KR101124668B1

KR101124668B1 - 사각프레임을 구비한 양방향 플러그

Info

Publication number: KR101124668B1
Application number: KR20100003761A
Authority: KR
Inventors: 조성빈
Original assignee: 주식회사 크리어전자
Priority date: 2010-01-12
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2012-03-20
Also published as: US20120276760A1; KR20110084344A; US9065231B2

Abstract

본 발명은 플러그를 접속포트에 어느 방향으로 삽입하더라도 플러그의 접속단자가 접속포트의 접속핀에 단락(short) 없이 접속되는 양방향 플러그에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접속포트의 내면에 접촉지지되는 사각프레임을 구비하여 플러그가 우발적인 충격에 의해 접속포트에서 쉽게 분리되지 않도록 강력하게 삽입결합되고, 접속단자는 접속핀에 큰 무리 없이 장기간 안정적으로 접속되는 양방향 플러그에 관한 것이다.
본 발명에 따른 사각프레임을 구비한 양방향 플러그는 접속포트에 삽입되어 외면이 접속포트의 내면에 접촉지지되는 사각프레임; 상기 사각프레임의 내측 중앙에 배열되는 하드(hard) 기판; 상기 기판 양면에 각각 대칭된 방향으로 배열구비된 네 접속단자(V, D+, D-, G);를 포함하여 이루어져, 방향에 무관하게 접속포트에 삽입되더라도 상기 기판 일면에 구비된 네 접속단자는 각각 상기 접속포트에 구비된 네 접지핀에 접속되고, 타면에 구비된 네 접속단자는 상기 접속포트에 구비된 텐션접지핀에 비접촉되어 단락(Short) 없이 접속 가능한 사각프레임을 구비한 양방향 플러그이다.

Description

사각프레임을 구비한 양방향 플러그{Dual side free contactable Plug}

본 발명은 플러그를 접속포트에 어느 방향으로 삽입하더라도 플러그의 접속단자가 접속포트의 접속핀에 단락(short) 없이 접속되는 양방향 플러그에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접속포트의 내면에 접촉지지되는 사각프레임을 구비하여 플러그가 우발적인 충격에 의해 접속포트에서 쉽게 분리되지 않도록 강력하게 삽입결합되고, 접속단자는 접속핀에 큰 무리 없이 장기간 안정적으로 접속되는 양방향 플러그에 관한 것이다.

PC, MP3, PDA, 디지털카메라, 휴대폰 등과 같은 다양한 통신기기가 출시되고 있다. 그리고 이러한 통신기기 간의 데이터 통신이 많아지고 있다.

통신기기 간의 데이터 통신을 위해 통신기기에는 접속포트가 구비되고, 양단에 접속포트에 삽입접속되는 플러그를 구비한 케이블이 통신기기를 연결하여 데이터 통신을 매개한다.

USB는 메모리를 내장하고 있는 본체와, 본체에 일단에 노출되도록 결합된 플러그를 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 플러그는 노출된 일단이 통신기기의 접속포트에 삽입접속되고, 본체에 내장된 타단은 메모리에 접속된다. 그리하여 플러그가 통신기기와 USB의 메모리 간의 데이터 통신을 중개한다. 광의로 보면 메모리도 통신기기의 일종이다.

이처럼 통신기기 간의 데이터 통신을 중개하는 플러그는 기판과, 기판 표면에 구비되어 있는 다수의 접속단자를 포함하여 이루어진다.

그리고 플러그의 접속단자들은 삽입된 접속포트에 구비되어 있는 접속핀에 접속되어 데이터 통신을 중개하는데, 일반적인 플러그는 접속단자가 기판의 일면에만 구비되어 있다.

그래서 사용자가 플러그를 접속포트에 삽입시에 그 삽입방향을 항시 주의하여야 한다.

근래 들어 플러그를 삽입시에 삽입방향에 주의를 기울이지 않아도 되도록 하는 양방향 플러그가 출시되고 있다. 양방향 플러그는 기판의 양면에 각각 서로 대칭된 순서로 접속단자들을 배열하여 플러그의 삽입방향에 무관하게 플러그의 접속단자와 접속포트의 접속핀이 접속되도록 한다.

접속포트에는 상부(또는 하부)에 플러그의 접속단자에 접속되는 다수의 접속핀이 구비되고, 하부(또는 상부)에 기판을 접속핀 쪽으로 밀어 접속핀과 접속단자가 접촉되도록 하는 텐션접지핀이 구비되는데, 기판의 양면에 접속단자가 모두 구비되어 있는 양방향 플러그는 기판 일면의 접속단자가 접지핀에 접속될 뿐만 아니라 타면의 접속단자도 텐션접지핀에 접속되어 쇼트(단락)사고를 일으킬 수 있다. 그래서 양방향 플러그에는 통상 쇼트를 방지할 수 있는 수단이 구비된다.

