KR101174933B1 - 레버 동작에 의한 기계적 보조를 받는 커넥터 - Google Patents

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Abstract

레버 타입 전기 커넥터 조립체는 반체, 사이에서 감소한 연결 결합력으로 커넥터 반체들을 확실하게 결합 및 분리시키는 것을 보조하기 위하여, 피봇팅 레버 암을 채용한다. 조립체는 보스 핀을 구비하는 하우징 및 대응하는 캠 홈을 구비하는 커넥터를 포함한다. 커넥터는 결합력을 전달하는 데 필요한 레버 암을 포함한다. 상기 레버 암은 스트로크에 기초하여 캠 홈에서 보스 핀과 체결되고, 상기 보스 핀은 캠 홈의 중심점으로 운동한다. 또한, 본 발명은, 프리-록 상태에서 레버 암 커넥터를 확실하게 준비하기 위해 레버 록 구조를 제공한다. 상기 레버 록 구조는 자동으로 베이스 하우징에 의해 구부러져 자유 회전이 가능하게 한다. 상기 레버 암이 완전히 회전하고, 커넥터 반체들이 완전히 결합하는 순간, 커넥터 록 구조는 커넥터를 고정한다.

Description

레버 동작에 의한 기계적 보조를 받는 커넥터{LEVER ACTION MECHANICAL ASSIST CONNECTOR}
본 발명은 전기 커넥터 조립체(electrical connector assemblies)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은, 커넥터의 예기치 않은 이탈(release) 및 결합 중의 오정렬(misalignment)을 방지하는 동시에, 피봇팅 레버 암 구조(pivoting lever arm mechanism)를 구비하여 작은 결합력(mating force)으로 커넥터를 확실하게 결합(mate) 및 분리(un-mate)시키는 전기 커넥터 조립체에 관한 것이다.
자동차 및 다른 응용분야에서 이용되는 전기 커넥터 조립체는 대개 많은 수의 터미널(terminal)을 구비하며, 암, 수 커넥터(male and female connector) 사이의 확실한 연결을 위해서는 큰 결합력이 요구된다. 터미널과 하우징(housing)에서 발생하는 상당한 크기의 마찰력은 적절한 커넥터 연결을 위해서 극복되어야 한다. 마찬가지로, 암, 수 커넥터가 사용되는 환경에서 적절한 동작을 하기 위해서는, 상기 암, 수 커넥터의 결합이 해제되어 전기 회로의 개방이 일어나지 않도록 단단히 결합하여야 한다.
종래의 전기 커넥터는 나사(screw), 스프링(spring), 멈춤쇠(detent), 죔쇠(clasp), 베요넷 구조(bayonet mechanism) 및 다른 요소로 구성된 잠금 장 치(locking deveice)를 전기 커넥터의 고정(securing) 및 예기치 않은 분리의 방지를 보조하기 위해 이용하였다. 그러나 이러한 잠금 장치의 대부분은 조작이 어렵고, 전기 커넥터 패키지(electrical connector package)의 주요한 기하학적 경계를 넘어서까지 물리적으로 연장되었다. 종래 커넥터의 큰 형상으로 인하여 제한된 공간(constrained space)에서 사용하는 것이 어려웠다.
종래의 레버 보조 구조(lever assist mechanism)는, 커넥터 조립체의 반체(half)에서 회전 캠(rotating cam)을 사용하였고, 커넥터 조립체의 다른 반체에서 핀(pin) 또는 캠(cam) 종동부(followers)를 사용하였다. 회전의 중심에 대한 캠샤프트(camshaft)의 윤곽 거리(distance of contour)가 변하여, 핀이 캠 홈(cam groove)의 윤곽을 따라 운동하기 위해, 캠을 회전시켜 커넥터의 반체들이 함께 당겨진다. 캠 홈의 핀 접촉점으로부터 회전 중심점에 이르는 거리보다 레버로부터 회전 중심점에 이르는 거리를 더 길게 활용한다는 점에서 기계적 이점이 있다.
접선 방향의 힘이 회전점(rotation point)에 관한 반경방향으로 핀에 대해 작용하고, 캠의 회전 중심점에 대하여 더 긴 운동경로를 요구한다. 종래의 캠과 캠 종동부 커넥터 조립체(cam follower connector assemblies)는 대개 커넥터의 반체들을 완전히 결합하고 분리하는데 90°이상의 회전이 필요하다.
