４の嵌合中および分離中に、ボール８２の回転作用がコネクタ２２、２４間の摩擦摩耗を最小化することによって、導体パッド１１４上の摩耗を減少する。筐体２６の壁２８、３０ａ、３０ｂおよびコネクタ２４の壁１００、１０２ａ、１０２ｂが弓形であるため、コネクタ２４は、その中に挿入されるように、筐体２６の中心点の周囲を枢動する。

コネクタ２４が筐体２６の中に完全に挿入されると、磁気吸引部材１１６は、ボール８２を吸引することにより、ボール８２が導電性パッド１１４と係合し、端子８４と導電性パッド１１４との間の電気接続を完成する。必要な場合、製造上および／または設計上の制約によって生じ、定常であることが予期される、端子８４と導電性パッド１１４との間の任意の許容誤差を相殺するために、端子８４の第２の脚部８８は、コネクタ２２の後部壁６６から離れて屈曲することができる。したがって、電力は、確実に生成され得る電気接続を可能にするように、導体パッド１１４を通って、導電性のボール８２を通って、および端子８４を通って、電源（図示せず）から流れ得る。ボール８２上の導電層は、電気抵抗を減少し、導電性を高める。

理解され得るように、ボール８２は磁性またはフェライト系のうちの１つであってもよく、プレート１１６はもう一方であってもよい。加えて、両方が磁性系であってもよいことが理解される。フレキシブル回路１１０が、導体パッド１１４を支持するように記述されるが、導体パッドは従来の端子によって容易に提供されてもよい。

突起部４８が筐体２６上に示され、キー溝５０がコネクタ２４上に示されるが、これらの要素の位置は逆であってもよい。また、コネクタ２２、２４および筐体２６は弓形の壁とともに示されるが、所望の場合、壁は直線であってもよい。

図１１〜１７において、コネクタシステム１２０の簡易化した実施形態が示される。第１のコネクタ１６０は、端子１８０を支持する筐体１７０を含む。筐体１７０は、好ましくは球形の、ボール１９０を支持するポケット１７５を含む。端子１８０は、アパーチャ１８２を含む。アパーチャ１８２に位置付けられるのは、指部１８５である。作動中、アパーチャ１８２は、磁気吸引部材１５０に隣接して位置付けられる接点１３５を含む、第２のコネクタに隣接して設置される。ボール１９０は、磁気吸引部材１５０に向かって付勢され、このため端子１８０と接点１３５との間の電気回路が完成する。

一実施形態において、接点１３５は、筐体（図示せず）上に位置付けられ得る部材１３０によって支持されることに留意されたい。接点１３５は、絶縁筐体によって支持される第２の端子であってもよく、磁気吸引部材１５０は接点１３５に隣接して位置付けられる。例えば、接点はめっきした銅系の端子であってもよい。代替として、磁気吸引部材１５０は、端子として使用されてもよく（それにより、接点と磁気吸引部材を結合する）、磁気吸引部材１５０の表面上の腐食の防止を補助するためにめっきされていてもよい。理解されるように、ボール１９０が磁性の場合、磁気吸引部材１５０はフェライト系物質であってもよく、またはボール１９０がフェライト系の場合、磁気吸引部材１５０は磁性であってもよい。加えて、所望の場合、ボール１９０および磁気吸引部材１５０の両方が、磁性材料で形成されてもよい。

端子１８０と接点１３５との間の電気接続が確実に維持されるのを補助するように、ボール１９０が接点１３５に向かって移動するとき、ボール１９０は指部１８５を押圧し、それを偏位させる。このようにして、端子１８０と接点１３５との間の許容誤差が考慮される。当然ながら、上述のように、端子１８０はまた、可能性のある許容誤差を考慮するために接点に対して偏位させることができる。代替として、第１および第２の端子は、許容誤差が問題とならないように製造されることができる。しかし、概して、そのように慎重な製造は非常に費用がかかることが予期され、したがって、許容誤差が管理されることを確実にするように、ある程度の適応性を有することが望ましい。ボールがアパーチャにごく近接して保持されるようにサイズ決めされるポケットを有することは、有益であり得る。

図１８は、コネクタシステム３００の略図を例示する。第１のコネクタ３１０は第１の連接部分３１７を含み、第２のコネクタ３２０は第２の連接部分３２５を含む。第１のコネクタは、第１および第２の連接部分３１７、３２５が互いに整合するように、第２のコネクタと嵌合するように構成される。第１および第２の連接部分のうち１つは、ポケットに隣接して位置付けられるアパーチャを有する端子を含み、もう一方の連接部分は、磁気吸引部材と整合される接点を含む。ポケットは、アパーチャを通って部分的に延在してもよく、磁気吸引部材に吸引されるように構成されるボールを含む。このため、上で論じられたものと類似した方法で、第１のコネクタ３１０および第２のコネクタ３２０を嵌合することによって、ボールが端子と接点との間の電気接続を作り出す。

コネクタシステムは、幅広い構造での使用に適していることに留意されたい。例えば、第１のコネクタと第２のコネクタとの間の摺動係合は、特に記載されない限り、必要ではない。

特定の実施形態が示され、記述されるが、当業者は、添付の請求項の趣旨および範囲から逸脱することなく、種々の変更を考案してもよいことが想定される。

Claims (7)

1. ポケットを有する筐体と、
   該筐体によって支持される端子であって、前記ポケットと整合するアパーチャを含む、端子と、
   前記ポケット内に位置付けられるボールであって、磁石またはフェライト系材料のうちの１つである、ボールと、を備える、コネクタであって、
   前記端子は前記ボールを前記ポケット内に拘止するように構成され、前記ボールは、作動中に接点および磁気吸引部材に隣接する前記アパーチャの位置により、前記ボールが前記アパーチャを通って延在するように、該アパーチャを通って部分的に延在することができるようにサイズ決めされる、コネクタ。
2. 前記端子は、前記ボールが前記接点に吸引されるとき、屈曲するように構成される、請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記端子は、前記アパーチャ内に位置付けられる指部を含み、その形状は、前記ボールが前記接点に吸引されるとき、前記接点に向かって屈曲するように構成される、請求項１に記載のコネクタ。
4. ポケットを含む第１の筐体と、
   該筐体によって支持されるアパーチャを有する第１の端子であって、前記アパーチャが前記ポケットと整合する、第１の端子と、
   前記ポケット内に位置付けられるボールと、
   第２の筐体と、
   該第２の筐体によって支持される接点と、
   該接点と整合する磁気吸引部材と、を備える、コネクタシステムであって、前記ボールおよび前記磁気吸引部材のうちの少なくとも１つは磁石であり、もう一方は磁石およびフェライト系材料のうちの１つであり、前記第１の筐体は、前記アパーチャが前記接点と整合し、前記ボールが前記磁気吸引部材に吸引されるように、前記第２の筐体に隣接して位置付けられ、その結果、電気接続が前記端子と前記接点との間で形成される、コネクタシステム。
5. 前記ボールは磁石である、請求項４に記載のコネクタシステム。
6. 前記端子は、前記接点に向かって屈曲するように構成される、請求項４に記載のコネクタシステム。
7. 前記端子は、前記アパーチャ内に位置付けられる指部を含み、該指部は屈曲し、前記ボールの一連の位置にわたって、前記端子と前記ボールとの間の電気接触を維持するように構成される、請求項４に記載のコネクタシステム。

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