KR100253031B1 - 무납땜 전기 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베이스와 캡을 갖는 와이어 커넥터를 제공하는데, 베이스(11)와 캡(12)에는 축 방향으로 연장되어 있는 테이퍼링된 키(30)와 키 홈(40)이 제공되어 키홈의 수렴 벽면과 키의 벽이 상호 맞물림으로써 베이스상에 캡이 유지된다.

Description

무납땜 전기 커넥터

본 발명은 베이스와 커버를 구비하여 와이어를 접속시키는 개량된 무납땜 전기 커넥터에 관한 것으로 베이스와 캡이 접합을 이루기전에 베이스 부재에 캡을 배치하여 처리하기 위한 향상된 기계적 맞물림 기능을 갖는 전기 커넥터에 관한 것이다.

본 발명은 미합중국 특허 제 3,012,219호에 기술되고 미합중국 의장 특허 제 191,399호에 도시된 개량된 무납땜 커넥터와 관련된다. 또한, 본 발명은 종래의 폴리카아보네이트 재료보다 폴리올레핀과 같은 덜 단단한 재료에 의해 형성된 새로운 커넥터에 대해 기술되어 있는 미합중국 특허 제 4,891,018호에도 관련된다. 보다 신축성 있는 재료는 폴리카아보네이트 보다 더욱 유연하고 더욱 탄성적이라는 점등의 여러가지 장점들을 제공해준다. 이와 같은 장점들은 동일한 수행 능력을 획득하기 위해 커넥터의 기초 부분의 구조를 수정하는 경우에 양호한 특성으로서 작용한다. 한가지 변화는 베이스에 캡을 고착시켜 와이어를 접속하는데 사용하기 위해 박스 또는 디스펜서로부터 실제적으로 커넥터를 취하기 이전에 캡이 빠지거나 분리되는 것을 방지하도록 캡과 베이스의 디자인을 수정하는 것이다.

미합중국 특허 제 4,891,018호에는 절연 변위 와이어 접속을 이룬 후에 조립된 캡과 베이스를 유지시키는 새로운 디자인이 제공되어 있다. 또 다른 종래의 미합중국 특허 제 5,067,910호는 기계적 래칭 디자인을 이용하는 장소에 캡을 유지시키는 한 구조체를 보여주는 발명에 관련되는데, 여기서 웨지 형상의 부재는 베이스상에 커버를 닫기 전에 베이스상에 캡이 조립될 때 캡이 상향 이동하는 것을 막아준다.

본 발명은 사용전에 캡과 베이스를 함께 유지시키기 위한 추가의 향상점을 제공하는데 이는 이들을 조립하기에 용이하며 복수의 와이어를 접속하기 위해 커넥터를 이용하기 전에 배치 및 처리 과정중에 베이스 부재로부터 캡이 분리되려는 힘이 가해지는 경우 자동 충격 보유 시스템 또는 로크 발생 기능을 갖는다는 점이다.

다음 특허들은 캡과 베이스 부재를 예시하고 있는데, 여기서 캡은 복수의 와이어의 접속을 완료하도록 캡과 베이스를 조립할 때 베이스에 대해 캡의 움직임 방향에 대개 수직으로 연장되어 있는 걸쇠에 맞물리는 리브와 함께 형성된다. 상기 특허로는 미합중국 특허 제 3,718,888호 ; 제 3,804,971호 ; 제 4,326,767호 ; 제 4,444,448호 및 제 4,496,206호가 있다. 이와 같은 융기 및 그루브들은 원형의 끼워 넣을 수 있는 부재에 맞족할 만한 것이 되지 않는다.

캡상에 수직 리브 및 베이스상에 수직 그루브의 이용을 보여주는 적절한 특허로는 미합중국 특허 제 4,444,449가 있다. 상기 특허에는 접합부(15)까지 끼워질 수 있도록 삽입된 캡과 베이스 사이에 상호 맞물리는 와이어 커넥터에 대해 기술되어 있다. 또한 하우징부의 적절한 방위를 제공하기 위해 베이스(1)의 측벽에는 그루브(17)가 있고 상부 캡(11)상에 상보적인 돌출부(19)가 있다. 상부 캡은 와이어의 절연체가 빠져나가는 금속 접촉 소자를 지지하기도 한다. 이와 같은 장치에서, 캡과 베이스는 폴리카아보네이트로 형성되고 이들은 베이스의 상부의 테이퍼링된 개구(13)에 함께 끼워 넣어진다. 사전 조립 관계의 부분들을 유지하기 위해서 상호 맞물리는 돌출부와 그루브들에 대한 다른 설명은 없다. 연성의 재료들을 이용함에 따라 베이스로부터 캡이 분리되는 것을 방지하기 위한 적절한 지지체가 요구된다.