전기 커넥터의 결합에 대한 상기 방법들이 과거에 적용되었지만, 결합력을 가하기 전에 커넥터들이 올바르게 정렬되지 않았거나, 결합력이 가해질 때 연결에 오정렬이 발생하거나, 또는 커넥터 잠금 구조(connector locking mechanism)가 적절하게 고정되지 경우에는 문제가 발생한다. 상기 문제는 잠금 구조가 비틀어지거 나 부적절하게 닫힌 경우에 발생하는 흔들림(fluctuation) 또는 일정하지 않은 힘의 전달로 인한 오정렬 뿐만 아니라, 커넥터의 부적절한 초기 정렬에서 기인하기도 한다. 아울러, 압력각(pressure angle)을 제어하기 힘들어 기계적 이점이 감소 될 수 있다. 마찬가지로, 종래의 캠 구조들은, 요구되는 스트로크(stroke)가 캠 홈의 윤곽(contour) 이내에서만 이루어지고, 커넥터 조립체를 결합 또는 분리하기 위해서는 큰 각의 각 운동(angular travel)을 요구하였던 이유로, 대개는 지나치게 부피가 컸다. 또한, 전형적인 캠에 의해 보조를 받는 커넥터 조립체(cam assisted connector assemblies)에서는, 핀의 지름이 하나의 암의 동작(예를 들어, 결합)에서는 포함되고, 다른 동작(예를 들어, 분리)에서는 포함되지 않기 때문에, 커넥터의 결합 및 분리를 위해 요구되는 결합력들이 동일하지 않다. 상기한 과제들을 극복하기 위한 선행 시도들은 모든 점들을 동시에 만족시키는 데는 부족한 점이 있었다. 즉, 캠의 윤곽 내에서 제한되는 기계적 보조 구조의 스트로크를 이용하여 조립체의 예기치 않은 분리를 막고, 비교적 작은 각 운동량(amount of angular travel)을 이용하는 동시에, 큰 결합력을 가하는 전기 커넥터 조립체를 확실하게 결합하고 분리하는데 사용될 수 있는 적절한 잠금 구조가 부족하다.
종래의 전기 커넥터 레버 잠금 구조 중 어느 것도, 레버 록 커넥터(lever lock connector)의 예기치 않은 이탈을 적절하게 방지하고, 조립체의 결합(mating) 및 잠금(locking)에 효율적이고 신뢰성 있는 수단을 제공하는 방법으로, 전기 커넥터 조립체의 반체들의 적절하게 연결되도록 덮개 하우징(cover housing)의 기하학적 돌출부에서 기계적 스트로크로 작동되는 커넥터 레버 잠금 구조를 제공하고, 암, 수의 멀티 핀 커넥터(multi-pin connector)를 적절하게 결합시키는데 요구되는 큰 결합력의 사용을 허락하지 않았다.
작은 레버 암 하우징(compact lever arm housing) 및 암이 운동하는 각 거리의 감소를 제공하는 동시에 결합과정 중 상당히 큰 결합력의 적용이 가능한 새로운 형식의 전기 커넥터 레버 록 조립체(electrical connector lever lock assembly)가 요구된다.
본 발명은, 전기 커넥터 조립체 및 전도성 부재 사이에 전기 연결의 성립 및 유지를 하는 방법에 관한 것이다. 레버 암을 회전시킴에 따라, 감소한 결합력으로 커넥터를 단단하게 결합 및 분리시키는 레버 작동에 의한 기계적 보조 구조(lever action mechanical assist mechanism)와 캠 시스템에 의해 전도성 부재가 연결될 수 있다. 또한 본 발명은 연결을 준비는 과정에서, 적절하게 전도성 부재들을 정렬시키고 전도성 부재의 이탈을 막기 위하여, 커넥터 조립 반체들(connector assembly halves)을 미리 고정하는 레버 록 구조(lever lock mechanism)를 제공한다.
본 발명은, 연결하려는 전도성 부재(conductive member) 사이에 전기 접촉(electrical contact)을 형성하고, 이를 유지하는 전기 커넥터 조립체 및 방법에 관한 것으로서, 레버 암 구조(lever arm mechanism) 및 캠 시스템을 적용하여, 레버 암의 회전에 따른 감소된 결합력(mating force)으로 커넥터를 안정되게 결합 및 분리하는 전기 커넥터 조립체 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 대응하는 베이스 하우징(base housing)의 캠 종동 돌출부(보스 핀)(boss pin)와 체결되는 캠 홈이 존재하는 레버 암 커넥터를 제공한다. 상기 레버 암은 스트로크에 기초하여 캠 홈에서 캠 종동 돌출부(보스 핀)와 체결되고, 캠 종동 돌출부(보스 핀)는 캠 홈의 회전 중심점을 통해 운동한다. 또한 본 발명은 레버 암 커넥터를 프리-록 상태(pre-lock position)에서 확실하게 준비시킬 수 있도록 하는 레버-록 구조(lever-lock mechanism)를 제공한다. 레버-록 구조는 베이스 하우징에 의해 자동으로 휘어져 자유 회전을 가능하게 한다. 레버 암이 완전히 회전되고 커넥터 반체들이 완전히 결합되는 순간, 커넥터 록 구조가 결합을 고정한다.
본 발명은 전기 연속성을 보장하고 전기회로의 완성을 위해, 암, 수 전기 연결 구조를 안정되고 신뢰성있게 연결하는 전기 연결 조립체를 위한 간단하고 강력한 레버 록을 제공한다. 상기 레버 록 구조는 회로의 완성을 보장하는 안정성과 신뢰성 있는 방법을 제공한다.
