JP6220988B2 - Ｒｆｉｄ回路を有するコネクタシステム - Google Patents

Description

関連出願
本願は、２０１４年３月２０日に出願の米国仮特許出願第６１／９６８，０５４号に対する優先権を主張するものであり、その全体が本明細書に参照により組み込まれる。

本開示はコネクタの分野に関し、より詳細には、手が届きにくい位置での使用に好適なコネクタの分野に関する。

ワイヤリングハーネスのコネクタは、周知である。ワイヤリングハーネスの使用によって、コネクタは、ある程度強固に作製することができ、シールを含み、耐水性を提供することができる。使用の間、コネクタが分解されないようにするために、２つの嵌合コネクタ（コネクタシステムを形成する）は、嵌合位置においてコネクタをともに保持する助けをするラッチを含むことができる。適切に接続される場合、コネクタは、非常に信頼性が高く、かつ予期される環境条件を容易に耐えることができる。

しかしながら、起こり得る１つの問題点は、部分的に嵌まったコネクタシステムである。受ける挿入力（コネクタが耐水性のためのシールを含み、耳障りな騒音、振動、およびハーシュネス（ＮＶＨ）環境を含む広範な条件にわたって信頼性が高い嵌合力を提供するためにより堅い端子を含む場合により高くなる傾向がある）によって、コネクタが完全にアセンブリされることなく、ハウジングが互いに固定されるように、コネクタがともに押圧されることを可能にすることがある。このことが起こるのを最小化するために、コネクタシステムは多くの場合、触感および可聴音を含む正のフィードバック（スナップなど）を提供するラッチを含む。しかしながら、これらのフィードバック機構は、コネクタシステムが騒々しい環境でアセンブリされる状況では部分的にのみ有効である。また、コネクタシステムをアセンブルする人間の気が散らされる場合、そのとき、やはり部分的に嵌合されたコネクタシステムが生じる可能性があり、これは後の、コネクタシステムを完全に嵌合することがより困難な状況において問題となることがある。

これを解決する１つの試みが米国特許第７，８５４，６２３号に開示されており、これは２つのコネクタが嵌合される（または外される）場合、短絡させることができる無線認証（ＲＦＩＤ）チップの使用を開示している。しかしながら、示される設計は特定の短所を有するために、特定の個人は、コネクタシステムにおけるさらなる改善を理解するであろう。

実施形態において、コネクタシステムは、ともに嵌合するように構成される、第１のコネクタおよび第２のコネクタを含む。第１のコネクタは、目的の周波数で所望の信号レベルと応答することができないアンテナシステムを有する無線認証（ＲＦＩＤ）チップを含む。第２のコネクタは、第１および第２のコネクタが適切に嵌合される場合、アンテナシステムを係合するバーを有するラッチを含む。バーは、アンテナシステムが目的の周波数で所望の信号レベルと応答するように、アンテナシステムの周波数応答を修正するように構成される。このため、バーがアンテナシステムを係合する場合、バーは機能的回路にＲＦＩＤ回路を構成するように作用する。

別の実施形態において、第１のコネクタは、アンテナシステムに提供されるＲＦＩＤチップを含み、アンテナシステムは、開路またはアンテナシステムが所望の周波数で所望の性能を提供しないようなブレークを有する。コネクタは、非嵌合状態において直接接続されない、第１の導電部材および第２の導電部材を有するラッチを含む。第１の導電部材は、アンテナシステムの第１の部分の一部であり、第２の導電部材は、アンテナシステムの第２の部分の一部である。第１のコネクタが第２のコネクタに嵌合される場合、第２の導電体は、アンテナシステムが所望の周波数に同調するように、ラッチを係合して、第１および第２の導電部材を直結接続させる保持部材を含む。

