KR100543487B1 - 분리식 셸 및 보유 클립을 갖는 전기 커넥터 및 전기커넥터 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전기 커넥터 조립체는 적어도 하나의 전기 접촉자 모듈을 수용할 수 있는 외부 셸을 포함한다. 외부 셸은 전기 접촉자 모듈을 셸 내에서 고정하는 개량된 접촉자 모듈 보유 장치와 협동하여 작용한다. 접촉자 모듈 보유 장치와의 외부 셸의 조합은 보유 장치의 주요 요소들을 외부 환경으로부터 보호하고, 셸 내로의 모듈의 삽입과 간섭되지 않으며, 모듈을 셸 내로 삽입하는 동안 및 그 이후에 모듈의 정확한 정렬을 제공한다. 특히, 외부 셸은 2개의 반부 셸을 포함하는데, 반부 셸들은 접촉자 모듈 보유 장치를 각각의 반부 셸에 부착하는 동안에 개방된다. 2개의 반부 셸들은 모듈 보유 장치의 부착 이후에 커넥터 하우징을 형성하도록 결합된다. 양호한 모듈 보유 장치는 클립이며, 상기 클립은 클립의 본체가 반부 셸의 내부면과 접촉하도록 부착된다. 클립은 반부 셸들이 결합될 때까지 클립을 제위치에 보유하는 스냅-끼워맞춤 접촉부들을 사용하여 반부 셸 내에서 정확하게 정렬되며, 이후에 클립은 반부 셸의 내부면과의 접촉만에 의해 제위치에서 보유될 수 있다. 커넥터 조립체의 반부 셸은 금속 또는 중합체 함유 재료로부터 제조될 수 있다.
커넥터 조립체, 모듈 보유 장치, 반부 셸, 클립, 커넥터 하우징

Description

분리식 셸 및 보유 클립을 갖는 전기 커넥터 및 전기 커넥터 조립 방법{ELECTRICAL CONNECTOR WITH SPLIT SHELLS AND RETENTION CLIP AND METHOD OF ASSEMBLING THE CONNECTOR}
본 발명은 전기 커넥터 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 특수한 보유기 클립의 사용을 가능하게 하는 2 부품 커넥터 셸에 관한 것이다. 클립의 삽입을 위해 커넥터 셸 조립체를 개방할 수 있는 능력에 의해, 클립은 용이하고 정밀한 정렬을 제공하는 방식으로 셸 조립체에 부착될 수 있다. 더욱이, 클립 설계는 응력 피로를 감소하는 방식으로 하중 분포를 제공한다. 2 부품 커넥터 셸 조립체는 커넥터 셸의 개별적 부품을 성형하기 위한 능력으로 인해 금속 이외에 보강성 열성형 플라스틱 또는 보강성 열경화성 수지 등의 중합체 함유 재료로 제조될 수 있다.
전기 커넥터는 다양한 디자인으로 광범위의 요구를 충족하도록 구성될 수 있다. 자주 사용되는 디자인은 플러그와 리셉터클을 포함하고, 이들 각각은 접속부 또는 단자 모듈과, 이 접속부 또는 단자 모듈이 고정되는 유전체의 하우징을 포함하고, 또한 물리적 보호와 차폐 및 접지의 목적으로 하우징을 감싸는 셸 부재를 포함한다. 보호 셸내에 접속 모듈을 고정하는 종래의 방법은 접착 재료, 잠금 링 또는 다른 보유 하드웨어를 포함한다.
본 커넥터가 사용되는 적용에 있어서 유용한 전기 커넥터의 예를 본 개선된 커넥터의 배경을 제공하기 위해 이하에 설명한다.
1976년 11월 23일자로 특허 허여된 제임스 쿠퍼(James Cooper)에 의한 미국 특허 제3,993,394호는 전방 축 방향으로 내부에 삽입된 적어도 하나의 편평한 커넥터 웨이퍼를 수용하도록 대체로 장방형의 횡단면을 제공하기 위해 수직 측면에 의해 결합된 대체로 평행한 횡단 벽을 갖는 커넥터 반부를 개시하고 있다. 횡단 리브는 커넥터 횡단 벽의 내부면과 접하는 웨이퍼의 상부면 상에 형성된다. 커넥터 반부의 내부면 상에 컨티레버식으로 지지된 스프링 클립이 제공된다. 웨이퍼가 커넥터 반부으로 삽입될 때, 리브는 스프링 클립에 대해 스프링 클립을 상승시키는 캠으로 작동한다. 스프링 클립은 웨이퍼가 커넥터 반부 내에서 웨이퍼를 보유시키기 위한 위치로 눌려짐에 따라 리브의 후면에 인접하도록 반환된다. 웨이퍼를 제거하도록 스프링 클립을 전환시키기 위한 기구가 제공된다.
1986년 10월 28일자로 특허 허여된 로버트 호킹스(Robert Hawkings)에 의한미국 특허 제 4,619,490호는 하우징 및 적어도 하나의 대향 웨이퍼 보유 부재 한쌍을 갖춘 종결된 커넥터 웨이퍼용 안내 및 보유 장치를 개시하고 있으며, 상기 부재는 그 사이에 장방형 형상의 커넥터 웨이퍼를 안내 및 보유시키기 위해 하우징의 대향 벽에 해제가능하게 체결된다. 웨이퍼 보유 부재는 커넥터 웨이퍼 및 배선 배열의 재편성을 위해 쉽게 재배치될 수 있도록 개시되어져 있다. 특히, 이러한 보유 부재는 제1 대향 벽에 해제가능하게 연결된 하나의 부재 및 제2 대향 벽에 해제가능하게 연결된 다른 부재를 포함하며, 각각의 부재는 하우징 내에서 충적 관계로 삽입된 도전체 웨이퍼를 안내하는 다수의 안내부 및 보유부를 갖추고 있다.
1988년 8월 16일자로 특허 허여된 토마스 디클레멘트(Thomas DiClemente)에 의해 미국 특허 제4,764,130호는 커넥터 하우징 내의 구경 내에 위치된 횡단면을 갖는 보유 부재를 구비한 전기 커넥터를 개시하고 있다. 보유 부재의 선단부는 뒤로 접혀져 있으며, 커넥터 하우징 내의 개구와 끼워 맞춤된다. 한 쌍의 보유 다리부는 커넥터 하우징의 내부면을 결합시키기 위해 횡단면으로부터 외부로 연장하며 이러한 보유 다리부는 커넥터 하우징 내의 위치에서 보유 부재를 고정시키기 위해 접혀진 부재와 협력 관계로 작동한다. 또한, 보유 다리부 제2 쌍은 단자 하우징을 커넥터 하우징 내의 위치로 보유시키기 위해 커넥터 하우징 통로로 내부로 연장한다. 단자 하우징을 둘러싼 금속 셸(커넥터 하우징)은 단일체 구성이며, 또한 금속으로부터 형성된 보유 부재와 조합하여 사용되며, 예를 들어 스테인리스 스틸 등의 소정의 스프링 특성을 갖는 재료로부터 스탬핑되어 형성되는 것으로 개시되어져 있다.
1990년 5월 22일자로 특허 허여된 데이비드 거터(David Gutter)에 의한 미국 특허 제4,927,388호는 보호성 셸의 내부에 고정된 클립 부재를 포함하는 전기 커넥터의 단일체 보호 셸을 개시하고 있으며, 클립의 스프링 아암은 셸 내부로 삽입된 단자 모듈의 외부 대향면을 따라 횡단 리브 뒤로 래칭시키기 위해 전방 또는 내부로 연장한다. 각각의 클립은 몸체부의 측면 엣지를 따라 외부로 향한 한상의 탭을 포함하며, 탭은 셸 벽 내에 관련된 종방향 슬릿을 통해 외부로 삽입되며 셸의 외부면을 따라 바람직하게, 외부 셸 표면과 동일 평면의 리세스 내부로 굽어진다. 상 부 내부면 및 하부 내부면을 따른 한쌍의 클립은 셸 내부에 삽입된 한쌍의 단자 모듈을 보유하기 위해 협력한다.
1992년 6월 30일자로 특허 허여된 바슬레(Bassler) 등에 의한 미국 특허 제5,125,854호는 적어도 일부분이 도전체인 프레임 부재 및 차폐물을 포함하는 전기 커넥터 조립체를 개시하고 있다. 복수의 모듈 부조립체는 조립체 내에 장착된다. 차폐물 및 프레임 부재에 각각의 모듈 부조립체를 제거가능하게 체결하기 위해 래치 기구가 제공된다. 래치 기구는 차폐물 및 프레임 부재로부터 연장하며, 탭은 모듈 부조립체 상의 돌출부 상에 끼워맞춤되는 슬롯을 갖는다.