핀의 수가 증가하고, 이에 상응하여 요구되는 결합력이 증가할수록, 안전하고 신뢰성 있는 멀티-핀 전기 커넥터의 연결 작업은 어려운 과제가 된다. 큰 힘이 필요한 경우, 암, 수 구조의 정렬 오류(alignment error)는 각각의 핀들에게 비정상적으로 높은 응력을 발생시키고, 이로 인해 상대하는 리셉터클(receptacle)과의 접촉 및 연결의 실패를 발생시키는 핀의 밀림(pushed pin) 뿐만 아니라, 전도체의 갈라짐(cracked conductor) 또는 절연체의 손상(damaged insulator)을 발생시킨다. 마찬가지로, 커넥터와 하우징의 완전하고 적절한 결합을 보장하는 수단이 없는 경우, 불규칙하고 예상치 못한 전기 커넥터의 작동이 발생할 수 있다. 상기 결함들은, 잘못된 연결 또는 간헐적으로 단속되는 연결을 발생시키고, 제품조립 시, 결함이 존재하는 조립체를 검출하기 위해 요구되어질 수 있는 광범위한 해결을 위한 조정(trouble shooting)에 의해 생산 비용을 크게 증가시킨다.
선행하는 커넥터 조립체 중 어떤 것도, 캠 종동 돌출부(보스 핀)의 운동 경로가 회전 캠의 중앙에 직선으로 정렬되고, 보스 핀에 가해지는 접선 방향 힘이 회전의 각 방향(angular direction)으로 직접 가해지도록 레버 암의 기계적 보조를 받지 못하였다. 본 발명에 따른 조립체는 캠 홈 프로파일(cam groove profile)을 넘어 연장된 스트로크를 허용한다. 스트로크는 회전각(rotation angle)과 핀 및 샤프트 사이의 거리에 관한 함수이기 때문에, 캠은 선행 커넥터 조립체에서보다 더욱 작아질 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조립체에 의해, 압력 각은 직접 캠의 위치와 관련하여 제어될 수 있다.
레버 타입 전기 커넥터 조립체에 대한 본 발명은 종래 캠 시스템 보다 요구되는 각 운동(angular travel)을 반 정도로 감소시킨다. 본 발명에 따른 개선된 설계를 적용함으로써, 샤프트의 각 운동이 45°에서 60°로 줄어들 수 있다. 상기 특성과 함께, 각 운동 거리(angular travel distance)(θ)가 줄어들고, 이로 인해 각각의 커넥터 반체의 배면에서 와이어와 커넥터 간의 간섭이 줄어들 것이다. 아울러, 결합력 및 분리력은 실질적으로 동일하다.
본 발명은 암, 수 커넥터 구조 사이에서 긴밀한 전기 연결을 형성함에 있어서, 기계적 보조에 필요한 스트로크를 충족시키는 조밀한 패키지(compact package)를 제공하는 레버 암 조립체 및 캠 시스템을 채용하여, 요구되는 결합력을 줄이는 동시에, 정렬 오류를 제거한다. 본 발명은 결합된 커넥터 조립체의 예기치 않은 분리를 방지하기 위하여 하우징 및 커넥터 구조 사이를 견고하고, 안정되게 결합시키는 새로운 캠 레버 구조를 제공한다.
본 발명에 의한 방법은 오정렬에 의한 오류 방지, 간헐적 단속(intermittent connection)의 제거 및 전체 제품의 신뢰성 향상을 확보하는 동시에, 사용자에게 많은 수의 핀을 가지고 높은 결합력을 요하는 커넥터와 하우징 사이에 안정되고 신뢰성 있는 결합 및 잠금을 보장한다.
본 발명에 따른 방법은, 덮개를 구비하는 레버 암 커넥터; 덮개에 회전되게 설치되며, 캠 홈를 구비하는 레버 암; 레버 록; 및 보스 핀을 구비하며, 상기 레버 록이 베이스 하우징에 의해 휘어진 후 상기 보스 핀이 캠 홈과 체결되는 베이스 하우징을 사용하여 실행된다. 레버 암을 개방 상태에서 닫힌 상태로 회전시켜, 캠 홈은 보스 핀에 체결되고, 이에 의해 레버 암 커넥터가 베이스 하우징으로 당겨져 연결 상태(connected position)를 이룬다. 딸깍거리는 소리, 촉감에 의한 피드백(feedback) 및 기타 감지 가능한 표시는 사용자에게 연결이 완료되었음을 알려준다.
본 발명의 전형적 실시예를 상세히 설명하기위해 첨부된 도면에는 특정의 치수(dimension)가 제공되지만, 유사하면서 만족되는 결과를 달성하기 위하여 다른 치수가 이용될 수도 있다.
첨부된 도면 및 이하의 본 발명에 따른 실시예에 대한 설명을 참조하면, 본 발명에 대한 상기 설명과 기타 특징, 그리고 이를 달성할 수 있는 방법이 더 명확해질 것이고, 본 발명 자체도 더 잘 이해될 것이다.
도 1A는 레버 암의 정렬 부재(oriedntation feature)를 보여주는 본 발명에 따른 레버 암 커넥터의 전면 사시도이다.
도 1B는 와이어가 레버 암 커넥터의 배면에 연결될 수 있는 방식을 보여주는 본 발명에 따른 레버 암 커넥터의 배면 사시도이다.
도 2는 레버 암 커넥터와 베이스 하우징을 보여주는 본 발명에 따른 커넥터 조립체의 측면도이다.
도 3A는 초기 체결(initial engagement) 직전, 보스 핀과 캠 홈 사이의 의도된 간섭(designed interference)을 보여주는 프리-록(pre-lock) 상태를 도시하는 본 발명에 따른 커넥터 조립체의 측면도이다.