本発明は、同様の符号が同様の要素を示す、添付図面において例として示され、限定されるものではない。

非嵌合状態においてＲＦＩＤ回路を有するコネクタシステムの第１の実施形態の斜視図を示す。 アンテナパターンの部分の拡大斜視図を示す。 嵌合状態における図１のコネクタシステムの斜視図を示す。 図３で示される実施形態の線４−４に沿って見た、断面の斜視図を示す。 図４に示される実施形態であるが、コネクタのうちの１つを平行移動させた実施形態の斜視図を示す。 アンテナパターンの上面図を示す。 別のアンテナパターンの上面図を示す。 周波数に対するアンテナ共振の図表を示す。 コネクタシステムの別の実施形態の斜視図を示す。 非嵌合状態においてアンテナを有する図１０に示されるコネクタシステムの斜視図を示す。 図１０に示される実施形態の別の斜視図を示す。 コネクタの実施形態の斜視図を示す。 図１２に示されるコネクタの別の斜視図を示す。 例証のためにハウジングの部分が除去された、図１３に示されるコネクタの簡略斜視図を示す。 図１４に示される実施形態の別の斜視図を示す。 図１４に示される実施形態の別の斜視図を示す。 ラッチアームの実施形態の簡略斜視図を示す。 図１７に示されるラッチアームの拡大斜視図を示す。 図１８に示される実施形態の別の斜視図を示す。 ラッチアームに使用することができる導電部材の簡略斜視図を示す。 図２０に示される実施形態の別の斜視図を示す。

以下の詳細な説明により、例示的実施形態を説明し、また明示的に開示された組合せに限定することを意図しない。よって、特に明記しない限り、本明細書において開示される特徴をともに組み合わせて、簡略のために特に示されなかった付加的な組合せを形成してもよい。

無線認証（ＲＦＩＤ）回路は、低コストおよび電源を必要としないこともあり、品目の位置を決定することが望ましい状況において、一般に使用される。低コストであることにより、コストを実質的に増加させることなくコネクタにおけるＲＦＩＤ回路の介在を可能にする。本明細書で使用する場合、ＲＦＩＤ回路は、アンテナおよび集積回路（ＩＣ）を含み、アンテナ（実用可能な電力を供給する）を介して信号を受信し、該信号をＩＣで処理し、アンテナを介して、出力を供給するように構成される（ＲＦＩＤ回路用の従来型と同様）。

図１〜５は、一体化されたＲＦＩＤ回路３０を含む第１のコネクタ２０を有するコネクタシステム１０を示す。コネクタシステム１０は、ラッチアーム５５を有する第２のコネクタ５０をさらに含む。コネクタ２０、５０のそれぞれは、コネクタ２０、５０が嵌合位置にある場合、ともに電気的に接続されるように構成される複数の端子を含む。コネクタ２０は、コネクタ２０上に形成されるＲＦＩＤ回路３０を含み、ＲＦＩＤ回路３０は、アンテナパターン３７を含む。アンテナパターンを形成するために使用することができる技術の例としては、レーザ直接構造化（ＬＤＳ）に続いて、めっき、スタンピング、二回成形、成形回路部品（ＭＩＤ）技術を含む任意の成形、インクジェット、ナノ粒子、任意の他のタイプの導電性コーティング、フレキシブル回路（接着性）、ＩＬＭ、インサート成形、薄層が挙げられるが、これらに限定されない。言い換えれば、コネクタ上にアンテナパターンを形成する方法は、限定的であることを意図しない。

示すように、ＲＦＩＤ回路３０は、アンテナパターン３７上に位置するＲＦＩＤチップ３１を含む。アンテナパターン３７は、第１の部分３２、第２の部分３３、および第３の部分３４を含む。第１の部分３２はアーム３２ａを含み、第２の部分３３はアーム３３ａを含む。アーム３２ａ、３３ａはブレーク３５を画定し、動作において、ラッチアーム５５のバー５７はブレーク３５をブリッジすることができる。ブレーク３５が開く場合、アンテナパターン３７は所望の動作周波数の範囲外になり得る第１の周波数で共振を有する。言い換えれば、第１のコネクタ２０が第２のコネクタ５０に完全に嵌合されない場合、ＲＦＩＤ回路３０は意図するように作動しない。ブレーク３５が閉じる（完全に嵌合されているコネクタシステム１０を表す）場合、アンテナパターン３７は、所望の動作周波数範囲を有する第２の周波数で共振を有する。

示されるように、第２のコネクタ５０はラッチアーム５５を含み、ラッチアーム５５は底面に提供されるバー５７を含む。動作において、バー５７がブレーク３５を短絡させるように、ラッチアーム５５はランプ２６の上に乗り上げて、その後下に落ちる。