1992년 9월 8일자로 특허 허여된 파스탈(Pastal) 등에 의한 미국 특허 제5,145,411호는 삽입 부재와 일체식으로 형성된 복수의 래칭 릿지에 의해 금속 셸 내에 보유된 전기 커넥터의 절연 삽입물을 개시하고 있다. 릿지는 삽입 부재의 외부면의 주변부에 대해 이격되어 있으며, 셸 부재 내부로의 삽입 중에, 릿지는 금속 셸의 내부면을 따라 형성된 대응 정지면과 결합된다.
전술한 전기 커넥터의 다수는 항공 분야, 특히 신호 전송 분야에서 그 사용을 개시하고 있다. 신뢰성있는 성능의 임계치로 인해, 도전체는 엄격한 요구 조건을 충족시켜야 한다. 커넥터(셸)의 외부는 일반적으로 도전체이며 전자석 차폐물을 제공한다. 커넥터는 기계적인 내구성, 화학 약품 및 염 분사에 대한 저항성이 시험된다. 예를 들어, 공기 파이프 커넥터는 군수 표준 MIL-STD-1344에 대한 진동 저항이 테스트되며, 진동 테스트 이후에 전기 불연속성 또는 손상이 없을 것을 요구한다.
외부 셸에 대한 요구 이외에도, 커넥터는 셸 내의 단자 모듈을 체결하기 위한 수단을 제공하여야 한다. 모듈을 체결하기 위한 수단은 셸 내부로의 모듈을 삽입에 간섭받지 않아야 하며, 체결 수단에 손상을 초래할 수 있는 방식으로 외부 환경에 체결 수단을 노출시켜서는 안되며, 셸 내부의 모듈의 주의깊은 정열을 제공해야 한다. 이는 커넥터 내의 적절한 전기 결합을 보장한다.
특정화된 기술 요구를 충족시키고 제조 비용을 낮추기 위해서는, 커넥터는 중요한 고려대상이다. 종래에는, 커넥터의 외부 셸은 단일체 외부 셸을 주조하는데 어려움으로 인해 일반적으로 기계가공되어졌다.
본 발명의 전기 커넥터 조립체는 적어도 하나의 전기 접촉 모듈을 수용할 수 있는 외부 셸을 포함한다. 외부 셸은 셸 내부에 전기 접촉 모듈을 체결하는 개선된 접촉 모듈 보유 장치와 협력 작동한다. 모듈 보유 장치와 외부 셸의 조합은 외부 환경으로부터 보유 장치의 임계 요소를 보호하며, 셸 내부로 접촉 모듈의 삽입을 방해하지 않으며, 셸 내부로 접촉 모듈의 삽입 중 또는 이후에 모듈의 정확한 정열을 제공한다.
특히, 완전한 전기 커넥터는 플러그 및 용기를 포함하며, 하기의 설명이 각각에 적용된다. 외부 셸은 각각의 반부 셸에 접촉 모듈 보유 장치의 부착 중에 개방된 두 개의 반부를 포함한다. 두 개의 반부는 접촉 모듈 보유 장치가 부착된 이후에 밀폐된다. 바람직하게, 정위치에 놓여진 접촉 모듈 보유 장치를 구비한 셸 반부는 밀폐된 배열으로 영구적으로 리벳으로 고정된다. 필요에 따라, 접촉 모듈 의 용이한 해제를 위한 기구가 제공된다. 일반적으로, 외부 셸은 장방형의 형상을 취하고 있다. 두 부분의 외부 셸은 금속, 일반적으로 최종 사용 분야에 따라 카드뮴 또는 니켈 도금되어진 알루미늄으로 제조될 수 있다. 셸이 금속으로부터 제조될 때, 셸은 기계가공되나, 바람직하게 표준 주조 기술을 이용하여, 비용을 절감할 수 있다. 대안으로서, 두 부분의 분리된 셸은 신속한 정전기 방전을 위해 EMI 차폐물 및/또는 RFI 차폐물을 제공하기 위해 도전성 재료로 피복되거나 채워질 수 있는 중합체 함유 재료로부터 제조될 수 있다. 플라스텍 셸 반부는 바람직하게 사출성형된다. 정위치에 놓여진 모듈 보유 장치를 구비한 조립된 셸은 접촉물을 함유하는 접촉 모듈의 적어도 일부분을 둘러쌀 수 있으며, 조립된 셸 내부로 삽입된 이후에 모듈을 보유할 수 있다.
전기 접촉점 모듈을 셸 내에 고정시키기 위한 양호한 보유 장치는 클립이다. 양호한 실시예에서, 클립의 주 본체가 외부 셸의 각각의 반부의 내부면과 접촉하도록 클립이 부착된다. 접촉 모듈(대체로 직사각형)이 커넥터 조립체 내로 삽입될 때, 커넥터 모듈은 모듈의 각각의 대향 측면(외부면) 상에서 클립에 의해 제위치에 보유된다. 초기에(조립된 셸을 모듈 보유 장치와 함께 형성하도록 반부 셸을 폐쇄하기 전에), 각각의 클립은 스냅-끼워맞춤부에 의해 반부 셸에 부착된다. 셸이 폐쇄되고 리벳으로 고정된 후에 (또는 함께 체결된 후에), 클립은 셸의 벽들에 의해 포획되고, 폐쇄된 셸의 표면들과 접촉함에 의해 적절한 위치에 고정된다.
보유 클립 스냅-끼워맞춤은 스냅 체결된 4개의 기계적 접촉 지점과, 반부 셸에서 개구를 통해 연장된 인서트 형성부인 5개의 접촉 지점을 포함하고, 이후에 보 유 클립 스냅-끼워맞춤은 반부 셸의 외부 상에 리세스 내에 평평하게 놓이도록 굴곡되거나 접혀진다. 스냅-끼워맞춤 접촉 지점들 중 2개는 커넥터의 선단부 및 후미 단부에 대해 클립을 반부 셸 내부면과 정렬 및 고정되도록 인서트와 상호 작용한다. 스냅-끼워맞춤 접촉 지점들 중 나머지 2개는 선단 및 후미 단부들과 함께 직사각형 커넥터 본체를 형성하는 커넥터의 측면 모서리들에 대해 클립을 셸 반부 내부면과 정렬 및 고정된다. 측면 모서리 스냅-끼워맞춤 접촉 지점들은 셸의 측면 대 측면의 각도로 경사지지 않도록 클립을 고정시킨다. 이러한 반부 셸 내에서의 보유 클립에 의한 5개의 지점의 위치 설정은 2개의 반부 셸들을 함께 결합하기 전에 클립이 적절하게 정렬되도록 보장한다. 2개의 반부 셸들의 결합 후에, 클립은 셸 내로 삽입시에 적절하게 정렬되어 보유됨으로써 접촉 모듈의 적절한 정렬을 보장한다. 이러한 적절한 정렬은 2개의 전기 커넥터 조립체가 전기 접속부를 형성하도록 결합될 때 접촉 모듈들 사이에서 적절한 전기 결합을 보장하는데 있어서 중요한 기능을 한다.
양호한 실시예의 커넥터의 형상이 직사각형이고 보유 클립이 커넥터 셸 내에서 정확하게 정렬됨으로써, 전기 접촉 모듈들이 전체적으로 평행하게 정렬되었다. 이러한 평행한 정렬은 적절한 전기적 결합을 이룰 수 있게 하고 전기적 결합된 접촉 요소를 주위로부터 용이하게 차단시킨다.
부착된 모듈 보유 클립을 각각 갖는 2개의 반부 셸들을 이용하는 것은 전기 커넥터 조립체의 특정한 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법은 돌출부를 클립면으로부터 반부 셸 내의 개구를 통해 삽입시킴과 동시에 보유 클립을 반부 셸의 내부면과 접촉되게 스냅-끼워맞춤하는 단계와, 돌출부를 반부 셸의 외부면에 기계적으로 고정시키는 단계와, 보호 외부면을 갖는 외부 셸을 포함하는 조립체를 형성하도록 접촉 모듈 보유 장치를 내부에 갖는 2개의 반부 셸을 결합시키는 단계를 포함하고, 상기 조립체는 삽입된 접촉 모듈의 적어도 일부분을 둘러쌀 수 있고 조립체 내로의 삽입 후에 접촉 모듈을 보유할 수 있는 것을 특징으로 한다.