본 발명은 조립전에 베이스로부터 움직이는 캡을 속박하는 향상된 캡 보유수단을 제공하여 베이스에 캡이 삽입된 후에 고정된 부분들을 유지하는데 도움을 준다.

본 발명은 복수의 와이어를 접속하는 개량된 와이어 커넥터를 제공하는데, 본 발명의 와이어 커넥터는 복수의 가늘고 긴 와이어 수용 채널들을 포함하는 베이스 부재를 구비하는데, 상기 채널들은 스로트 부(throat portion)를 통해 상기 베이스 부재의 캐버티에 도입된다. 상기 베이스 부재는 캐버티내의 상기 와이어 수용 채널 양단에 가로 방향으로 연장되어 있는 적어도 하나의 그루브를 갖는데, 이 그루브는 대개 채널에 수직으로 위치되어 있다. 상기 베이스 부재는 캐버티를 한정하고 와이어 수용 채널을 둘러싸는 벽 부재를 포함하고, 상기 벽 부재는 내면과 외면을 가지며 개구에서 캐버티의 밑면쪽으로 연장되어 있다.

베이스 부재의 캐버티로 끼워 맞춤되도록 형성된 캡은 단부벽과 이 단부벽에서 연장되어 있는 부속 측벽을 포함한다. 상기 측벽은 이 측벽의 자유 단부 아래 주변부에서 이격된 위치로 매달려 있는 두개의 레그와, 상기 레그 사이에서 상기 단부벽의 내부면에 대하여 위치되어 있는 와이어 접속 부재를 구비한다. 상기 레그는 측벽의 자유 단부로부터 연장되어 캡이 베이스 부재상에 배치될 때 캐버티내에 끼워 맞춤되도록 형성된다. 상기 캡에 있어서, 부속 측벽의 자유 단부의 디멘젼은 베이스 부재의 개구의 내부디멘젼보다 약간 크기 때문에 캡이 베이스 부재에 삽입될 때 캐버티 상부의 개구는 확장되어 캡이 들어올 수 있게 하고 이로써 상기 베이스와 캡이 접속되어 와이어 접속을 위한 조립 상태가 된다.

베이스 또는 캡의 벽부재는 이들로부터 대개 방사상으로 연장되어 있는 키 또는 리브와 함께 형성되어 있다. 상기 키는 벽 부재의 최상단까지 연장되어 있고 끝잘린 V 자형 또는 사다리꼴 형상의 단면을 갖는다. 베이스 또는 캡의 다른 보디부의 벽은 끝잘린 또는 편평한 하부벽을 갖는 대개 V 자형의 키홈 또는 그루브와 함께 형성되어 이들이 다른 부상에 형성된 키 또는 리브와 끼워 맞춤되어 캡과 함께 조립되는 부재들을 위치내에 유지시키며, 조립전에 베이스에 대해 캡이 기울어지는 것이 방지된다.

상기 키 또는 리브는 베이스내에 형성되고 키홈 또는 그루브는 캡의 측벽 부재에 형성되며 상기 레그는 측벽 부재의 자유 단부로부터 외향으로 연장되는 것이 바람직하다.

베이스와 캡은 가요성 폴리올레핀으로 형성되고, 상기 베이스는 맞물림 상태에서 캡을 수용하기 위해 약간 신축성이 있다. 상기 캡은 베이스의 내부벽과 맞물려 온도 변화, 가벼운 타격 및 기타 외부 원인에 의한 응력으로부터의 캡의 변위를 막아주는 캡 주변부 둘레의 리브와 함께 제공된다.

이제 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하겠다.

제 1 도는 베이스와 캡을 확대하여 보여주는 본 발명에 따른 커넥터의 사시도이다.

제 2 도는 베이스위에 캡을 배치한 제 1 도의 커넥터의 측면도이다.

제 3 도는 제 2 도의 라인(3-3)을 따라 취한 수직 단면도이다.

제 4 도는 제 2 도의 라인(4-4)을 따라 취한 종단면도이다.

제 5 도는 베이스 부재의 키와 캡의 키홈간의 끼움 및 맞물림면을 예시한 개략단면도이다.

제 1 도의 커넥터(10)는 절연 베이스(11)와 절연 캡(12)을 포함하고 있다. 일반적으로 U 자형 도전성 접속부재(13 : 제 3 도 참조)는 캡(12)에 의해 지지되어 한쌍의 와이어와 양호한 전기적 절연 변위 접촉을 제공한다.