도 3B는 초기 체결 직후, 레버 록이 휘어진 것과 보스 핀과 캠 홈 사이의 의도된 간섭을 도시하는 본 발명에 따른 커넥터의 측면도이다.
도 4는 완전히 결합되어 잠긴 커넥터 조립체를 도시하는 본 발명에 따른 커넥터 조립체의 측면도이다.
도 5는 연결시 발생하는 레버 암의 작용력, 베이스 하우징과 레버암 커넥터 사이의 결합력, 보스 핀에서의 반력, 및 터미널 대 터미널(terminal to terminal)의 결합력을 도시하는 본 발명에 따른 커넥터 조립체의 측면도이다.
도 6은 레버 암 커넥터 및 베이스 하우징의 형상에 가해지는 작용되는 힘, 반력 및 연결 결합력을 도시하는 본 발명에 따른 커넥터 조립체의 측면도이다.
도 7은 레버 암 피봇 샤프트 및 보스 핀 사이 거리와 레버 암의 각 운동 거리의 함수로서 스트로크의 관계를 도시하는 본 발명에 따른 레버 암의 상세 측면도이다.
본 발명은, 전기 연속성의 보장 및 전기회로의 완성을 위해, 견고하고 확실하게 암, 수 전기 커넥터 구조를 결합시키는 전기 커넥터 조립체에 사용되는 레버 작동에 의한 기계적 보조 구조를 제공한다. 레버 암의 기계적 보조(lever arm mechanical assist)는, 회로의 완성에 있어서, 안전하고 검증할 수 있는 방법을 제공한다. 마찬가지로, 본 발명의 레버 록(lever lock)은, 결합을 위한 전도성 부재를 미리 준비하기 위한 프리-록 상태에서 커넥터를 안전하고 확실하게 잠그기 위하여 선택적인 홀드-오픈 멈춤쇠(optional hold-open detent) 기능을 제공한다.
핀의 수가 증가하고, 이에 상응하여 요구되는 결합력이 증가할 수록 안전하고 신뢰성 있는 멀티-핀 전기 커넥터의 연결 작업은 어려운 과제가 되고 있다. 큰 힘이 필요할 경우, 암, 수 구조의 정렬 오류는 각각의 핀들에게 비정상적으로 높은 응력을 발생시키고, 대응하는 리셉터클(receptacle)과의 접촉 및 연결의 실패를 발생시키는 핀의 밀림뿐만 아니라, 전도체의 갈라짐 또는 절연체의 손상을 야기한다. 마찬가지로, 커넥터와 하우징의 완전하고 적절한 결합을 보장하는 수단이 없는 경우, 불규칙하고 예상치 못한 전기 커넥터의 작동이 발생할 수도 있다. 이러한 결함들은, 잘못된 연결 또는 간헐적으로 단속되는 연결을 발생시키고, 제품이 조립될 때, 결함을 가진 조립품을 검출하기 위해 요구되는 광범위한 해결을 위한 조정에 의해 생산 비용을 크게 증가시킨다.
본 발명은, 캠 구조를 이용하여 커넥터 조립체의 일측 전도성 부재 상의 보스 핀들(boss pins)이 대응하는 전도성 부재로 당겨지도록 하는, 레버 암을 이용한 기계적 보조(lever arm mechanical assist)를 사용한다. 본 발명에 따른 레버 암을 이용한 기계적 보조에 의해, 보스 핀들의 운동 경로는 캠의 회전 중심에 직선으로 정렬되고, 보스 핀에 가해지는 접선 방향 힘은 회전의 각 방향(angular direction)으로 직접 작용한다.
요구되는 스트로크가 캠 프로파일에 한정되지 않기 때문에, 본발명에 따른 구조를 사용하게 되면 작은 캠(compact cam)을 사용할 수 있게 된다. 상기 스트로크는 회전 각 및 캠 종동부 핀과 레버 샤프트 사이의 거리의 함수이다. 또한, 본 발명은 압력 각의 제어를 가능하게 하며, 이는 캠의 위치와 직접적으로 연관된다. 또한, 요구되는 각 운동 거리(angular travel distance)는 실질적으로 45°에서 60°까지 크게 감소될 수 있다. 도 1A 및 도 1B에 도시된 것과 같이, 상기 감소된 각 운동 경로에 의해, 레버가 커넥터 조립체로부터 연장되어 나온 와이어(190)를 간섭하지 않게 된다. 또한, 커넥터 록(connector lock)(111)을 향해 위로 회전되는 레버 암을 움직임으로써, 본 발명은 어셈블리 공간(assembly space)과 패키지 공간(package space)을 동등하게 보존한다. 레버 암 커넥터(101)와 마찬가지로, 레버 암(103)을 커넥터 록(111)을 향해 동일한 운동 경로로 움직임으로써, 결합력은 동일한 방향으로 전달되고, 이에 의해 결합력이 더 작아진다.