양호하게는, 접촉 모듈 보유 클립을 반부 셸에 스냅-끼워맞춤하는 것은 보유 클립을 커넥터의 선단 및 후단 모서리 방향으로 고정하는 제1 쌍의 스냅-끼워맞춤 지점을 스냅-끼워맞춤함으로써 발생된다. 양호하게는, 스냅-끼워맞춤 지점들은 클립의 상부면으로부터 연장된 예비 굴곡형 탭들의 형태이다. 클립의 상부면은 반부 셸의 내부면에 인접하여 배치되고, 예비 만곡형 탭들은 반부 셸 내의 개구들을 통해 반부 셸의 위치로 미끄러지고 반부 셸의 외부면 상의 리세스면에 대해서 위치된다. 예비 만곡형 탭들이 그 위치로 미끄러짐에 따라, 양호하게는 대체로 직선형 탭인 인서트 형성부는 반부 셸의 외부로 연장되도록 셸 내의 개구를 통해 삽입된다. 이러한 것은 커넥터 조립체의 선단 모서리로부터 후단 모서리의 방향으로 보유 클립을 반부 셸에 대해 3개 지점에서 정렬시키고 견고하게 부착시킨다. 그 후에, 보유 클립을 커넥터의 측면 모서리에 대해 셸 반부 내부면과 정렬시키고 고정시키는 제2 쌍의 스냅-끼워맞춤 지점들은 반부 셸 내부면에 대해 스냅-끼워맞춤된다. 양호하게는, 제2 쌍의 스냅-끼워맞춤 지점들은 각각의 반부 셸의 모서리를 따라 스텝 상에 스냅 체결된 굴곡 아암들의 형태이다. 제2 쌍의 스냅-끼워맞춤 지점들을 스냅-끼워맞춤한 후에, 인서트 형성부(탭)는 반부 셸의 외부면에 대해 굴곡되 어 배치되고, 양호하게는 반부 셸의 표면 상의 리세스 영역 내로 굴곡된다. 최종적으로는 클립을 반부 셸 내에 정렬시키고 고정시키도록 보유 클립의 5개의 지점이 위치 설정된다.
도1a는 양호한 실시예의 커넥터 하우징의 상반부를 구성하는 양호한 실시예의 반부 셸의 상부 투영도이다.
도1b는 도1a에 도시된 반부 셸의 하부 투영도이다.
도2a는 도3a 및 도3b에 도시된 조립 방식으로 도1a의 반부 셸과 조합하여 사용되는 양호한 실시예의 모듈 보유 클립의 내부 투영도이다. 내부라는 용어는 도3a 및 도3b에 도시된 주 클립면이 조립 커넥터의 내부에 대면함을 의미한다.
도2b는 도2a의 보유 클립의 양호한 실시예를 위치 B--B에서 클립의 단면도로서 도시한 측면도이다. 또한, 도2b는 클립의 중심에 위치한 인서트 탭을 포함하지만, 클립의 단부에서 굴곡 아암을 포함하지 않는 것으로 도시되어 있으나 이는 단지 예시적인 목적으로 도시된 것이다.
도2c는 커넥터 조립체의 후미 단부(커넥터의 와이어가 연장된 단부)로부터 도2a의 보유 클립을 도시하는 단면도이다.
도2d는 외부 모서리가 반부 셸의 외부 모서리에 대해 스냅-끼워맞춤부를 형성하는 도2c의 보유 클립의 외부 모서리를 도시한 확대도이다.
도3a는 상부 반부 셸과 상호 작용 상부 모듈 보유 클립을 포함하는 커넥터 조립체의 양호한 실시예의 상부 반부를 도시하는 투영도이다.
도3b는 하부 반부 셸과 상호 작용 하부 모듈 보유 클립을 포함하는 커넥터 조립체의 양호한 실시예의 하부 반부를 도시하는 투영도이다. 보유 클립은 그 선단 모서리 탭이 최종 형상으로 굴곡된 것으로 도시되어 있으나, 이는 단지 예시적인 목적으로 도시한 것이다. 사실상, 반부 셸에 대해 클립의 스냅-끼워맞춤하기 전에, 선단 모서리 탭은 도2a 및 도2b에 도시된 구성을 갖는다.
도4는 보유 클립을 갖는 스플릿트 셸을 포함하는 본 발명을 이용하는 각각의 플러그 및 리셉터클의 단면도이다.
도5a는 조립된 EME(전자계 효과) 플러그 셸 커넥터의 3차원 개략도이다.
도5b는 편향 치수가 MIL. STD에 따라 측정된 셸 재료 강도 시험 중에 부하가 인가된 위치를 보여주도록 표시된 도5a의 커넥터의 개략 단면도이다.
본 발명은 적어도 하나의 전기 접촉 모듈을 수용할 수 있는 외부 셸을 포함하는 전기 커넥터 조립체에 관한 것이다. 외부 셸은 서로에 대해 협동 작용하는 두 개의 반부 셸과, 전기 접촉 모듈을 셸 조립체 내에 고정하기 위한 개선된 모듈 보유 클립을 포함한다. 통상적으로, 두 개의 모듈 보유 클립은 완료된 조립체에 사용되며, 하나의 클립은 각각의 반부 셸에 부착된다. 이것은 접촉 모듈이 보다 안정적으로 보유될 수 있도록 하며 모듈을 커넥터 조립체에 삽입하는 동안 그리고 삽입한 후 모두 모듈을 정밀하게 배열할 수 있도록 한다.
특히, 두 개의 셸 반부는 모듈 보유 클립을 각각의 반부 셸에 부착한 후 폐쇄된다. 양호하게는, 모듈 보유 클립이 위치된 상태에서 반부 셸은 접착제에 의해 밀폐된 형상으로 영구적으로 호안 포장(rivet) 또는 연결되거나, 초음파 용접된다. 외부 셸 반부는 통상적으로 직사각 형상을 가지며 카드뮴 EH는 니켈 도금된 알루미늄으로부터 제조될 수 있다. 다르게는, 외부 셸 반부는 도전성 재료로 도금된 중합체 내포 재료로부터 제졸될 수 있다.
비용을 절감하기 위해서, 셸 반부는 금속으로 제조되며, 기계 가공 보다는 (표준 주조 기술을 사용한) 주조가 양호한 제조 방법이다. 주조는 기계 가공보다는 훨씬 저렴한 수단이며, 셸이 두 개의 개별 반부로 주조되는 본 경우에는 특히나 비용 경제적이다.
셸 반부가 중합체 내포 재료로 제조될 때, 비용면에서 사출 성형이 양호한 제조 방법이다. 중합성 재료로부터 성형된 커넥터 사출 성형 제조비는 주조 금속 커넥터 비용의 약 25 %이며 기계 가공된 금속 커넥터 비용의 약 10%이다.
I. 정의
먼저 서언으로서, 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에 사용된 용어들로서 특별히 지칭하지 않는한 단수 형태의 용어라 하더라도 복수의 구성을 포함하고 있음을 분명히 하고자 한다. 예컨대, "와이어" 또는 "와이어 묶음"은 하나 이상의 와이어 또는 와이어 묶음을 지칭하며, "접촉 모듈"은 하나 이상의 접촉 모듈을 지칭한다.
본 발명의 설명에서 특별히 중요한 용어에 대한 정의는 다음과 같다.
"커넥터 셸"이란 용어는 적어도 보호성 외장을 제공하며 필수적인 것은 아니 지만 통상적으로 전자기성 차폐 및 다른 기능을 수행하는 커넥터 조립체의 벽을 지칭한다.
"커넥터 모듈" 또는 "접촉 모듈"이란 용어는 전기 접촉부 또는 단자를 포함하는 조립체를 지칭한다. 통상적으로 조립체는 전기 도전성 접촉부를 서로에 대해 그리고 커넥터 하우징으로부터 분리하는 유전성 재료를 포함한다. 접촉 모듈 조립체는 화학물의 습기가 전기 도전성 접촉부 영역으로 들어가는 것을 방지하도록 설계된 밀봉재를 포함할 수도 있다.
"전기 커텍터"라는 용어는 전기 전도가 발생할 수 있는 경로를 형성하기 위해 다른 디바이스(플러그 또는 리셉터클)과 접촉하게 되는 디바이스(플러그 또는 리셉터클)을 지칭한다.
보유 클립의 일부를 참조할 때 "삽입" 또는 "삽입 형상"이란 용어는 함몰부 또는 오목부로 삽입되거나 또는 커넥터 하우징이나 셸의 구멍을 통해 삽입될 수 있지만, 커넥터 하우징에 대해 스냅-끼워맞춤을 제공하지는 않는 보유 클립의 표면 상의 돌기를 의미하는 것으로 여겨진다.
"선단부"라는 용어는 전기 접촉부가 내부에 수용된 표면 또는 횡단면을 포함하고, 두 개의 커넥터 사이에서 전기 도전성 경로를 형성하기 위해 다른 전기 커넥터의 다른 선단부에 부착된 전기 커넥터의 단부를 지칭한다.
"보유 클립"이란 용어는 일단 커넥터 하우징 내로 삽입되면 커넥터 모듈을 제 위치에서 보유하도록 사용된 보유 디바이스를 지칭한다.