베이스(11)는 스로트 부(21)를 통해 연장되어 있는 다수의 종방향 평행 관상와이어 수용 통로(20)를 포함한다. 통로(20)는 베이스(11)의 스로트 부(21)의 단부에서부터 보디부(22)로 연장되어 와이어 지지채널(24 : 제 3 및 4 도 참조)을 제공한다. 보디부(22)의 내부는 채널(24)과 소통하는 캐버티(25)로 형성되고 이 캐버티(25)의 저부에는 채널(24)에 가로방향으로 깊게 홈이 패여 접속부재(13)의 깊게 홈이 패인 평행 플레이트를 수용하도록 가로방향의 슬롯 영역, 즉 그루브(25)가 제공된다. 캐버티(25)는 일반적으로 끝잘린 원뿔 형상이고 보디부(22)의 상부 개구에서부터 와이어 지지채널(24)까지 연장되어 있으며 원뿔꼴 캐버티의 축에 대략 6°정도로 배치된 내부 벽면에 의해 한정된다.

캐버티(25)를 한정하는 상기 벽면은 지지면(27)과 함께 형성되는데, 이 지지면은 캐버티(25)로 연장되는 부속 레그(33)가 딸린 캡(12)을 지지하여 캐버티의 벽과 맞물리게 함으로써 개방 상태의 베이스(11)상에 캡(12)이 위치되게 된다. 상기 레그는 캡측벽의 자유단부로부터 돌출되어 형성되어 있다. 접속기의 조립과정에서 상기 레그들이 캐버티내에 배치될때 이들은 서로를 향하여 힘을 받는다. 이와같이하여 상기 레그는 베이스의 벽부재의 내부면에 평행으로 연장된다. 복수의 와이어를 접합시키기 위해 베이스 부재(11)와 캡(12)이 조립될때 면(27)과 캡(12)의 하부면(28)은 캐버티의 개구에 힘을 가하여 이 개구를 확장시킴으로써 보다 큰 캡이 수용되게 된다.

베이스(11)의 벽면에는 한쌍의 리브, 즉 키(30)가 형성되어 있는데, 키(30)는 내부 벽면으로부터 방사상으로 연장되어 있고 벽면의 길이방향으로 벽면으로부터 동일 거리로 이격되어 있으며, 도시된 바와같이, 가로방향 그루브(26)의 단부에 인접 배치되어 있다. 상기 키(30)는 벽면의 최상부까지 연장되어 있으며 끝잘린 V 자형, 즉 사다리꼴 단면을 갖는 키를 키홈에 고정하도록 편평한 접속 외부에지와 수렴하는 벽면을 갖는다. 베이스(11)는 반투명성, 용매저항성 및 소수성을 갖고 탄성을 갖는 가요성 중합체에 의해 양호하게 주조되는데, 즉 상기 베이스(11)는 최소한 10~20%의 신장도를 제공하기에 충분한 탄성과 양호한 신장력을 갖는다. 이와같은 특성을 갖는 양호한 재료에는 폴리카보네이트보다 값싼 폴리프로필렌과 같은 폴레올레핀이 있다.

캡(12)은 접속부재(13)에 대한 지지체이며 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀으로 형성될 수도 있다. 캡(12)은 단부, 즉 상부벽(31)과 대개 원뿔 형상의 외면측벽(32)을 포함한다. 측벽(32)의 자유 단부에는 그들의 대향면들에 한쌍의 레그(33)가 연장되어 있다. 레그(33)는 측벽(32)의 자유 단부로부터 연장되어 베이스 부재(11)의 벽부의 내부 표면과 대략 평행으로 배치된다. 도시된 바와 같이, 레그(33)는 U자형 접속부재(13)의 깊게 패인 플레이트의 단부에 인접배치된다. 개방위치에서의 베이스 부재상에 캡이 배치될때, 레그(33)는 캐버티(25)내에 배치된다.

캡(12)은 캐버티(25)를 한정하는 베이스 부재(11)의 내부 벽면을 따라 외향 및 상향으로 연장되어 있는 리브, 즉 키(30)과 맞물리는 키홈(40)을 형성하는 그루브를 포함하고 있다. 또한 캡(12)은 측벽(32)의 자유단부상의 경사면 이상으로 외부상승된 주변링 즉 리브(41)를 포함한다. 캡이 와이어 접합 위치로 이동함에 따라 캡 리브(41)가 캐버티(25)내에 배치될때, 리브(41)는 베이스의 측벽과 맞물리게 되어 이 맞물림이 온도변화, 가벼운 타격 및 기타 다른 외부원인으로부터의 응력을 받을때 캡의 변위를 막아준다.