도 2는 완전히 분리된 상태의 커넥터 조립체(100)를 도시한 것이다. 커넥터 조립체(100)의 레버 암 커넥터(101)는 본 발명에 따른 레버 암(103)에 의한 기계적 보조 구조를 구비한다. 하지만, 본 발명에 따른 커넥터 조립체의 전체적 구조 변경 없이도, 각각의 암, 수 커넥터 구조는 레버 암 커넥터(101)와 베이스 하우징(102) 사이에서 바뀌어 질 수 있다. 간결함과 편리함을 위하여, 도 2에서 도시된 레버 암 커넥터(101)와 베이스 하우징(102)을 참조하여 설명한다.
도 2에는 레버 암 커넥터(101)와 베이스 하우징(102)이 도시되어 있다. 베이스 하우징(102)에서, 전기 접점들(194)은, 방향선 z’－ z에 의해 도시된 것과 같이, 베이스 하우징(102)의 전면에서 배면 방향으로 형성된다. 상기 전기 접점들(194)은 방향선 h － h’에 의해 도시된 것과 같이 베이스 하우징의 높이 방향으로 수개의 행을 이루고, 베이스 하우징의 폭 방향으로 수개의 열을 이루며(도시되지 않았음) 서로에 대해 평행하게 형성된다. 전기 터미널(electric terminal)(192)은 각각의 전기 접점(194)의 반대편에 형성된다. 선택적으로, 커넥터 조립체(100)가 완전히 조립될 때, 액체 및 수증기가 전기 접점(194)에 닿는 것을 방지하기 위하여 레버 암 커넥터(101)와 베이스 하우징(102)은 탄성의 불투수성 부재로 라이닝 처리될 수도 있다.
레버 암 커넥터(101)에서, 챔버(191)는 베이스 하우징(102)에서 사용된 전기 접점(194) 형식을 수용할 수 있도록, 그에 상응하는 방식으로 형성된다. 레버 암 커넥터(101)의 챔버(191)와 베이스 하우징(102)의 전기 접점(194)이 전기 회로의 완성을 위해서 결합하며, 물리적으로 연결되는 두 개의 커넥터 반체를 형성하는 한, 상기 전기 접점(194)은 블레이드 터미널(blade terminal), 핀 터미널(pin terminal), 블록 터미널(block terminal), 엣지 커넥터(edge connector) 등을 포함하는 여러 가지 방법에 의해 만들어질 수 있으며, 그 방법은 이에 제한되지 않는다. 챔버(191)는 도 1A에 도시된 것과 같이 평행한 행(row)과 열(column)로 정렬될 수 있고, 베이스 하우징(102)의 전기 접점(194)과의 결합을 수용할 수 있다면, 어떠한 방식으로도 정렬이 가능하다.
또한 도 2를 참고하면, 베이스 하우징(102)은 보스 핀(boss pin)(104)을 구비한다. 마찬가지로, 베이스 하우징(102)의 반대측(도시되지 않음)에도 대응하는 보스 핀이 존재하여, 베이스 하우징(102)에는 1 쌍의 보스 핀이 존재하게 된다. 베이스 하우징(102)은 베이스 하우징(102) 외부에서 z’－ z 방향으로 연장된 레버 록 디플렉터(lever lock deflector)(106)를 더 포함한다. 상기 레버 록 디플렉터(106)는 레버 록(105)을 체결 상태(engaged position)(즉, 레버 록 멈춤쇠(121)에 맞물린 상태)에서 회전상태로 움직이는데 사용되며, 이에 의해 레버 록(105)을 레버 록 멈춤쇠(121)로부터 휘게 하여 레버 암(103)의 회전과 캠 홈(107)에 의한 보스 핀(104)의 체결을 가능하게 한다.
레버 암 커넥터(101)는 커넥터 조립체(100)의 상대부(reciprocal side)를 형성하며, 베이스 하우징(102)과 결합에 이용된다. 레버 암 커넥터(101)는 절연 부재로 만들어진 레버 암 커넥터 레버 암 커넥터 덮개(109)와 레버 암(103)을 포함한다. 커넥터 록(111)은 레버 암 커넥터 덮개(109)의 일부분이 되며, 완전히 잠겨진 연결 상태(connected position)에서 레버 암(103)을 잠그는 데 사용될 수 있다. 상기 레버 암(103)은 베이스 하우징(102)과 결합을 위한 프리-록 상태에서 레버 암(103)이 고정되도록 하는 레버 록(105)을 구비한다. 레버 암(103)은 레버 암 커넥터 덮개(109)의 레버 암 피봇 샤프트(117)에 회전가능하게 설치된다. 상기 레버 암(103)은 베이스 하우징(102)의 보스 핀(104)과 체결되는 캠 홈(107)을 더 포함한다. 상기 캠 홈(107)은 레버 암 커넥터(101)와 베이스 하우징(102)이 결합될 때, 보스 핀(104)이 용이하게 수용되도록, 상기 레버 암(103)의 모서리에서 테이퍼진 편심 수용부(eccentric receiving portion)(113)를 포함한다.