"측면 모서리"라는 용어는 전기 커넥터의 종방향 모서리를 지칭하며, 이들은 선단부 및 후미 단부와 함께 직사각 형상의 커넥터를 형성한다.
보유 클립의 일부를 참조할 때 "스냅-끼워맞춤"이란 용어는 부착점을 제공하는 밀접 끼움될 커넥터 하우징 또는 셸의 표면 상의 형상과 결합하는 보유 클립 표면 상의 형상을 의미하는 것으로 여겨진다.
"후미 단부"라는 용어는 "선단부"에 대향된 전기 커넥터의 단부를 지칭하는 것으로서, 후미 단부는 (커넥터 전기 접촉 소자에서 종단되는) 와이어가 연장되는 단부이다.
II. 커넥터 셸 조립체의 양호한 실시예
각각 본 발명의 분할 셸 및 보유 클립을 사용하는 전기 커넥터 플러그 및 리셉터클의 단면도가 도4에 도시되어 있다. 분할 셸에 있어서, 쌍으로 된 플러그 및 리셉터클 간의 주된 차이는 플러그의 선단 모서리는 리셉터클의 선단 모서리에 끼움되도록 고안된다는 점이다. 보유 클립은 거의 동일하다. 완전 분할 셸 조립체를 포함하는 전기 커넥터 플러그의 확대도가 도3a 및 도3b의 조합에서 도시된다. 도3a는 커넥터 조립체의 상부 반부를 도시하며, 도3b는 커넥터 조립체의 저부 반부를 도시한다. 커넥터 조립체의 상부 반부와 하부 반부와의 차이는 작으며, 주로 외부 보유 셸과 모듈 보유 디바이스 사이의 관계에는 영향을 미치지 않는 커넥터의 내면 상의 모듈 배향(안내 및지지) 형상이다. 이를 고려하면서, 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같은 커넥터 조립체의 상부 반부에 대한 상세한 설명을 시작하기로 한다.
도1a는 커넥터 조립체 상부 반부 셸(100)의 상면(102)을 도시한 투시 상면도이다. 상부 반부 셸(100)은 일반적으로 직사각 형상이고, 선단부(105), 후미 단부(107) 및 측면 모서리(101, 103)를 갖는다. 상면(102)은 개구(104)를 포함하는 리세스 형상부(109)와, 개구(108)를 포함하는 리세스 형상부(110)와, 개구(112, 도시 안됨)를 포함하는 리세스 형상부(106)를 포함한다. 도2a에 도시된 보유 클립(200)의 스냅-끼워맞춤 절곡 탭(204)은 개구(104)를 통과해서 리세스 표면(109)에 놓인다. 보유 클립(200)의 스냅-끼워맞춤 절곡 탭(208)은 개구(108)를 통과해서 리세스 표면(110)에 놓인다. 보유 클립(200)의 탭 삽입체(206)는 (도1a는 도시되지 않았지만 도1b에서 112로 도시된) 개구(112)를 통과하며 결과적으로는 절곡되어 리세스 표면(106)에 놓인다. 이들 세 개의 접촉점은 도1b에 도시된 상부 반부 셸(100)의 저면도에 도시된 상부 반부 셸(100)의 저면(122)에 대해 보유 클립(200)이 적절하게 위치될 수 있도록 한다. 상부 반부 셸(100)의 저면(122)도 보유 클립(200)의 횡단 부재(200)가 놓인 오목 채널(111)을 포함한다. 또한, 상승된 단차부(132, 134)의 리세스 표면(124, 128)은 각각 상부 반부 셸(100)의 각각의 측면 모서리(103, 101)를 따라 접촉 위치를 제공하기 위해 각각 스냅-끼워맞춤 아암(214, 218)과 협동 동작을 한다. 이들 두 개의 스냅-끼워맞춤 접촉 위치는 보유 클립(200)이 상부 반부 셸(100)의 측면 모서리(103, 101)에 대해 경사지는 것을 방지한다. 4 개의 스냅-끼워맞춤 접촉점을 (스냅-끼워맞춤 접촉점을 이용한 보유 클립의 부착후의 위치로 만곡된) 하나의 탭 삽입체에 결합함으로써 보유 클립(200)이 상반부 셸(100)에 대해 적절히 정렬되도록 한다. 또한, 보유 클 립(200)에 인가된 하중은 모듈 보유 아암(210, 212)에 대향되는 보유 클립(200) 모서리(230)가 상반부 셸(100)의 기부면의 오목벽(137)에 얹혀 있을 때 횡단 부재(200)의 전체 길이를 따라 분포된다. 상반부 셸(100) 기부면(122)은 또한 접촉 모듈을 조립 셸 조립체 내로 안내하는 것을 돕고 그 후에 더 상세히 논의될 도4에 도시된 조립체 내에 접촉 모듈을 배치시키는 구조물(117)을 포함한다.
도2a에 도시된 보유 클립(200)을 참고로 하면, 모듈 보유 아암(210, 212)은 횡단 부재(200)로부터 연장하고 도4에 도시된 커넥터 조립체의 내부로 삽입한 후에 (도시되지 않은) 접촉 모듈을 적소에 보유시키는 작용을 한다.
도2a에 도시된 단면 B-B를 통한 모듈 보유 클립의 개략 단면도는 도2b에 제공된다. 이러한 도면은 보유 클립(200) 내에 포함된 다양한 각도 및 반경을 도시한다. 반경(R1, R2, R3)은 (도시되지 않은) 접촉 모듈을 (도3a, 도3b에 도시된 분해도의) 셸 조립체 내로 삽입하기 위한 간극을 제공한다. 각(α)은 도4에 도시된 대로 접촉 모듈을 셸 조립체 내에 적절히 보유할 수 있도록 주의깊게 제어되어야 한다. 각(β)은 보유 클립(200)을 분리 셸 상반부(100) 내로 삽입하기 위한 간극을 제공하고 상반부 셸(100) 내로의 클립(200)의 스냅-끼워맞춤에 기여한다. 각(λ)은 클립(200)의 일부가 삽입되거나 제거될 때 접촉 모듈 상에 걸리는 방식으로 클립 일부가 셸 조립체 내부의 하방에 걸리는 것을 차단시킨다. 단면 B-B에서 스냅-끼워맞춤 아암(218)을 나타내는 단면의 일부는 설명의 간소화를 위해 도시되어 있지 않다.
특히, 대개 약 9°내지 15°범위이고 더 바람직하게는 약 12±1°인 각(α)은 클립(200)이 적절한 재료로부터 제조될 때 보유 클립(200)의 모듈 보유 아암(212)에 대해 스프링 작용을 제공하고 상반부 셸(100)의 기부면(122)에 적절히 부착된다. 보유 클립(200)의 구성 재료는 탄성질을 구비해야 한다. 스프링 작용은 보유 아암(210, 212)이 절곡될 수 있도록 하여, 접촉 모듈을 커넥터 조립체 내로 그후 스프링 후방으로 삽입할 수 있도록 하고, 삽입 후에 접촉 모듈을 적소에 보유시킨다. 이러한 탄성질을 갖는 재료는 일예로 베릴륨 동과 스테인레스강 합금 및 이들 금속 재료와 유사한 기계적 특성을 갖는 보강 소성 재료를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 보유 클립(200)은 스테인레스강 합금으로부터 제조되는 것이 가장 바람직하다.
약 60°내지 70°범위 내에 있는 보유 클립(200)의 각(β)은 분리 셸 상반부(100) 내로의 보유 클립(200)의 삽입을 위한 적절한 간극을 제공하고 각각의 오목면(109, 110)에 대한 스냅-끼워맞춤 탭(204, 208)의 스냅-끼워맞춤에 기여한다. 약 0°내지 10°범위 내에 있는 보유 클립(200)의 각(γ)은 보유 클립(200)을 오목 채널(111) 내의 적절한 고정 장소에 보유시키는 데 적절하여 보유 클립(200)은 도3a 및 도3b에서 확대도로 도시된 셸 조립체 내로의 접촉 모듈의 삽입을 방해하지 않는다.
단면 B-B에 도시된 것과 실제 동일한 개략 단면도는 접촉 모듈 보유 아암(210) 및 예비 절곡 탭(204)을 통한 단면으로 그려질 수 있다.