쇼트를 방지하는 수단으로는 등록특허 제0626909호 "유에스비 포트에 선택적으로 접속 가능한 2개의 측부를 갖는 유에스비 플러그"나 공개특허 제2006-65658호 "전기 커넥터"와 같이 접속단자와 텐션접지핀의 접촉 자체를 기구적인 구조를 이용하여 차단하는 방법과, 본 출원인의 공개특허 제2009-0120052호 "쇼트방지회로를 구비한 양방향 플러그"와 같이 회로를 이용하여 차단하는 방법이 있다.

본 발명은 기구적인 구조를 이용하여 쇼트를 방지하는 양방향 플러그로서, 상기 공개특허와 같이 기판의 주변을 감싸며 외면이 접속포트의 내면에 접촉지지되는 사각프레임을 이용하여 쇼트를 방지하는 양방향 플러그이다.

많은 사용자들이 플러그를 접속포트에 삽입하는 때에 저항 없이 쉽게 삽입되기 보다는 약간의 접촉저항이 있어 플러그가 접속포트에 삽입되고 접속단자가 접속핀에 접속되었음을 손으로 느끼기를 원하고, 우발적인 외부 충격에 의해 플러그가 접속포트에서 쉽게 이탈되지 않기를 원한다. 이러한 사용자들의 요구를 충족시킬 수 있는 것이 바로 사각프레임을 구비한 플러그이다.

도1은 종래기술에 따른 상기 공개특허의 플러그를 도시한 것으로서, 플러그(40)는 사각프레임(400)과, 상기 사각프레임 중앙에 배열되어 있는 기판(401)과, 상기 기판 양면에 구비되어 있는 접속단자(403)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 기판(401)은 플렉서블 PCB로 이루어져, 플러그(40)가 접속포트(100)에 삽입되는 때에 기판(401)이 접속포트의 돌출부(101)에 접촉된 후 휘어져 돌출부 표면을 타고 전진하여 기판의 접속단자(403)와 돌출부의 접속핀(102)이 접속된다.

상기 공개특허는 우선, 내구성에 문제가 있다. 즉, 반복적인 장기 사용이 어렵다. 플렉서블 PCB(401) 자체는 충분한 연성을 가져 반복적인 휘어짐과 펴짐이 가능할 수 있지만, PCB 표면에 구비되는 접속단자(403)는 연성이 취약한 금속재질(주로 구리)로 이루어진다. 따라서 플렉서블 PCB(401) 표면에 얇게 도금되는 접속단자(403)는 플렉서블 PCB와 함께 휘어짐과 펴짐을 반복하게 되고, 반복이 계속되면 크랙이 발생되고, 크랙이 발생되면 접속핀과 접속단자의 접속이 불량해지게 되어 안정적인 데이터 통신이 되지 못한다.

그리고 상기 공개특허는 플렉서블 PCB(401)가 접속포트의 돌출부(101)에 접촉된 후에 돌출부 표면을 타고 전진하지 못하고 그 자리에서 휘어져 파손될 위험이 항상 내재되어 있고, 도면에서는 플렉서블 PCB(401)가 접속핀(102)이 구비된 돌출부 표면으로 휘어져 들어가는 것으로 도시되어 있지만 그 반대쪽으로 휘어져 들어갈 소지를 배제할 수 없다.

또한, 상기 공개특허는 플렉서블 PCB(401) 일면에 구비된 접속단자(403)는 돌출부(101)에 접속핀(102)에 접촉되고 타면에 구비된 접속단자(403)는 사각프레임(400) 내면에 접촉된 상태로 전진하는 구조로 되어 있다. 즉, 양면의 접속단자가 모두 접촉된다. 그래서 양면의 마찰력이 크면 플렉서블 PCB는 원활히 전진하지 못하고 휘어질 것이고, 마찰력이 작으면(틈새가 있으면) 접속단자와 접속핀의 접속이 안정적으로 이루어지지 않을 것이고, 장기 사용에 의해 접속단자 또는 접속핀이 마모되면 접속단자와 접속핀의 접속이 안정적으로 이루어지지 않을 것이다.