접속부재(13)는 도전성 연성금속으로 형성된다. 상기 금속은 파열전까지의 10%의 신장도를 갖고 415 내지 550 Mpa (60000~80000 psi) 사이의 항복응력(yield stress)을 갖는 합금이 바람직하다. 일예를 들면, 3/4 또는 HO/3의 경도를 갖는 260 카트리지 황동과 같은 약 0.4mm (0.159 인치)두께의 동합금을 들 수 있다. 접속부재(13)는 캡(12)내에 지지되고 캡의 대향 단부의 외향으로 연장되어 있는 바브(barb)에 의해 유지되어 레그의 재료를 관통하게 된다(제 3 도 참조). 접속부재(13)는 연결될 와이어를 포함하는 절연체를 수용 배치하기 위해 U자형 슬롯(39)을 형성하도록 깊게 홈이 패인 두개의 얇은 평행 플레이트를 갖는 U자형 부재로서 와이어의 도전체에 탄성적이고 스프링 압축력을 갖는 전기 접속을 이루게 한다. 접속부재(13)의 플레이트들은 약 1.27mm(0.050 인치)만큼 이격되어 평행으로 배치되어 있다. 와이어 수용 슬롯(39)은 각 플레이트에서 3.2mm(0.126 인치) 만큼 이격되어 있다. 와이어 수용 슬롯(39)사이에는 접속부재에 대한 보다 큰 가요성을 제공하는 틈새 슬롯이 배치되어 있다. 와이어 슬롯(39)를 한정하는 대향면들의 평행부의 폭은 원래 0.29mm(0.0115 인치)이다.

제 4 도 및 제 5 도에 보다 상세히 도시된 바와같이, 키(30)와 키 홈(40)은 그들의 길이 방향으로 상호 고착되어 베이스 부재로부터 캡의 변위를 속박하고 접속기가 폐쇄되기전 및 폐쇄되는 동안에 캡이 기울어지는 것을 막아준다. 또한, 접속부재(13)의 플레이트는 가로방향 그루브(26)에 평행으로 배치되고, 도시된 바와같이, 키 또는 키들 및 관련 키홈은 베이스 상에 캡을 적절히 배치시켜 이와같은 배치를 확실하게 해준다.

각각의 키와 키홈의 끼워 맞춤 문제는 본 발명의 맞물림 디자인의 성능에 매우 중요하다. 각각의 캡 레그(33)는 이 레그 내에서 주조된 사다리꼴 형상의 테이퍼링된 키 홈(40)을 갖는데, 리브(41)의 밑면에서 레그의 밑면까지의 상기 키홈의 높이는 일정하다. 베이스부재(11)는 캐버티(25)를 형성하는 벽 부재의 내부면상에 주조된 사다리꼴 형상의 리브 즉 키(30)를 갖고 키(30)는 키홈과 일치 조정되어 배치된다. 키(30)는 방사상으로 돌출되어 있고 그들의 길이방향으로 벽면에서 측정된 일정한 높이를 갖는다. 키홈은 리브(41)의 밑면에서 제 2의 자유단부까지 일정 단면을 갖는다. 키(30)와 키홈(40)은 그들의 수렴 즉 테이퍼링된 면들이 이론적인 면-대-면 접촉 디멘젼과 부합하도록 디멘젼화된다(제 4 도 및 제 5 도 참조). 수렴 벽 및 수렴 각은 벽 사이에 힘을 발생하는데, 상기 힘은 레그(33)의 고유의 스프링 력(레그(33)의 편향도로부터 발생)에 의해 발생되고, 이 힘은 키와 키홈을 함께 유지하기에 충분하다. 자켓으로부터 캡을 들어올리기 위해 힘기 가해지거나 캡을 기울임에 의해 힘이 발생되는 경우에, 키에 대항하는 힘은 증가하고 키와 키홈의 테이퍼링된 벽사이의 힘도 증가한다. 이와같이 힘이 증가함으로써 캡이 들어 올려지거나 움직이는 것에 저항하는 마찰력이 증가한다.

키(30)는 키홈(40)의 밑면과 접촉해서는 안되고 레그의 외부면은 캐버티의 벽 부재의 내부벽면에 접촉해서도 안된다. 이와같은 조건에 따른 경우에는 캡을 자켓으로부터 끌어올리기에 필요한 힘이 상기 리브나 웨지 구성이 없는 구조체와 비교해볼때 예측 가능한 양만큼 증가된다. 이와같이 저항하는 힘의 양은 테이퍼의 각(α)에 의해 설정된다. V자형 그루브의 슬라이딩 특성은 공학도들에게 알려져 있고, 상세하게는 맥그로 힐의 R.R Donnelley ＆ Sons 사에 의해 1986년 간행된 "Marks standard for Mechnical Engineers" (제 9 판, 3-29 페이지)에 기술되어 있다.