図１〜５に示されるＲＦＩＤ回路と同様のＲＦＩＤ回路を表す、図６〜７から理解できるように、ＲＦＩＤ回路３０’は、チップ３１’（出力信号に応答して出力信号を提供するようにプログラムすることができる）およびアンテナパターン３７’を集合的に画定する第１のアンテナ部分３２’、第２の部分３３’、第３の部分３４’を含み、第１の部分３２’と第２の部分３３’との間にブレーク３５’がある場合、所望の周波数で機能的ではないようにＲＦＩＤ回路３０’が構成される。しかしながら、図７に示される、ブレークが短絡する（それぞれのコネクタにおける一連の端子が、ともに電気的に接続されるように、完全に嵌合されている２つのコネクタを表す）と、ＲＦＩＤ回路３０’の性能は修正され、ＲＦＩＤ回路３０’は、所望の周波数で機能するように構成される。有効なアンテナパターン３７’を提供するために、バー５７’が第１のアンテナ部分３２’と第２のアンテナ部分３３’との間のブレーク３５’をブリッジするために、ＲＦＩＤ回路３０’が提供され、こうして得られるＲＦＩＤ回路３０’’は、所望の周波数で適切な出力信号を提供することによって、入力信号に応答するように構成される。このため、バー５７’が第２の部分‘３３を有する第１のアンテナ部分‘３２を短絡させる場合、バー５７’はＲＦＩＤ回路３０がＲＦＩＤ回路‘３０になることを可能にする。

図１〜５から理解できるように、バー５７がラッチアーム５５に提供される。示されるラッチアーム５５は、ランプ２６がコネクタ２０、５０をともに保持する助けをするためにラッチとして作用するが、ラッチアーム５５およびバー５７は、ランプ２６なしで第１のアンテナ部分３２と第２のアンテナ部分３３との間のブレーク３５を短絡させることができ、それらが嵌合されると、何か他のものを使用してコネクタ２０、５０を保つこともまた可能である。このため、ラッチアーム５５は、嵌合状態においてコネクタを固定するように構成される必要はない。理解されるように、コネクタ２０、５０が適切に嵌合されない場合、バー５７はブレーク３５を短絡させず、コネクタシステム１０は、コネクタシステムが嵌合されることを示す出力信号によって、入力信号に応答しない（少なくとも所望の周波数で所望の出力を有さない）。その結果、示されるシステムは、全てのワイヤリングハーネスを診断装置に接続する必要なくコネクタシステムの無線チェックを可能にする。また、理解されるように、示されるシステムは、ラッチアームとして第２のアームを必要とせず、両方の５５は嵌合状態においてコネクタシステム１０を固定して、コネクタが完全に嵌合されると、ＲＦＩＤ回路３０が所望のように機能することを可能にする。

図８から理解できるように、ＲＦＩＤ回路３０’の周波数応答は線７１として示され、またＲＦＩＤ回路３０’’の周波数応答は線７２として示される。共振７１ａは、ピークにおいて共振７２ａとは約０．２ＧＨｚ異なる周波数を有する。多くのアンテナに関して、初期構成が偽陽性をつくらないように、共振において少なくとも０．１ＧＨｚの変化を有することが望ましいことがある。より小さい周波数変化は、アンテナが高いＱを有する状況において使用することもでき、このためノンワーキング性能からワーキング性能へアンテナの性能を移行するアンテナパターンにおけるブレークのいかなる短絡も、特に明記しない限り好適／十分である。

図９〜２１は、コネクタシステム１１０の実施形態を示す。第１の本体１２１を有する第１のコネクタ１２０は、本体１５１を有する第２のコネクタ１５０と嵌合するように構成される。両方のコネクタは、（コネクタにとって一般的であるように電力または信号を送出するために）第１のコネクタと第２のコネクタとの間の電気的な接続を可能にする端子を支持するように構成される。第１のコネクタ１２０の本体１２１は、キャビティ１４４をともに画定する第１のリップ１４２および第２のリップ１４３を含む。キャビティ１４４は、第２のコネクタ１５０の本体１５２の端部１５２を収容するように構成される。第１のコネクタ１２０は、耐水シールに端部１５２を提供するように構成されるガスケット１２２を含むことができる。このように、示されるコネクタ構成は、連動する密封されたコネクタシステムを提供するが、強固性がより劣ったコネクタ本体構造を使用することもできる。言い換えれば、このコネクタ構成は、任意の好適な設計にすることができ、示される構成は、単なる可能性のある機械的設計の代表例であり、限定することを意図するものではない。したがって、特に明記しない限り、必要なことは２つのコネクタの本体がともに嵌合するということだけである。