본 발명은 위와 같이 플러그가 접속포트에 강력하게 안정적으로 삽입 접속되도록 사각프레임을 구비하되, 내구성이 뛰어나 반복적인 장기 사용이 가능하고, 장기 사용시에도 접속단자와 접속핀의 접속이 안정적으로 이루어지는 양방향 플러그를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사각프레임을 구비한 양방향 플러그는

접속포트에 삽입되어 외면이 접속포트의 내면에 접촉지지되는 사각프레임;

상기 사각프레임의 내측 중앙에 배열되는 하드(hard) 기판;

상기 기판 양면에 각각 대칭된 방향으로 배열구비된 네 접속단자(V, D+, D-, G);를 포함하여 이루어져,

방향에 무관하게 접속포트에 삽입되더라도 상기 기판 일면에 구비된 네 접속단자는 각각 상기 접속포트에 구비된 네 접지핀에 접속되고, 타면에 구비된 네 접속단자는 상기 접속포트에 구비된 텐션접지핀에 비접촉되어 단락(Short) 없이 접속 가능한 사각프레임을 구비한 양방향 플러그이다.

그리고 상기 사각프레임의 내측에는 중앙에 배열된 상기 기판을 지지하여 기판의 휨을 방지하는 휨방지수단;이 구비되어 있는 것을 특징으로 하고,

상기 휨방지수단은

상기 사각프레임과 상기 기판 양면 사이에 각기 개재되는 지지플레이트와,

상기 사각프레임 내측 후방에서 상기 지지플레이트를 탄성지지하는 탄성체를 포함하여 이루어져,

일측의 지지플레이트는 상기 접속핀이 구비되는 돌출부에 밀려 후퇴하여 상기 기판 일면에 구비된 접속단자가 상기 접속핀에 접속되도록 노출시키고, 타측의 지지플레이트는 상기 기판 타면을 지지하여 휨을 방지하는 것을 특징으로 하고,

상기 휨방지수단은

상기 사각프레임의 양측면에 각각 형성되어 있으며, 상기 기판의 가장자리가 안착되어 기판의 양면을 지지하는 슬릿홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 양방향 플러그는 사각프레임을 구비하여 플러그가 접속포트에 삽입되어 접속단자가 접속핀과 접속되었음을 사용자가 손으로 느낄 수 있고, 우발적인 외부 충격에 의해 플러그가 접속포트에서 쉽게 분리되는 것을 예방할 수 있고, 기판과 접속단자는 휨과 같은 변형과 그에 따른 파손이 없이 반복적인 장기 사용에도 플러그는 접속포트에 안정적으로 삽입되어 접속되는 내구성이 뛰어난 양방향 플러그이다.

도 1 은 종래기술에 따른 양방향 플러그의 일례를 도시한 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 사각프레임을 구비한 양방향 플러그를 구비한 USB와 접속포트의 일례에 따른 사시도.
도 3 은 본 발명에 따른 양방향 플러그와 접속포트의 정면도 및 측면도.
도 4 는 본 발명에 따른 양방향 플러그가 접속포트에 삽입 접속된 상태의 부분 절개 사시도.
도 5 는 휨방지수단으로 슬릿홈의 다양한 구조를 도시한 사시도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양방향 플러그를 보다 구체적으로 설명한다.

도면에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 양방향 플러그(1)는 기판(10)과, 기판(10)의 양면에 각각 구비되어 있는 다수의 접속단자(V,D+,D-,G)와, 기판을 감싸며 접속포트(30)의 내면에 접촉지지되는 사각프레임(20)과, 사각프레임 내측 기판 양측에 구비되어 기판의 휨을 방지하는 휨방지수단(40)을 포함하여 이루어진다.

상기 기판(10)은 일반적으로 인쇄회로기판(PCB)(10)이 사용되고, 일정 이상의 경성을 갖는 하드(hard)한 재질로 이루어져 플러그(1)가 접속포트(30)에 삽입시에 접속포트의 돌출부(39)에 부딪히더라도 휘어지지 않는다.

상기 기판(10)의 단부는 사각프레임(20)의 단부 보내 내측에 배치되어 사각프레임(20)에 의해 외부 충격으로부터 보호되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 기판(10)은 플러그(1) 삽입방향으로 세워진 상태로 상기 사각프레임(20)의 내측 중앙에 길이방향으로 배열되어 플러그(1)가 어느 방향으로 접속포트(30)에 삽입되더라도 그 일면은 접속핀(31~34)이 구비되어 있는 돌출부(39)의 일면과 접촉된다.