도2c는 각각의 승강 단계(132, 134)에서 오목면(124, 128) 상에 얹혀 있는 스냅-끼워맞춤 아암(214, 218)을 강조한 보유 클립(200)의 정면도이다. 도2d는 스냅-끼워맞춤 접촉 레버 아암(211)을 형성하도록 스냅-끼워맞춤 아암(214)의 외측부를 따른 굴곡부(222)의 세부를 도시한 것이다. 이러한 굴곡부(222)는 한 세트의 스냅-끼워맞춤 접촉점을 제공한다. 제1 접촉점은 스냅-끼워맞춤 아암(214)의 수평부(216)가 상반부 셸(100)의 기부면(122) 또는 내부 상의 오목면(124)에 대해 얹혀져 있는 곳에서 발생하고, 제2 접촉점은 스냅-끼워맞춤 아암(214)의 레버 아암(211)이 측면 모서리(101) 상의 (도시되지 않은) 오목면에 대해 얹혀져 있는 곳에서 발생한다. 도2d는 보유 클립의 치수에 좌우되는 반경 (R4)과 대개 약 7°내지 15°범위 내에 있는 각(λ)를 도시한다. 각(λ)과 반경 (R4)은 전술된 대로 상반부 셸(100)의 모서리측(101, 103)을 따른 스냅-끼워맞춤 접촉에 기여한다.
보유 클립(200)의 표면(219)이 상반부 셸(100)의 내부면(122)에 인접 배치될 때, 예비 절곡 탭(204, 208)은 상반부 셸(100) 내의 각각의 개구(104, 108)을 통한 위치로 미끄러질 수 있고, 상반부 셸(100)의 외부면(102) 상의 각각의 오목면(109, 110)에 대해 얹혀질 수 있게 된다. 예비 절곡 탭(204, 208)이 위치 내로 활주할 때, 삽입체 탭(206)은 상반부 셸(100)의 외부면(102)을 통해 연장되도록 상반부 셸(100) 내의 개구(112)를 통해 삽입된다. 이는 3 개의 점의 정렬과 커넥터 조립체의 선행 모서리(105)로부터 말단 모서리(107) 방향으로 보유 클립(200)의 상반부 셸(100)로의 견고한 부착을 제공한다. 커넥터의 측면 모서리(101, 103)에 대한 상반부 셸(100)의 내부면(122)에 대해 보유 클립(200)을 정렬시키고 고정하는 제2 쌍 의 스냅-끼워맞춤 접촉점은 그후 위치에 스냅 결합된다. 제2 쌍의 스냅-끼워맞춤 접촉점은 기부 내부면(122) 상의 오목 채널(111)에 대한 위치 내에 스냅 결합되는 스냅-끼워맞춤 아암(214, 218)의 형태이다. 제1 스냅-끼워맞춤 접촉은 스냅-끼워맞춤 아암(214)의 수평부(216)가 채널(111)의 오목면(124)에 대해 얹혀 있고, 만곡부(211)가 측면 모서리(103) 상의 (도시되지 않은) 오목면에 대해 얹혀 있는 곳에서 발생된다. 제2 스냅-끼워맞춤 접촉은 스냅-끼워맞춤 아암(218)의 수평부(215)가 채널(111)의 오목면(128)에 대해 얹혀 있고, 만곡부(213)가 측면 모서리(105) 상의 오목면(130)에 대해 얹혀 있는 곳에서 발생된다. 제2 쌍의 스냅-끼워맞춤 접촉점의 스냅-끼워맞춤에 이어, 삽입체 탭(206)은 오목 구역(106)에 대해 얹혀지도록 상반부 셸(100)의 외부면(102)에 대한 장소로 절곡된다. 최종 결과는 클립을 상반부 셸(100) 내에 정렬 및 고정시키는 보유 클립(200)의 5 개 지점의 위치 설정이다.
전술된 바람직한 실시예 셸과 클립 조립체의 하나는 도1a, 도1b, 도2a, 도2b 및 도2c에 대해 다음의 치수를 갖는다. 선행 모서리(105)로부터 말단 모서리(107)로의 상반부 셸(100)의 길이는 약 1.5인치이다. 가장 넓은 치수에서의 측면 모서리(101)로부터 측면 모서리(103)로의 상반부 셸의 폭은 약 3인치이다. 대응 보유 클립은 스냅-끼워맞춤 아암(214)의 만곡 아암(211)으로부터 스냅-끼워맞춤 아암(218)의 만곡 아암(213)으로 약 2.5인치의 폭을 갖고, 만곡 탭(204, 208)의 선행 모서리로부터 모듈 보유 아암(210, 212)의 말단 모서리 까지 약 2.5인치의 길이를 갖는다.
보유 클립의 반부 셸로의 위치 설정 및 부착에 관한 동일 설명은 기부 보유 클립 및 하반부 셸에 대해서도 적용될 수 있다.
도3a 및 도3b는 조합하여 하나의 커넥터 조립체의 분해도를 제공한다. 도3a는 조립체의 상반부(300)를 나타내고 도3b는 조립체의 하반부(320)를 나타낸다. 상반부 셸(100)의 외부면(102)과 하반부 셸(301)의 외부면(302)은 적절한 경계 전기 접촉점을 포함한 2 개의 커넥터 조립체, 플러그 및 리셉터클이 결합될 때 적절한 전기 결합을 제공하는 데 필요한 (도시되지 않은) 접촉 모듈의 적어도 일부가 그 외부로 둘러싸는 보호 커넥터 조립체를 제공한다.
도3a는 상반부 셸(100)을 도시한 조립체의 상반부(300)를 도시하고, 외부 상부면(102), 내부 하부면(122), 선단부(105), 후미 단부(107) 및 측면 모서리(101, 103)를 도시한다. 외부 상부면(102)은 보유 클립(200)의 각각의 탭(206, 204, 208)과 접촉하는 오목 구역(106, 109, 110)을 도시한다. 보유 클립(200)의 스냅 결합 아암(218)의 일부와 접촉하는 측면 엣지(103)를 따른 오목 영역(130)이 또한 도3a에 도시되어 있다. 상부 보유 클립(200)의 도면은 상부 셸 절반부(100)의 하부면(122)에 부착되는 상부 면(220)을 도시한다. 상부 보유 클립(200)은 상부 셸 절반부(100) 내로 스냅 결합되는 미리 굽혀진 탭(204, 208)을 포함하며, 이들 미리 굽혀진 탭 중 하나(204) 만이 도시되어 있다. 상부 보유 클립(200)은 상부 셸 절반부(100)에 스냅 결합된 아암(214, 218)을 스냅 결합하며, 스냅 결합 아암들 중 하나(218) 만이 상세히 도시되어 있다. 스냅 결합 아암(218)은 측면 엣지(103)를 따라 요부 영역(130)에 대해 접촉하는 레버 아암(213) 및 굽힘부(224)를 포함한다. 스냅 결합 아암(214)은 등가의 기능 요소들을 포함한다. 상부 보유 클립(200)은 두 개의 모듈 보유 아암(210, 212)을 포함한다.
도3b는 외부의 하부면(302)과, 내부의 상부면(322)과, 선단부(325)와, 후미 단부(327)와, 측면 엣지(321, 323)를 갖는 하부 셸 절반부(301)를 포함하는, 조립체의 하부 절반부(320)를 도시한다. 내부의 상부면(322)은 도시된 (대응 보유 클립(350)의 미리 굽혀진 탭(358)의 삽입을 위한) 개구(308) 및 (미리 굽혀진 탭(354)의 삽입을 위한) 개구(304)와, 도시되지 않은 (인서트 탭(536)의 삽입을 위한) 제3 개구를 포함한다. 횡방향으로 하부 셸(301) 절반부의 상부면(322)을 가로지르는 오목 채널(311)과, 오목 계단부(332, 334)와, 측면 엣지(323) 상의 오목 외부 영역(330)이 또한 도3b에 도시되어 있다. 셸 및 클립 조립체 내로 삽입되는 (도시되지 않은) 접촉 모듈을 안내하고 위치설정하기 위해, 한 쌍의 보강 바아(317, 319)가 종방향으로 상부면(322)을 따라 연장된다. 하부 셸 절반부(320)는 하부 보유 클립(350)과 협동한다. 하부 보유 클립(350)은 하부 셸 절반부(320)의 내부의 상부면(322)의 하부 오목 채널(311)을 따라 부착된 하부면(380)을 포함한다. 하부 보유 클립(350)은 개구(304, 308)를 통해 하부 셸 절반부(320) 내로 각각 스냅 결합되는 미리 굽혀진 탭(354, 358)을 포함한다. 하부 보유 클립(350)은 내부면(3220 상에 (도시되지 않은) 개구를 통해 삽입되는 인서트 탭(356)을 또한 도시한다. 또한, 하부 보유 클립(350)은, 오목 계단부(334, 332)에 대해 하부 셸 절반부(320)에 각각 스냅 결합되는 스냅 결합 아암(374, 378)을 도시한다. 스냅 결합 아암(374)은 측면 엣지(323)를 따라 오목 영역(330)에 대해 접촉하는 레버 아 암(371) 및 굽힘부(382)를 도시한다. 스냅 결합 아암(378)은 측면 엣지(321)를 따라 (도시되지 않은) 오목 영역에 대해 접촉하는 레버 아암(373) 및 굽힘부(384)를 도시한다. 하부 보유 클립(350)은 또한 두 개의 모듈 보유 아암(360, 362)을 도시한다.