보다 작은 각은 테이퍼링된 벽들간에 보다 큰 힘을 발생한다. 그러나, 보다 작은 각은 키를 키홈에 배치할때 키(또는 키홈)의 폭이 제조허용 한계에 기인하여 변화되기 때문에 보다큰 편향을 발생할 수도 있다. 키홈의 밑면과 키가 접촉하지 않고 레그의 외부면과 캐버티를 한정하는 벽의 내부면이 접촉하지 않는다는 것이 중요하기 때문에, 키홈의 깊이는 공지된 범위내에서 조절되어야 한다. 이와같은 응용에 대한 이상적인 절층안은 테이퍼 즉 각(α)을 6°로 하는 것이라 알려져 있다. 이는 4.8의 인자에 의해 요구되는 발치력(extraction force)을 증가시키고 키의 폭이 0.025mm(0.001인치) 변화하면 키홈에서 키의 깊이가 0.13mm(0.005 인치) 변화한다. 이는 달성 가능한 제조허용 한계에 따른 매우 큰 향상점이다.

이로써 본 발명은 와이어 접속 부재를 구비한 캡과 베이스 및 상호고착되는 키와 키홈을 포함한 향상된 접속기를 제공하여 양호한 전기 접속을 이루게 한다. 키가 키홈을 갖는 캡의 레그에 위치될 수도 있는데 캡에는 키홈이 제공되는 이유는 베이스 부재의 벽두께가 키홈을 만들기엔 너무 얇아 접속기가 추운날의 냉기후에 사용될때 크랙킹될 수도 있기 때문이다.

Claims (6)

1. 스로트부(21)를 통해 끝잘린 원뿔형 캐버티(25)에 도입되는 복수의 가늘고 긴 평행의 와이어 수용 채널(24)을 포함하고, 상기 캐버티내의 상기 와이어 수용 채널 양단에 가로 방향으로 연장되는 적어도 하나의 그루브(26)와 함께 형성되며, 개구로부터 캐버티의 밑면으로 연장되는 내부면과 외부면으로 구성되어 캐버티(25)를 한정하고 와이어 수용 채널(24)을 둘러싸는 벽부재를 포함하는 베이스(11)와; 단부벽(31)과 이 단부벽에서 연장되어 주변부에서 이격된 위치로 자체 자유단부에 연장되어 있는 두개의 레그(33)를 갖는 부속 측벽 부재(32)를 포함하며, 상기 베이스(11)의 캐버티내에 끼워 맞춤되도록 형성된 캡(12)과; 상기 캡(12)에서 상기 단부벽(31)의 내부면에 접하여 위치되어 있는 와이어 접속 부재(13)를 구비하고, 상기 캡(12)의 상기 레그는 상기 벽 부재의 자유 단부로부터 연장되어 캡이 베이스상에 배치될 때 캐버티(25)내에 끼워 맞춤되도록 형성되는 와이어 접속용 와이어 커넥터에 있어서, 상기 베이스(11)와 캡(12)중 하나의 상기 벽 부재는 이 벽 부재로부터 방사상으로 연장되는 적어도 하나의 키(30)와 함께 형성되고, 상기 베이스(11)와 캡(12)중 다른 하나는 키 홈(40)과 함께 형성되며, 상기 키(30)는 그들의 길이 방향으로 사다리꼴의 균일한 단면으로 형성되고, 상기 키홈(40)은 끝잘린 V자형 그루브를 갖는 균일한 단면으로 형성되어 끝잘린 그루브의 수렴벽은 상기 키의 수렴벽과 접촉하고 키홈의 밑면과 키의 단부 사이에 공간이 존재하는 것을 특징으로 하는 와이어 커넥터.
2. 제1항에 있어서, 상기 베이스(11)는 반투명성, 용매 저항성, 소수성 및 탄력성을 갖는 중합체로 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어 커넥터.
3. 제2항에 있어서, 상기 중합체는 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 와이어 커넥터.
4. 제3항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 와이어 커넥터.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상호 대향되어 위치하고 있는 두개의 키(30)는 베이스(11)내에 형성되고, 두개의 키홈(40)은 캡(12)의 외부 측벽(32)과 레그(33)에 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어 커넥터.
6. 제1항에 있어서, 상기 접속 부재(13)는 U자 형태이고 연결될 와이어와의 접속을 이루기 위해 각각 와이어 수용 그루브와 함께 형성된 한쌍의 평행 플레이트를 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 커넥터.