또한, 상기 기판(10)과 돌출부(39)의 모두의 단부, 또는 어느 하나의 단부에는 경사면이 형성되어 기판(10)과 돌출부(39)의 접촉시 경사면을 타고 기판이 돌출부 표면을 타고 전진될 수 있도록 가이드 하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 네 접속단자(V,D+,D-,G)는 기판(10)을 뒤집었을 때에도 동일한 배열순서가 되도록 기판(10)의 양면에 대칭된 방향으로 배열되며, PCB에 회로 패턴을 형성하는 방식, 즉, 기판(10)에 전도성물질(예;동)의 도금, 노광, 형상, 에칭 등의 공정을 통해 기판(10) 양면에 각각 형성된다.

상기 접속단자(V,D+,D-,G)에는 구동전원을 공급하는 전원단자(V)와, 접지를 위한 접지단자(G), 데이터 통신을 위한 두 데이터단자(D+,D-)를 포함한다.

그리고 상기 네 접속단자(V,D+,D-,G)는 기판(10)의 양면에서 대칭된 방향의 순서로 배열된다.

다시 말해, 기판(10)의 일면에 접지단자(G), 두 데이터단자(D+,D-), 전원단자(V)가 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 배열되어 있으면 타면에는 전원단자(V), 두 데이터단자(D+,D-), 접지단자(G) 순서로 배열되어 기판(10)을 뒤집어 타면이 일면의 위치로 오면 타면에는 접지단자(G), 두 데이터단자(D+,D-), 전원단자(V)가 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 배열된다.

상기 네 접속단자(V,D+,D-,G)는 접속포트(30) 내측에 구비된 네 접속핀(31,32,33,34)에 각각 접속되어 데이터 통신이 행해질 수 있도록 한다.

접속포트(30)와 접속포트 내측에 구비되는 접속핀(31,32,33,34)과 텐션접지핀(35, 36)의 배열위치와 치수는 국제적으로 규격화되어 있다.

도3에 도시된 USB용 접속포트(30)를 예를 들면, 네 접속핀(31,32,33,34) 각각의 폭은 0.9mm, 전원핀(31)과 접지핀(34)의 센터간의 거리는 7mm, 두 데이터핀(32,33)의 센터간의 거리는 2mm, 접지핀(34)과 데이터핀(32,33)의 이격 거리 및 전원핀(31)과 데이터핀(32,33)의 이격 거리는 1.3mm, 두 텐션접지핀(35,36)의 폭은 각각 1.9mm, 두 텐션접지핀(35, 36)의 이격거리는 5mm이고,

접속포트의 내측 가로 폭은 12.5mm, 세로폭은 5.12mm이고, 접속핀(31,32,33,34)이 배열되는 돌출부(39)의 일면은 접속포트(30) 중앙(또는 중앙에서 타면 쪽으로 약간 치우쳐)에 배열되고, 텐션접지핀(35,36)은 접속핀(31,32,33,34)과 마주보는 접속포트 내면에 구비된다.

그리고 이러한 접속포트(30)의 국제 규격에 맞추어 플러그(1)의 기판(10) 위에 구비되는 접속단자(V,D+,D-,G)들이 각각 해당하는 접속포트(30)의 접속핀(31,32,33,34)에만 접속되도록 제조사들이 플러그(1)를 제작하게 된다.

상기 사각프레임(20)은 내측 중앙에 상기 기판(10)이 배열되고, 외면은 상기 접속포트(30)의 내면에 접촉지지된다. 그리고 사각프레임의 외면이 접속포트의 내면이 접촉지지되므로 접속포트 내면에 돌출되어 구비되는 텐션접지핀(35,36)도 사각프레임(20) 외면에 접촉되어, 텐션접지핀(35,36)이 사각프레임 내측에 배치되는 접속단자에 접속되는 것을 차단한다.

접속포트(30)에 삽입된 사각프레임(20)의 외면은 접속포트 내면에 돌출된 텐션접지핀(35,36)과 탄성핀(37)에 탄지되어 웬만한 외부 충격으로는 접속포트에서 이탈되지 않는다.

사각프레임은 텐션접지핀(35,36)과 탄성핀(37) 반복적으로 접촉 마찰되므로, 마모에 강한 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 휨방지수단(40)은 사각프레임(20)의 내측에 구비되고 상기 기판(10)을 지지하여 기판(10)이 삽입전진하여 돌출부(39)에 접촉되는 과정이나 삽입된 이후에 기판(10)과 돌출부(39) 상호 간의 접촉 저항력에 의해 휘어지는 것을 방지한다. 상기 휨방지수단(40)은 슬릿홈(45)일 수 있고, 지지플레이트(41)일 수 있고, 이들(41,45) 모두가 될 수도 있다. 그리고 슬릿홈이나 지지플레이트 외의 다른 수단일 수도 있다.