第１のコネクタ１２０は、ＲＦＩＤ回路１３０の一部である本体１２１に提供されるアンテナパターン１３７を含み、ＲＦＩＤ回路１３０はＩＣチップ１３１を含む。示されるように、アンテナパターン１３７は本体１２１の表面上へ少なくとも部分的にめっきすることができる。アンテナパターン１３７は、第１のコネクタが非嵌合状態の場合、ラッチアーム１４５に提供されるブレーク１３５によって、電気的に分離される第１の部分１３２および第２の部分１３３を含む。第１のコネクタ１２０が非嵌合状態である場合、第１の導電部材１３８と第２の導電部材１３９との間に提供される機械的間隙によって、ブレーク１３５が形成される。具体的には、第１の導電部材１３８は、第２の導電部材１３９の開口１３９ａと整合するくぼみ１３８ａを含む。理解されるように、第１の導電部材１３８は第１の部分１３２の一部であり、また第２の導電部材１３９は第２の部分１３３の一部である。このため、第１および第２の導電部材１３８、１３９は、アンテナパターン（の一部）に電気的に接続される端子とみなすことができる。

動作において、ラッチアーム１４５が第２のコネクタ１５０の保持部材１５６を係合する場合、くぼみ１３８ａが開口１３９ａを係合する（例えば、圧入する）ように、第１の導電部材１３８は第２の導電部材１３９に対して押圧される。これは第１の部分１３２と第２の部分１３３との間に電気的な接続を提供して、ＲＦＩＤ回路１３０が意図するように機能することができるように、ＩＣチップ１３１（図１５のＩＣ位置１３１ａに位置せずに示される）を所望の共振周波数を有するアンテナパターン１３７に接続させる。

示される設計の１つの利点は、くぼみ１３８ａが開口１３９ａとの係合に滑り込む曲面を有するということである。これは、第１の導電部材１３８と第２の導電部材１３９との間により信頼性が高い電気的な接続を提供する助けをし、第１のコネクタ１２０が第２のコネクタ１５０に嵌合する場合、ＲＦＩＤ回路が確実に意図するように作動する助けをする。このため、くぼみ１３８ａおよび開口１３９ａはまた、より信頼性が高い接続を提供しなければならず、そのときただ第１の導電部材１３８の平坦部分を有することが第２の導電部材１３９の平坦部分を係合する。突出部の例であるくぼみ１３８ａは、いずれの導電部材にも提供されることができ、また開口を省略することができ、突出部だけを使用することができることに留意されたい。開口の利点は、第１の導電部材１３８と第２の導電部材１３９との間に必要な間隙がより少ないことであり、これは、第１のコネクタ１２０と第２のコネクタ１５０との間のより厳格な公差およびより望ましい機械的保持を可能にする。

理解できるように、図９〜２１に示される実施形態は、１つのコネクタに完全に内蔵される利点を有する。導電部材は、非嵌合形態でブレークを有するように設計されるが、コネクタが嵌合される場合、導電部材は互いに接触することができるために、ブレークを短絡させることができる。これは、修正されたＲＦＩＤ回路が嵌合しているコネクタと整合性がないことを懸念することなく、ＲＦＩＤ回路を追加または修正することができる設計を可能にするために、有益である。加えて、第２のコネクタ上にブリッジを含む必要がないために、第２のコネクタの製造プロセスを単純化することができる。

本明細書に提供される開示は、その好適および例示的な実施形態に関する特徴を説明する。当業者は、添付のクレームの範囲および趣旨内での多数の他の実施形態、修正物および変種を、本開示の概説から想起するであろう。

Claims (9)