상부 셸 절반부(100)로 상부 보유 클립(200)의 부착 및 하부 셸 절반부(320)로 하부 보유 클립(350)의 부착 후, 조립체의 상부 절반부(300) 및 하부 절반부(320)는 양호하게는 리벳팅에 의해 서로 연결된다. 리벳팅 위치는 도1a의 위치(113a 내지 113d)에 도시된다. 리벳팅 위치는 도3b의 위치(313b, 313d, 313e)(313a는 도시되지 않음)에 도시된다.
도4는 플러그(420) 및 리셉터클(430)을 포함하는 전체 전기 접속부(400)의 단면도이다. 플러그(420)는 상부 셸 절반부(421)를 포함하며, 모듈 보유 아암(425)을 갖는 상부 보유 클립(423)과 협력한다. 플러그(420)는 하부 셸 절반부(422)를 또한 포함하며, 모듈 보유 아암(426)을 갖는 하부 보유 클립(424)과 협력한다. 전기 접촉점(430)을 갖는 접촉점 모듈(428)은 보유 클립(423, 424)에 의해 보유되는 것으로 도시된다. 리셉터클(430)은 상부 셸 절반부(431)를 포함하며, 모듈 보유 아암(435)을 갖는 상부 보유 클립(433)과 협력한다. 리셉터클(430)은 하부 셸 절반부(432)를 또한 포함하며, 모듈 보유 아암(436)을 갖는 하부 보유 클립(434)과 협력한다. 전기 접촉점(440)을 갖는 접촉 모듈(438)은 보유 클립(433, 434)에 의해 보유되는 것으로 도시된다.
III. 양호한 실시예의 커넥터 조립체 조립 방법
모듈 보유 클립이 각각 부착된 두 개의 셸 절반부를 사용함으로써, 전기 커넥터 조립체를 제조하는 특정 방법이 제시된다. 그 방법은 다음과 같다.
도1a, 1b 및 2a를 참조하면,
a) 보유 클립(200)은 셸 절반부(100)의 내부면(122)에 다음과 같이 부착된다.
i) 셸 절반부(100)의 내부면(122)으로부터 개구(104, 108)를 통해 미리 굽혀진 탭(204, 208)을 삽입하고, 그 후 즉시 셸 절반부(100)의 내부면(122) 상에 위치된 개구(112)를 통해 삽입 탭(206)을 삽입한다.
ii) 미리 굽혀진 탭(204, 208)을 삽입하면서, 보유 클립(200)의 바닥면(219)이 셸 절반부(100)의 내부면(122) 상의 오목 채널(111)과 접촉하여 위치된다. 보유 클립(200)의 바닥면(219)과 가로 부재(220) 사이의 접촉은 오목 채널(111)의 전체 길이를 연장한다.
iii) 스냅 결합 아암(218, 314)의 바닥면(219)은 계단부(128, 124)의 오목면과 각각 접하여 위치되고 위치에 스냅 결합되어 스냅 결합 아암(218)의 수평부(215)가 채널(111)의 오목면(128)에 대해 놓이며, 굽힘부(213)는 측면 엣지(105)상의 오목면(130)에 대해 놓인다. 기본적으로 동시에, 굽힘부(211)는 측면 엣지(101) 상의 (도시되지 않음) 오목면에 대해 놓이며, 스냅 결합 아암(214)의 수평부(216)는 채널(111)의 오목면(124)에 대해 놓인다.
b) 인서트 탭(206)은 위로 굽혀져서 셸 절반부(100)의 외부 상부면 상의 오목 영역(106)과 접하게 된다.
도3a 및 도3b를 참조하면,
c) 셸 절반부 및 보유 클립을 참조한 상기 단계 a) 및 c)에서 기술된 공정이, 조립체의 상부 절반부(300)에 대해 한 번 그리고 조립체의 하부 절반부(320)에 대해 한 번, 두 번 수행된다.
d) 조립체의 상부 절반부(300)는 조립체의 바닥 절반부(320)와 접하게 되어 상부 절반부(300)의 하부 내부면(122)의 부분이 바닥 절반부(320)의 상부 내부면(301)과 접함으로써, 정렬된 장방형 커넥터 외부 하우징이 형성된다.
e) 조립체 상부 절반부(300)가 조립체 하부 절반부(320)에 체결된다.
양호하게는, 조립체 하부 절반부(320)에 대한 조립체 상부 절반부(300) 부착은 리벳팅과 같은 영구 수단에 의한다. 납땜, 접착 부착, 나사와 같은 다른 영구 그리고 비영구 연결 수단이 또한 사용될 수도 있다.
이러한 커넥터 조립체의 특정 장점은, 1) 분할된 셸 조립체를 커넥터 내에 보유 클립과 정확하게 정렬하는 다섯 지점 접촉 정렬이, 두 개의 커넥터 인터페이스가 연결될 때 신뢰성 있는 전기 접속 및 내부에 삽입된 접촉점 모듈의 접촉점면의 인테피이싱의 솔리드 평행 정렬을 보장하는 점과, 2) 보유 클립 강제 부하는 보유 클립의 전체 가로 부재에 대해 확장(보유 클립의 엣지는 셸 절반부 내의 오목 벽 면에 대해 놓인다)는 점과, 3) 접촉 모듈의 삽입을 방해하는 조립체 내부의 노출된 돌출부가 없어서 접촉 모듈의 계면의 스캘부(interfacial scal portion)의 파열 가능성을 감소시킨다는 점과, 4) 일단 커넥터가 완전히 조립되면, 보유 클립은 내부 하우징면과 접촉함으로써 하우징의 내부의 위치로 로킹되어, 하나 또는 모든 탭(미리 굽혀진 탭 및 인서트 탭)이 어떤 이유로 파손되면, 커넥터는 하우징 내의 전기 부품의 이동 없이 기능적으로 보유될 것이라는 점이다.
IV. 양호한 실시예의 커넥터 조립체용 구조 재료
앞에서 설명한 것처럼, 커넥터의 외부쉘의 두 개의 반부들은 필요한 형상으로 가공 또는 주조될 수 있는 대개는 알루미늄인 금속으로 제조될 수 있다. 주조가 바람직한데, 그 이유는 분리식 쉘 구조가 간단한 주형을 사용할 수 있게 해주고 주조 비용이 가공 비용보다 싸기 때문이다.
또한, 커넥터의 외부쉘의 두 개의 반부들은 중합체 함유 재료로 제조될 수도 있다. 중합체 함유 재료를 사용하면, 커넥터의 부식 저항이 더 커지고 제조 비용이 적게 들며 공구의 수명을 연장시켜주는 장점을 제공한다. 중합체 재료로부터 제조하는 양호한 방법은 사출성형이다. 양호한 실시예에서, 데이터가 연속적으로 제공되는 커넥터 조립체의 반부 쉘들은 표준 플라스틱 사출성형 기술을 이용하여 사출성형 된다. 사출성형용 중합체 함유 재료에는 Ultem(등록상표) (폴리에텔이미드) P/N RTP 2199 X 79499(30 내지 40 중량퍼센트로 유리 강화됨) 또는 Ultem(등록상표) P/N RTP 2199 X 79498B (12 중량퍼센트의 니켈 코팅 탄소 섬유로 강화됨)이 있다.
중합체 함유 재료들이 최종 사용자의 사양을 만족하는 커넥터 외부쉘을 제조할 수만 있다면 이들을 제조하는 데 여러 종류의 중합체 함유 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 커넥터는 다양한 항공기 용도에 사용된다. 이들 용도에 적용할 수 있는 사양은 EMI/RFI/ESD(전자기 간섭/무선 주파수 간섭/정전기 방 전) 보호 기능을 필요로 한다. 또한, 커넥터는 MIL-C-3899 및 ARINC(항공무선협회) 사양 600에 기재된 것처럼 신뢰성 있는 낮은 임피던스 경로를 가져야 한다. 이들 요건의 결과로, 커넥터들은 차폐 접지 성능에 대한 시험을 받는다. 이들 요건을 만족시키기 위하여, 커넥터를 제조하는 데 사용된 중합체 함유 재료는 정전기 방전을 도와주는 다소의 전도성을 제공하기도 하며, 대개 제품에 전도성을 부여하는 수단은 수용가능한 정전기 방전률을 제공하도록 표면을 전도성 재료로 도금하는 것이다. 전도성을 증가시키는 한가지 양호한 방법은 유리, 탄소 또는 그래파이트 섬유 등의 섬유 재료를 중합체 재료에 첨가하는 것이며, 여기서 충전 재료 전도성을 부과하도록 전도성 재료를 함유하거나 전도성 재료로 코팅된다.