상기 휨방지수단(40)은 도5에 도시된 바와 같이 상기 사각프레임(20)의 측면에 길이방향으로 형성되고 기판의 가장자리가 안착되어 기판의 양면을 지지하는 슬릿홈(45)일 수 있다.

도5의 (a)에는 사각프레임(20)의 측면에 길이방향으로 내면에서 외면으로 돌출되어 기판(10)의 가장자리가 안착되는 슬릿홈(45)의 구조가 도시되어 있고, (b)에는 사각프레임(20)의 측면 내면에 두 돌기가 돌출되어 기판(10)의 가장자리가 안착되는 슬림홈(45)의 구조가 도시되어 있고, (c)에는 사각프레임(20)의 측면을 절개한 후에 절개된 두 부위를 내측으로 절곡시켜, 절곡된 두 절개부에 기판(10)의 가장자리가 안착되는 슬림홈(45)의 구조가 도시되어 있다.

또한, 상기 휨방지수단(4)은 도3 및 도4에서 보는 바와 같이 지지플레이트(41)와 탄성체(43)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 지지플레이트(41)는 상기 기판(10)의 양면과 사각프레임(20)의 내면 사이에 이동 가능하게 각각 개재되고, 상기 탄성체(43)는 상기 사각프레임(20)의 내측 후방에서 상기 지지플레이트(41)의 후단을 탄성지지 한다.

그리하여 플러그(1)가 접속포트(30)에 삽입결합 시에 일측의 지지플레이트(41)는 상기 접속핀(31~34)이 구비되는 돌출부(39)에 밀려 후퇴하여 상기 기판(10) 일면에 구비된 접속단자(V,D+,D-,G)가 상기 접속핀(31,32,33,34)에 접속되도록 노출시키고, 타측의 지지플레이트(41)는 탄성체에 탄지되어 후퇴하지 않고 제자리에서 상기 기판(10)의 타면을 지지하여 휨을 방지한다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 사각프레임을 구비한 양방향 플러그에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 플러그 10 : 기판
20 : 사각프레임 30 : 접속포트
40 : 휨방지수단 41 : 지지플레이트
43 : 탄성체 45 : 슬릿홈
V : 전원단자 D+, D- : 데이터단자
G : 접지단자

Claims

접속포트에 삽입되어 외면이 접속포트의 내면에 접촉지지되어, 우발적인 외부 충격에 의한 흔들림과 접속포트에서의 분리를 예방하는 사각프레임;
상기 사각프레임의 내측 중앙에 배열되는 하드(hard) 기판;
기판을 뒤집었을 때에도 동일한 배열순서가 되도록 상기 기판 양면에 각각 대칭된 방향으로 배열 구비된 네 접속단자(V, D+, D-, G);를 포함하여 이루어져,
방향에 무관하게 접속포트에 삽입되더라도 상기 기판 일면에 구비된 네 접속단자는 각각 상기 접속포트에 구비된 네 접속핀에 접속되고, 타면에 구비된 네 접속단자는 상기 접속포트에 구비된 텐션접지핀에 비접촉되어 단락(Short) 없이 접속 가능한 사각프레임을 구비한 양방향 플러그.
제 1 항에 있어서,
상기 사각프레임의 내측에는 중앙에 배열된 상기 기판을 지지하여 기판의 휨을 방지하는 휨방지수단;이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 사각프레임을 구비한 양방향 플러그.
제 2 항에 있어서, 상기 휨방지수단은
상기 사각프레임과 상기 기판 양면 사이에 각기 개재되는 지지플레이트와,
상기 사각프레임 내측 후방에서 상기 지지플레이트를 탄성지지하는 탄성체를 포함하여 이루어져,
일측의 지지플레이트는 상기 접속핀이 구비되는 돌출부에 밀려 후퇴하여 상기 기판 일면에 구비된 접속단자가 상기 접속핀에 접속되도록 노출시키고, 타측의 지지플레이트는 상기 기판 타면을 지지하여 휨을 방지하는 것을 특징으로 하는 사각프레임을 구비한 양방향 플러그.
제 2 항 또는 3항에 있어서, 상기 휨방지수단은
상기 사각프레임의 양측면에 각각 형성되어 있으며, 상기 기판의 가장자리가 안착되어 기판의 양면을 지지하는 슬릿홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 사각프레임을 구비한 양방향 플러그.