상기 레버 록(105)은 레버 암(103)으로부터 연장되고, 레버 암(103)의 하나 이상의 단부와 연결된다. 예를 들면, 도 2에 도시된 것과 같이, 레버 록(105)은 레버 암(103)의 돌출부(projection)로 구성될 수도 있다. 상기 레버 록(105)의 구조는 레버 록(105)이 레버 록 디플렉터(106)에 의해 구부러졌을 때, 탄성반응이 가능하다. 상기 레버 록(105)은 실질적으로 레버 암(103)의 레버 암 붐(opposite lever arm boom)(119)과 반대 방향으로 운동하여, 상기 레버 암 붐(119)이 커넥터 록(111)을 향해 h－ h’방향으로 위로 올려질 때, 상기 레버 록(105)은 h’－ h 방향으로 아래로 움직이게 된다. 도 2에서 도시된 프리-록 상태에서, 상기 레버 록(105)이 레버 록 멈춤쇠(121)에 체결되어 있는 것을 볼 수 있다. 상기 체결의 중요성은 도 3A 와 도 3B와 함께 아래에서 설명된다.
또한 도 1A 및 도 2에 도시된 것과 같이, 레버 암 커넥터(101)는, 예를 들어, 레버 암 커넥터(101)의 방향을 기하학적으로 구분하는 역할을 하는 키(key) 또는 슬롯(slot)과 같은 레버 암 정렬 부재(orientation feature)(115)를 하나 이상 구비할 수 있다. 마찬가지로, 베이스 하우징(102)은, 베이스 하우징(102)의 방향을 기하학적으로 구별하는 역할을 하는 대응하는 베이스 하우징 정렬 부재(116)를 구비할 수 있다. 레버 암 정렬 부재(115)를 베이스 하우징 정렬 부재(116)와 일치시킴으로써, 레버 암 커넥터(101)와 베이스 하우징(102) 사이에서 정확하고 신뢰성 있는 연결이 만들어질 수 있다.
도 2는, 레버 암 커넥터(101)와 베이스 하우징(102)가 완전히 분리되고 아직 결합하지 않은 개방된 상태(open state)에서의 커넥터 조립체(100)를 도시한다. 도 2는 레버 록(105)이 레버 록 멈춤쇠(121)에 체결되어 있는 프리-록 상태에서의 레버 암 커넥터(101)를 도시한다. 이 상태에서, 레버 암 붐(119)은 와이어(190) 위에 위치하며, 레버 암 커넥터(101)와 베이스 하우징(102)을 완전히 결합하기 위해 요구되는 각 운동 거리는 실질적으로 45°에서 60°가 된다.
커넥터 조립체(100)의 제 1 실시예가 도 3A 및 도 3B에 도시되어 있다. 도 3A에는 보스 핀(104)과 캠 홈(107)의 편심 수용부(113) 사이의 초기 체결(initial engagement) 직전을 보여주는 프리-록 상태에 있는 커넥터 조립체(100)가 도시되어 있다. 도 3A의 아래와 같은 도시처럼, 레버 암(103)의 캠 홈(107)은 베이스 하우징(102)의 보스 핀(104)을 수용하기 위해 형성된 편심 수용부(113)를 구비한다. 대응하는 제 2 캠 홈(도시되지 않음)은 레버 암(103)의 반대측에 구비되며, 대응되는 보스 핀(도시되지 않음)은 베이스 하우징(102)의 반대측에 구비된다. 두 개의 보스 핀들이 베이스 하우징(102) 폭의 중심에 대해 서로 대칭형상을 이루는 것과 같이, 두 개의 캠 홈이 레버 암(103) 폭의 중심에 대하여 대칭 형상을 이룬다.
레버 암 붐(119)은 h－ h’방향으로 올려져, 도 3A에 도시된 것과 같은 상태가 되며, 레버 록(105)이 레버 록 멈춤쇠(121)에 체결된다. 또한, 레버 암 커넥터 덮개(109)에 형성된 선택적 홀드-오픈 멈춤쇠(optional hold-open detent)(123)가 프리-록 상태에서 레버 암 커넥터(101)를 고정시킬 수 있다. 레버 암 커넥터(101)가 프리-록 상태에서 베이스 하우징(102)에 삽입됨에 따라, 보스 핀(104)은 캠 홈(107)의 편심 수용부(113)에서 레버 암(103)을 향해 위로 밀린다. 레버 록(105)과 레버 록 멈춤쇠(121)에 의해 가해지는 유지력(retaining force)으로 인해 일시적으로 물리적 제한치(temporary physical limit)에 접근하는 동안, 보스 핀(104)이 캠 홈(107)의 편심 수용부(113)의 모서리를 넘어가게 되며, 이때 상기 보스 핀(104)은 프리-록 상태(도 3B에 잘 도시되었음)에 순간적으로 진입된다.
도 3B에 도시된 것과 같이, 사용자가 프리-록 상태을 넘어 레버 암 커넥터(101)를 베이스 하우징(102)에 계속하여 삽입함에 따라, 레버 록 디플렉터(106)는, 레버 록(105)에 체결되고, 잠긴 상태(locked position)(즉, 레버 록 멈춤쇠(121)로 잠가진 상태)에서 레버 록(105)이 레버 록 멈춤쇠(121)로부터 구부러져 레버 암(103)이 자유롭게 회전될 수 있는 자유 회전 상태(free rotation position)로 레버 록(105)을 움직인다. 레버 록(105)이 구부러진 직후까지는 전기 접점(194)이 레버 암 커넥터(101)의 챔버(191)와 접촉하지 않는다. 마찬가지로, 보스 핀(104)은, 캠 홈(107)에 의한 보스 핀(104)의 삽입이 이루어질 때까지, 프리-록 상태에서 유지된다. 상기한 바와 같이, 유사한 삽입 동작은 반대 측면의 보스 핀과 캠 홈에서도 발생한다. 레버 암 붐(119)이 커넥터 록(111)을 향해 위로 회전 됨에 따라, 보스 핀(104)은 캠 홈(107)에 체결되고, 레버 암 커넥터(101)와 베이스 하우징(102)은 결합 상태(mated position)를 향해 함께 당겨진다. 레버 암 붐(119)이 위로 회전됨에 따라, 또한 초기 회전력(initial rotaion force)은 선택적 홀드-오픈 멈춤쇠(123)에 의해 가해지는 레버 암 커넥터 덮개(109)와 레버 암(103)사이의 유지력을 극복하기 위해 이용된다.