또한, 몇몇 커넥터 사양들은 적어도 커넥터의 외부가 EMI/RFI 보호 기능을 제공할 것을 필요로 하거나, 많은 경우에 상기 보호 기능을 제공하는 것이 바람직하다. 중합체 함유 재료가 이러한 보호 기능을 제공하지 못하는 경우에, 보호 재료의 층 또는 코팅이 커넥터의 외부 표면에 제공된다. 양호한 보호 코팅중 한가지는 니켈인데, 이는 알루미늄 커넥터 쉘의 외부에 걸쳐 도포되며 중합체 함유 재료의 외부 표면 위에 도포될 수 있다. 니켈 도금된 중합체 재료의 장점은 알루미늄 쉘의 니켈 코팅으로부터 얻어지는 종류인 갈바니 결합을 설정하지 않고 경량의 커넥터 쉘을 제공할 수 있다는 것이다.
몇몇 커넥터 사양들은 커넥터가 화염 지연되고 염분 분사 부식에 대하여 저항할 것을 필요로 하고, 많은 경우에 이러한 요건이 바람직하다. 다양한 중합체 재료가 염분 분사 분식에 대하여 저항하지만, 일부 또는 많은 경우에 중합체 재료 는 그 자체의 특성을 고려하여 선택되어야 한다. 대부분의 경우에, 중합체 재료들은 자연적으로 화염 지연을 갖지 않으며, 화염 지연 첨가제를 사용할 필요가 있다.
또한, 보유 클립을 포함하는 커넥터 조립체는 특정 기계적 하중 하에 위치한 커넥터 조립체가 커넥터의 반부들 사이의 환경적 밀봉 손실을 일으킬 수 있는 상태에서 손상되지 않도록 시험된다.
중합체 함유 재료의 기계적 특성을 증진시키기 위해서는 유리 섬유, 유리 입자, 탄소 섬유, 탄소 입자, 그래파이트 섬유, 그래파이트 입자 및 이들의 혼합물 등의 충전 재료를 첨가하는 것이 보편적이지만, 이들 재료에 제한되지는 않는다.
커넥터 조립체에 필요한 편향 요건은 커넥터의 외부쉘용 제조 재료로서 알루미늄을 선택할 때 주요 결정 인자중 하나이다. 중합체 함유 재료로부터 하우징 또는 쉘 외부의 단일 편을 갖는 커넥터 조립체를 제조하기 위한 종래의 시도는 성공적이지 못했는데, 그 이유는 제조된 커넥터 조립체가 편향 요건을 만족시키지 못했기 때문이다. 그러나, 본 출원인은 본 발명의 커넥터의 분리식 쉘 구조와 보유 클립 구조로 된 2개 부분이 새로운 중합체 함유 재료를 사용하여 수용가능한 편향 특성을 갖는 커넥터를 제조할 수 있는 제조 기술을 가능하게 한다는 것을 알게 되었다. 대개, 이러한 중합체 함유 재료는 매우 높은 온도 성능을 제공하는 섬유 충전 공학용 플라스틱 재료들이며, 이들은 적절한 충전 재료를 첨가함으로써 전도성 및 화염 지연 특성을 갖고 제조될 수 있다.
아래의 표 1은 알루미늄 및 두가지의 양호한 공학용 플라스틱으로부터 제조된 본 발명의 분리식 쉘 커넥터의 양호한 실시예에 대한 비교 편향 시험 데이터를 도시한다. 도5a 및 도5b는 편향 시험중에 커넥터 조립체에 부하를 인가하여 편향 정도를 측정하는 방법을 도시한다.
도5a 및 도5b에서, 커넥터 조립체(500)는 상부 반부 쉘(510) 및 하부 반부 쉘(520)과 상부 보유 클립(504) 및 하부 보유 클립(506)을 갖는다. 편향 부하(502)는 상부 보유 클립(504)의 전연부(515)와 하부 보유 클립(506)의 전연부(517)에 인가된다. 이렇게 해서 생기는 편향(523)은 커넥터(500)의 후연부(507)에 있는 지점(521)에서 측정된다. 편향 부하(502)는 보유 클립(504, 506)의 전연부(515, 517) 각각에 부하를 인가하도록 구성된 고정구(도시 생략)와 합체된 인스트론(Instron, 4202)을 사용하여 인가되었다. 편향(523)의 양은 반부 쉘(510)의 중심에 있는 지점(521)에 위치한 볼에 연결된 미튜토요(Mitutoyo) 다이얼 지시기 513-212를 사용하여 측정했다.
인가된 최대 편향 부하(502)는 890 N (200 lbs) 이었으며, 전연부(515, 517)의 부하 인가 표면 전체에 균일하게 인가되었다. 인스트론 헤드의 이송 속도는 분당 0.5 mm (0.02 inch) 이었다.
[표 1]
알루미늄과 중합체 함유 커넥터 조립체에서
여러 부하 상태에서의 조립체의 편향을 측정한 비교 데이터
알루미늄쉘 #1 알루미늄쉘 #2 RTP#1쉘 #1 RTP#1쉘 #2 RTP#2쉘 #1 RTP#2쉘 #2
L D L D L D L D L D L D
50 1.0 50 2.5 50 1.4 50 2.5 50 2.6 50 3.5
100 2.5 100 3.8 100.9 2.7 100 3.5 100 3.5 100 5.3
150 3.8 150 4.9 150 4.1 150 5.5 150 4.2 150 7.6
200 5.0 200 5.7 200 5.7 200 7.5 200 5.4 200 9.9
150 4.4 150 5.1 150 4.7 150 6.6 150 5.2 *
100 3.7 100 4.6 100 3.6 100 5.2 100 3.9 *
50 2.8 50 3.2 50 2.3 50 3.5 50 3.0 *
여기서, L = 인가된 부하(lbs), D = 편향량(inch x 10-3)
여기서, RTP#1은 RTP 2199 X 79498B이며, 이는 니켈 코팅 탄소 섬유를 25 중량퍼센트 함유하는 폴리에텔이미드(PEI)(Ultem 등록상표, 타입 B, 제너럴 일렉트릭)이고, 미네소타주 위노나 소재의 RTP 캄파니로부터 입수할 수 있다.
여기서, RTP#2는 RTP 2199 X 79498A이며, 이는 니켈 코팅 탄소 섬유를 40 중량퍼센트 함유하는 폴리에텔이미드(PEI)(Ultem 등록상표, 타입 B, 제너럴 일렉트릭)이고, 미네소타주 위노나 소재의 RTP 캄파니로부터 입수할 수 있다.
*클립 보유기 채널을 따른 분리로 인해 샘플이 파괴되었기 때문에 시험은 중단되었다. 샘플 착색에 있어서 줄무늬가 나타났고, 이는 부적절하게 성형된 샘플을 표시할 수 있다.
이 데이터는 평가된 섬유 충전형 폴리에테르이미드 커넥터 조립체 샘플이 알루미늄 커넥터 조립체 샘플에 대해 얻어진 것과 대체로 동등한 변형 특성을 제공할 수 있음을 나타낸다. 관찰된 변형량은 약 12×10-3 인치(30.5×10-3 cm) 미만의 범위 내에 있는 허용 한계치 아래에 있었다.
아래의 표2는 약 40 중량%의 유리 섬유가 함유(충전)된 폴리에테르이미드[울템(Ultem; 등록상표) 타입 "C", 제너럴 일렉트릭]이고 미국 미네소타주 위노나 소재의 RTP 캄파니로부터 입수 가능한 RTP2199X79499로부터 제조된 본 발명의 양호한 실시예인 분할 셸 커넥터에 대한 각각의 시험 데이터를 나타낸다. 사용된 시험 방법은 도5a 및 도5b를 참조하여 전술된 것과 동일하였다.
[표 2]
RTP2199X79499로부터 제조된 분할 셸 커넥터 조립체의 변형에 대한 각각의 데이터
커넥터 조립체 #1 커넥터조립체 #2 커넥터 조립체 #3 커넥터 조립체#4 커넥터 조립체 #5
L D L D L D L D L D
50 0.5 50 3.4 50 2.0 50 3.4 50 3.4
100 1.4 100 5.6 100.9 3.3 100 4.4 100 4.8
150 2.2 150 8.0 150 5.1 150 6.4 150 6.8
200 2.5 200 10.5 200 7.0 200 8.1 200 9.0
150 2.5* 150 9.2 150 5.7 150 6.9 150 7.6
100 2.5* 100 7.5 100 4.6 100 5.5 100 6.3
50 2.5* 50 5.6 50 3.1 50 4.0 50 4.6
* 다이얼 표시기가 그 위치에 고정되었다. 상기 표2에서의 다른 데이터와의 비교는 상기 표2의 커넥터 조립체 #1에 대한 모든 데이터가 의심스러움을 나타낸다. 여기서, L = 인가된 하중(lbs) 및 D = 변형(×10-3 인치)이다.