1. コネクタシステムであって、
   第１の一連の端子およびＲＦＩＤ回路を含む第１のハウジングを有する第１のコネクタであって、前記ＲＦＩＤ回路が、ブレークを有するアンテナパターンを含む、第１のコネクタと、
   第２の一連の端子および該第２の一連の端子が前記第１の一連の端子と嵌合するように、前記第１のハウジングと嵌合するように構成される第２のハウジングを有する第２のコネクタと、を備え、前記第２のハウジングが、バーを有するラッチを含み、前記バーが、前記第１のコネクタが前記第２のコネクタに嵌合する場合、前記ＲＦＩＤ回路が所望の方式で機能するように、前記バーが前記ＲＦＩＤ回路のブレークをブリッジするように構成される、コネクタシステム。
2. 前記バーにより、アンテナパターンの周波数応答が少なくとも０．１ＧＨｚだけ調整される、請求項１に記載のコネクタシステム。
3. 前記第１のコネクタが、保持部材を含み、前記第１および第２のコネクタが嵌合状態にある場合、前記ラッチが乗り上げて、前記保持部材によって保持される、請求項１に記載のコネクタシステム。
4. コネクタシステムであって、
   本体、ラッチアーム、およびＲＦＩＤ回路を有する第１のコネクタであって、前記本体が複数の端子を支持するように構成され、前記ＲＦＩＤ回路が、アンテナパターンおよびＲＦＩＤチップを含み、前記アンテナパターンが第１および第２の部分を有し、前記ＲＦＩＤチップが前記第１および第２の部分のうちの１つと関連し、前記第１の部分が前記ラッチアーム上に位置する第１の導電部材を有し、前記第２の部分が前記ラッチアーム上に位置する第２の導電部材を有する、第１のコネクタと、
   前記第１のコネクタと嵌合するように構成される第２のコネクタであって、保持部材を有する第２のコネクタと、を備え
   前記第１のコネクタが前記第２のコネクタに完全に嵌合されない場合、機械的間隙が前記第１の導電部材および前記第２の導電部材との間に提供され、前記機械的間隙が前記アンテナパターンのブレークを画定し、
   前記第１のコネクタが前記第２のコネクタに完全に嵌合される場合、前記ラッチアームが前記保持部材を係合し、前記第１の導電部材が前記第２の導電部材に押圧され電気的に接続される、コネクタシステム。
5. 前記アンテナパターンが、前記本体にめっきされる部分を含む、請求項４に記載のコネクタシステム。
6. 前記第１の導電部材が、前記ラッチアームが前記保持部材を係合する場合、前記第２の導電部材に対して押圧するように構成される突出部を有する、請求項４に記載のコネクタシステム。
7. 前記第１の導電部材が突出部を有し、前記第２の導電部材が開口を有し、かつ前記ラッチアームが前記保持部材を係合する場合、前記突出部が前記開口を係合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。
8. 前記アンテナパターンが、前記第１および第２の導電部材が電気的に分離される場合、第１の共振を有し、前記第１および第２の導電部材が電気的に接続される場合、第２の共振を有し、かつ前記第１および第２の共振が少なくとも０．１ＧＨｚ間隔の周波数である、請求項４に記載のコネクタシステム。
9. コネクタシステムであって、
   ＲＦＩＤ回路が上に形成される第１のコネクタであって、前記ＲＦＩＤ回路がアンテナパターンおよびＲＦＩＤチップを含み、前記アンテナパターンが第１、第２、および第３の部分を有し、前記第１および第２の部分がそれらの間でブレークを画定し、前記ＲＦＩＤチップが前記第２の部分を前記第３の部分に接続する、第１のコネクタと、
   前記第１のコネクタと嵌合するように構成される第２のコネクタであって、バーを有するラッチアームを有する、第２のコネクタと、を備え、
   前記第１のコネクタが前記第２のコネクタに完全に嵌合されない場合、前記アンテナパターンが所望の動作周波数の範囲外である第１の周波数で共振を有し、
   前記第１のコネクタが前記第２のコネクタに完全に嵌合される場合、前記アンテナパターンが前記所望の動作周波数の範囲内である第２の周波数で共振を有するように、前記バーが前記ブレークをブリッジする、コネクタシステム。

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