도 4에 도시된 것과 같이, 레버 암 붐(119)이 h－ h’방향으로 운동되고 커넥터 록(111)을 방향으로 최대 운동 범위에 접근함에 따라, 커넥터 록(111)은 레버 암 붐(119)에 체결된다. 마찬가지로, 레버 암 붐(119)이 h－ h’방향으로 운동함에 따라, 레버 암(103)은 레버 암 피봇 샤프트(117)를 중심으로 회전하여, 캠 홈(107)이 보스 핀(104)과 체결되고, 도 5에 도시된 것과 같이 일반적으로 z－ z’방향으로 결합력 성분인 Fm과 함께 보스 핀(104)에 압력을 가한다. 레버 암 피봇 샤프트(117)는 레버 암 커넥터(101)의 중앙에 위치하며, 커넥터 조립체(100)의 중앙에서 레버 암 커넥터(101)의 결합력을 전달한다.
마찬가지로, 호 a－ a’를 따라 레버 암 붐(119)을 회전시키기 위해 가해지는 힘 Fa가 도 5에 도시되어 있다. 상기한 것처럼, 레버 암 커넥터(101)와 같은 운동방향으로 레버 암(103)을 커넥터 록(111)를 향해 움직임으로써, 같은 운동방향에서 가해지는 힘 Fa는 효과적으로 결합력을 전달하고, 이로 인해 전체적으로 더 낮은 결합력으로 결합이 이루어지게 된다.
도 4를 참고하면, 레버 암 붐(119)이 커넥터 록(111)을 향해 회전됨에 따라, 캠 홈(107)에 의해 보스 핀(104)에 가해지는 캠밍 액션 압력(camming action pressure)은 레버 암 커넥터(101)를 z’－ z방향으로 선형 운동시키고, 레버 암 붐(119)이 기계적으로 정지할 때까지, 레버 암 커넥터(101)는 베이스 하우징(102)으로 당겨진다. 레버 암 붐(119)과 커넥터 록(111)은 레버 암 커넥터(101) 내에서 챔버(191)에 이르는 와이어(190)를 위한 보호 커버(protective cover)를 함께 형성한다. 이때, 레버 암 붐(119)은 호 a－ a’를 따른 운동 경로의 끝단에 상응하는 완전히 닫힌 상태에 있게 되고, 레버 암 커넥터(101)는 z’－ z방향을 따라 직선 운동 경로의 끝단에 있게 된다.
사용자가 커넥터 조립체를 분리해야 하는 경우, 커넥터 록(111)이 아래로 눌러지고, 레버 암 붐(119)이 호 a’－ a를 따라 상기 레버 암 붐(119)의 초기 상태를 향해 반대 방향으로 회전되는 것과 같이, 반대 과정이 진행된다. 이번에는 레버 암(103)의 상기 회전은 차례로 보스 핀(104)에 대하여 캠 홈(107)를 운동시키고, 레버 암 커넥터(101)를 베이스 하우징(102)로부터 z－ z’방향을 따라 반대 방향으로 직선 운동시킨다. 마찬가지로, 레버 암 붐(119)이 회전되며, 회전 및 선형 운동에 의해 레버 암 커넥터(101)가 베이스 하우징(102)으로부터 분리되고, 챔버(191)로부터 전기 접점(194)의 연결이 해제되어 전기 연결은 개방(open)된다. 레버 암 붐(119)이 시작 상태(starting position)로 회전될 때, 마찬가지로, 캠 홈(107)은 보스 핀(104)을 초기 상태로 돌려보낸다. 레버 암(103)은 한번 더, 프리-록 상태에 이르고, 캠 홈(107) 및 보스 핀(104)은 운동의 초기 상태로 돌아가게 된다.
도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명은 결합 또는 분리를 위하여 작은 각 운동 거리 a－ a’를 활용하는 반면, 압력각(pressure angle)(α)의 제어가 가능하여, 기계적 이점을 증대시킨다. 거리(r1)가 레버 암(103)의 회전방향에 관계없이 동일하기 때문에, 결합력 및 분리력은 실질적으로 동일하다. 캠 구조는 요구되는 스트로크가 도 6과 도 7에 도시된 캠 윤곽(contour of cam)내로 한정될 필요가 없기 때문에 개선될 수 있다. 아울러, 압력각(α)를 제어함으로써, 보스 핀(104)과 베이스 하우징(102)의 하단 모서리와의 거리(d)가 제어될 수 있으며, 또한 최소화될 수 있고, 보스 핀(104)에 더 작은 반력을 발생시키고, 베이스 하우징(102)의 하단 모시리 및 베이스 하우징(102)가 설치될 수 있는 인쇄 회로 기판(printed circuit board)에 더 작은 반동 모멘트(reaction moment)를 발생시킬 수 있다.