200 psi의 인가된 하중에서의 커넥터 조립체 #2 내지 #5에 대한 변형 데이터는 샘플에 따라 약 7.0×10-3과 10.5×10-3 인치 사이(17.8×10-3 cm와 26.7×10-3 cm 사이)에서 다소 변화하지만, 이들 모든 데이터는 [약 12×10-3 인치(30.5×10-3 cm) 미만인] 허용 범위 내에 있다.
당해 기술분야에서의 숙련자는 본 발명의 분할 셸 커넥터 조립체를 제조하기 위하여 동등한 엔지니어링 플라스틱을 사용할 수 있으며, 본 출원인은 본 명세서에서 구체적으로 설명된 것에 사용될 수 있는 중합체 재료의 기재로 제한하려는 것은 아니다.
보유 클립은 고강도 구리 합금 또는 스테인레스강과 실질적으로 동등한 기계적 성질을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 일반적으로, 보유 클립 재료는 적어도 분할 셸 하우징 재료만큼 낮은 변형을 나타내어야 한다.
전술된 양호한 실시예는 본 발명의 범주를 제한하려는 것이 아니며, 당해 기술분야의 숙련자는 본 기재에 비추어 이하에 청구된 본 발명의 주제에 대응하는 실시예를 확장시킬 수 있다.

Claims (27)

  1. 커넥터 하우징을 형성하도록 함께 결합되는 2개의 반부 셸을 포함하는 전기 커넥터 조립체이며,
    상기 결합 이전에, 각각의 반부 셸은 최소 3개의 접촉점들에 의해 상기 반부 셸 내에 위치되어 부착된 모듈 보유 장치를 구비하며,
    상기 접촉점들 중 적어도 2개는 스냅-끼워맞춤 부착부인 전기 커넥터 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 5개의 접촉점들이 있으며, 상기 접촉점들 중 적어도 4개는 스냅-끼워맞춤 부착부인 전기 커넥터 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접촉점들 중 하나는 상기 반부 셸 내의 개구를 통과하는 삽입체를 포함하며, 상기 적어도 2개의 스냅-끼워맞춤 부착부들은 상기 반부 셸 내의 개구를 각각 통과하는 미리 절곡된 삽입체인 전기 커넥터 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 반부 셸 내의 개구를 통과하지 않는 2개의 추가 스냅-끼워맞춤 부착점을 포함하는 전기 커넥터 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 3개의 접촉점들은 상기 모듈 보유 장치를 상기 커넥터의 전방 모서리 및 후방 모서리에 대하여 정렬시키는 전기 커넥터 조립체.
  6. 제2항에 있어서, 상기 4개의 스냅-끼워맞춤 부착점들 중 2개는 모듈 보유 장치를 상기 커넥터의 측면 모서리에 대하여 정렬시키는 전기 커넥터 조립체.
  7. 보유 클립이 부착된 반부 쉘을 포함하고,
    상기 반부 쉘은 이 쉘의 내부로부터 외부를 통과하는 적어도 2개의 개구를 구비하고, 상기 보유 클립은 상기 적어도 2개의 개구를 통과하는 미리 굴곡된 적어도 2개의 탭을 구비하여 상기 보유 클립이 상기 반부 쉘의 내부 표면에 대해 안착되도록 스냅-끼워맞춤되는 전기 커넥터 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 반부 쉘은 내부 표면을 따르는 오목 채널을 구비하고, 상기 보유 클립의 주 표면은 상기 오목 채널 표면 상에 안착하는 전기 커넥터 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 반부 쉘은 적어도 2개의 홈진 영역을 각각 갖는 적어도 2개의 표면이 구비되는 적어도 2개의 단차진 구성을 갖고, 상기 보유 클립은 홈진 영역을 갖는 적어도 2개의 단차진 구성과 스냅-끼워맞춤되는 대응 레버 아암을 구비하는 전기 커넥터 조립체.
  10. 전기 커넥터 하우징과 조합하여 사용되는 접촉 모듈 보유 클립에 있어서,
    상기 클립은 각 모서리를 따라 단차를 형성하도록 굴곡된 2개의 대향 모서리를 갖는 주 표면을 구비하고, 이 주 표면은 또한 상기 굴곡된 양 모서리에 인접한 제3 모서리로부터 연장하는 적어도 2개의 미리 굴곡된 탭을 구비하는 접촉 모듈 보유 클립.
  11. 전기 커넥터 조립체를 조립하기 위한 방법이며,
    반부 쉘인 커넥터 하우징부의 내부 표면과 접촉하는 모듈 보유 클립을 스냅-끼워맞춤하면서 동시에 돌출부를 상기 반부 쉘을 통해 상기 보유 클립 표면으로부터 제1 개구로 삽입시키는 단계와,
    상기 돌출부를 반부 쉘의 외부 표면에 기계적으로 고정시키는 단계와,
    각 반부 쉘의 내부 표면에 모듈 보유 장치를 갖는 조립체 하우징을 형성하도록 양 반부 쉘을 상호 결합시키는 단계를 포함하는 전기 커넥터 조립 방법.
  12. 제11항에 상기 스냅-끼워맞춤은 적어도 4개의 스냅-끼워맞춤 접촉점을 구비하는 전기 커넥터 조립 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 4개의 스냅-끼워맞춤 접촉점 중의 2개는 모듈 보유 클립의 모서리로부터 연장하는 미리 굴곡된 탭을 포함하고, 상기 2개의 미리 굴곡된 탭 중의 하나는 상기 반부 쉘의 제2 개구를 통과하는 위치로 활주하고 상기 2개의 미리 굴곡된 탭 중의 다른 하나는 상기 반부 쉘 내의 제3 개구를 통과하는 위치로 활주하고, 상기 미리 굴곡된 탭의 각각은 상기 반부 쉘의 외부 상의 홈진 표면에 대해 안착하게 되는 전기 커넥터 조립 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 반부 쉘 내의 상기 제1 구멍을 통해 삽입되는 사실상 직선의 탭인 전기 커넥터 조립 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 4개의 스냅-끼워맞춤 접촉점의 나머지 2개의 각각은 돌출부 위로 스냅체결가능한 굴곡된 아암을 구비하고, 상기 돌출부의 적어도 일부는 상기 반부 쉘의 내부 표면상에 위치하는 전기 커넥터 조립 방법.
  16. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 반부 쉘은 중합체 함유 재료로 제조되는 전기 커넥터 조립체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 중합체 함유 재료는 유리 섬유, 유리 미립자, 탄소 섬유, 탄소 미립자, 흑연 섬유, 흑연 미립자 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 충전 재료를 함유하는 전기 커넥터 조립체.
  18. 제17항에 있어서, 상기 충전 재료는 상기 중합체 함유 재료가 전도성을 갖도록 전도성 재료를 함유하거나 전도성 재료로 코팅되어 전도성이 중합체 함유 재료에 부여되는 전기 커넥터 조립체.
  19. 제16항에 있어서, 외부 표면에 도포된 코팅을 갖고, 상기 코팅은 전자기 간섭 또는 무선파 간섭 또는 이들의 조합으로부터의 보호 기능을 제공하는 전기 커넥터 조립체.
  20. 제16항에 있어서, 상기 중합체 함유 재료는 화염 지연 첨가제를 함유하는 전기 커넥터 조립체.
  21. 제19항에 있어서, 상기 중합체 함유 재료는 화염 지연 첨가제를 함유하는 전기 커넥터 조립체.
  22. 제16항에 있어서, 상기 반부 쉘은 사출 성형되는 전기 커넥터 조립체.
  23. 커넥터 하우징을 형성하기 위해 상호 결합되는 2개의 반부 쉘을 구비하고,
    상기 반부 쉘은 보강 충전 재료를 함유하는 중합체 함유 재료로 제조되는 전기 커넥터 조립체.
  24. 제23항에 있어서, 상기 보강 충전 재료는 상기 반부 쉘에 전도성을 부여하는 전기 커넥터 조립체.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 반부 쉘의 외부 표면에는 전자기 간섭 또는 무선파 간섭 또는 그 조합으로부터의 보호 기능을 제공하는 코팅이 구비되는 전기 커넥터 조립체.
  26. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 중합체 함유 재료는 화염 지연 첨가제를 함유하는 전기 커넥터 조립체.
  27. 제25항에 있어서, 상기 중합체 함유 재료는 화염 지연 첨가제를 함유하는 전기 커넥터 조립체.
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