아울러, 도 7은 스트로크(L)가 거리(r1)와 각 운동 거리(θ)의 함수임을 도시한다. 도 6과 함께 상기한 바와 같이, 거리(r1)와 거리(r2)는 실질적으로 동일하고, 이로 인해 결합력과 분리력은 실질적으로 동일하게 된다. 각 운동 거리(θ)가 실질적으로 45°에서 60°로 감소되기 때문에, 스트로크(L)은 캠 홈(107)의 윤곽에 제한되지 않으며, 캠 홈(107)의 프로파일 거리(d2)보다 더 커질 수도 있다.
상기 실시예에 추가하여, 부가적인 특징은 보스 핀과 캠 홈의 체결을 용이하게 하도록 하는 캠 홈의 급하게 굽어진 및/또는 오프-셋(off-set)된 초기 삽입(편심 수용)부를 포함된다. 급하게 굽어진 배치 및/또는 오프-셋된 배치는 프리-록 상태에서 압력각(α)을 더욱 줄여 준다. 아울러, 추가적인 실시예에서, 보스 핀의 운동경로는, 보스 핀과 체결되는 캠 홈의 비대칭으로 인해 비선형(non-linear)이 될 수 있다. 보스 핀과 캠 홈이 체결되는 위치를 변경함으로써, 가해지는 힘이 감소될 수 있고, 또한, 특정 작업에 따라, 레버 암에 대한 반력이 감소될 수 있다.
본 발명에 의한 방법은 오정렬에 의한 오류 방지, 간헐적 단속의 제거 및 전체 제품의 신뢰성 향상을 확보하는 동시에, 사용자에게 많은 수의 핀을 가지고, 높은 결합력을 요하는 커넥터와 하우징 사이에 안정되고 신뢰성있는 결합 및 잠금을 보장한다.
이상에서는 본 발명에 따른 전형적인 실시예와 방법에 관하여 기재하였지만, 본 발명은, 이에 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위에 해당하는 다양한 변형 및 동등한 기술적 사상의 장치를 포함한다.

Claims (14)

  1. 연결 결합력 및 정렬 오류를 줄이는 레버 타입 전기 커넥터로서,
    보스 핀을 구비하는 베이스 하우징; 및
    상기 베이스 하우징에 체결되는 레버 암 커넥터를 포함하고,
    상기 레버 암 커넥터는,
    레버 암 붐 및 캠 홈을 구비하는 레버 암을 포함하며,
    상기 캠 홈은 상기 베이스 하우징의 보스 핀과 체결되는 상기 레버 암 붐에 평행하게 배치되는 마주하는 캠 면들을 구비하여, 상기 보스 핀에 제어된 간극을 제공하여 제어된 연결 반력이 발생되도록 하며, 상기 레버 암은 스크로크에 기초하여 상기 캠 홈에서 상기 보스 핀과 체결되고, 상기 보스 핀은 상기 캠 홈의 회전 중심점에서 운동하고, 접선 방향 힘이 회전 각방향에서 상기 보스 핀에 가해져, 이동방향과 동일하게 상기 베이스 하우징에 결합력을 전달하는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보스 핀의 운동 경로가 회전 중심점에 일직선으로 정렬되어, 상기 캠 홈의 프로파일을 넘어 스트로크가 연장되는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레버 암은 60° 미만의 각 운동 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레버 암 커넥터는, 프리-록 상태에서 상기 레버 암 커넥터를 고정하기 위한 레버 록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 베이스 하우징은 레버 록 디플렉터를 더 포함하며,
    상기 레버 록 디플렉터는 상기 레버 록을 휘게하여, 상기 레버 암 커넥터의 회전을 가능하게 하고, 상기 캠 홈을 상기 보스 핀에 체결하여 상기 레버 타입 전기 커넥터를 결합 상태로 당기는 것이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 레버 록은 상기 레버 암의 돌출부로 이루어져, 상기 레버 록이 휘어짐에 따라 탄성 반응을 하는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 레버 암 커넥터는 홀드-오픈 잠금쇠를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  8. 제 2 항에 있어서,
    스트로크의 거리는 상기 캠 홈 프로파일의 거리보다 더 큰 것을 특징으로 하 는 레버 타입 전기 커넥터.
  9. 제 2 항에 있어서,
    결합력 및 분리력은 동일한 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 캠 홈은 편심 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 레버 암 커넥터는 정렬 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 하우징은 베이스 하우징 정렬 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 레버 암은 상기 레버 암 커넥터의 직선 운동 방향과 같은 방향으로 각 운동하는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 레버 암 커넥터는 상기 레버 암의 각 운동의 끝단에서 레버 암과 체결되는 커넥터 록을 더 포함하며, 상기 레버 암 커넥터와 상기 베이스 하우징이 결합되면서 상기 커넥터 록에서 상기 레버 암을 고정하는 것을 특징으로 하는 레버 타입 전기 커넥터.
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