KR101397772B1 - 단자 및 이것을 이용한 커넥터 - Google Patents

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히로타다 테라니시
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오므론 가부시키가이샤
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Abstract

단자의 가동 접점부에 대한 가세력을 저하시키지 않고서 접압을 경감함에 의해, 배터리의 접속 패드의 파손을 방지할 수 있음과 함께, 가동 접점부의 발열에 의한 통전 용량의 저하를 방지할 수 있는 단자를 제공하는 것에 있다. 이를 위해, 하우징(10)의 접점구멍(14)으로부터 출입 가능하게 돌출하는 가동 접점부(36)를 갖는 단자(30)이다. 그리고, 상기 가동 접점부(36)의 접점면(36a)을 탄성 변형 가능한 원호형상 박육부(38)로 형성하였다.

Description

단자 및 이것을 이용한 커넥터{TERMINAL AND CONNECTOR USING THE SAME}
본원 발명은 단자, 예를 들면, 하우징에 조립되어 커넥터를 형성할 뿐만 아니라, 기판의 측단면에 직접 실장하여 사용할 수 있는 단자에 관한 것이다.
종래, 단자로서는, 예를 들면, 도전성 튜브 내에, 도전성 핀을 돌출 및 후퇴 방향으로 활주 자유로우며 게다가 빠져나오지 않도록 배설함과 함께, 상기 도전성 핀을 상기 돌출 방향으로 탄성 가세하는 코일 스프링을 축설(縮說)하여 이루어지는 스프링 커넥터에 있어서, 상기 코일 스프링의 적어도 일부분의 감는(卷) 외경을 1턴 빗나간 타부분의 감는 내경보다 작게 또는 같게 되도록 설정하고, 상기 코일 스프링이 수축된 상태에서, 상기 일부분을 상기 타부분의 내측에 수용할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 스프링 커넥터가 있다(특허문헌1 참조).
그리고, 특허문헌1의 도 1에 도시하는 바와 같이, 전술한 스프링 커넥터(20)에서는, 도전성 핀(14)이 코일 스프링(26)으로 축심 방향으로 가세되어 있다. 그리고, 그 도 5에 도시하는, 배터리(44)의 당접(當接) 단자(46)에 압접함에 의해, 소정의 접점압을 확보하면서, 전기적 접속하는 구성으로 되어 있다.
특허문헌1 : 일본 특개평11-149954호 공보
그러나, 전술한 스프링 커넥터에서는, 도전성 핀의 선단면이 배터리의 접속 패드에 접촉하는 경우에, 코일 스프링의 스프링력이 접속 패드의 선단면에 국소적으로 집중하기 때문에, 접속 패드의 금(金) 도금층을 파손할 우려가 있다.
또한, 대용량의 배터리에 상기 스프링 커넥터를 접속한 경우, 접촉 저항에 의한 발열에 의해 고온으로 되기 쉽고, 통전할 수 있는 전류 용량이 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명에 관한 단자는, 그 가동 접점부에 대한 가세력을 저하시키지 않고서 접압(接壓)을 경감함에 의해, 배터리의 접속 패드의 파손을 방지할 수 있음과 함께, 가동 접점부의 발열에 의한 통전 용량의 저하를 방지할 수 있는 단자를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 관한 단자는, 상기 과제를 해결하기 위해, 하우징의 접점구멍으로부터 출입 가능하게 돌출하는 가동 접점부를 갖는 단자로서, 상기 가동 접점부의 접점면을 탄성 변형 가능한 원호형상 박육부로 형성한 구성으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 가동 접점부의 접점면이 배터리의 패드에 압접한 경우에 탄성 변형하고, 접촉면적이 증대함에 의해, 가동 접점부에 대한 가세력을 저하시키지 않고서 접압을 저하시킬 수가 있어서, 상기 배터리의 접속 패드의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 가동 접점부에서의 노출 면적이 증대하기 때문에, 냉각 효율이 향상하고, 고온으로 되기 어렵고, 통전할 수 있는 전기 용량이 저하되기 어려운 단자를 얻을 수 있다.
또한, 가동 접점부의 접점면을 원호형상 박육부로 형성하고 있기 때문에, 상기 가동 접점부 자체의 질량이 작아지고, 관성력이 작아진다. 이 때문에, 외부로부터 충격력, 예를 들면, 낙하에 의한 충격력이 하우징에 부하되어도, 가동 접점부의 관성력으로 순간적으로 생기는 전기적 접속 불량인 순간차단(瞬斷)을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에서는, 상기 원호형상 박육부는 균일한 두께를 갖고 있어도 좋다.
본 실시 형태에 의하면, 프레스 성형이나 전주(電鑄) 가공으로 제조하기 쉬운 단자를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태로서는, 원호형상 박육부는 기부를 향하여 순차적으로, 두껍게 되어 있어도 좋다.
본 실시 형태에 의하면, 원호형상 박육부의 기부에 응력이 집중하기 어렵게 되어, 수명이 긴 단자를 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 커넥터는, 전술한 단자에 관한 가동 접점부를, 하우징에 마련한 접점구멍으로부터 출입 가능하게 돌출시킨 구성으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 가동 접점부의 접점면이 배터리의 접속 패드에 압접한 경우에 탄성 변형하고, 접촉면적이 증대함에 의해, 가동 접점부에 대한 가세력을 저하시키지 않고서 접압을 저하시킬 수 있기 때문에, 상기 배터리의 접속 패드의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 가동 접점부에서의 노출 면적이 증대하기 때문에, 냉각 효율이 향상하고, 고온으로 되기 어렵고, 통전할 수 있는 전기 용량이 저하되기 어려운 커넥터를 얻을 수 있다.
또한, 가동 접점부의 접점면을 원호형상 박육부로 형성하고 있기 때문에, 상기 가동 접점부 자체의 질량이 작아지고, 관성력이 작아진다. 이 때문에, 외부로부터 충격력, 예를 들면, 낙하에 의한 충격력이 하우징에 부하되어도, 가동 접점부의 관성력으로 순간적으로 생기는 전기적 접속 불량인 순간차단을 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 커넥터의 실시 형태로서는, 피접촉물의 가압시에 가동 접점부의 접점면이 탄성 변형하는 구성으로 하여도 좋다.
본 실시 형태에 의하면, 응력이 집중하기 어렵게 되어, 수명이 긴 커넥터를 얻을 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본원 발명의 실시 형태에 관한 단자가 조립되는 커넥터를 도시하는 분해 사시도.
도 2의 (A) 내지 (C)는 본원 발명에 관한 단자를 조립하는 하우징을 도시하는 사시도, 및, 도 2의 (A)에서 도시한 B-B선, C-C선 단면도 사시도.
도 3의 (A) 및 (B)는 도 1에서 도시한 고정구 및 단자의 사시도.
도 4의 (A) 및 (B)는 도 1에서 도시한 커넥터에 관한 단자의 동작 전후를 도시하는 평면도.
도 5는 도 1에서 도시한 커넥터에 관한 단자의 동작 전후를 도시하는 단면도.
도 6의 (A) 및 (B)는 본원 발명에 관한 단자의 가동 접점부에서의 접점면의 탄성 변형을 다른 조건으로 산출한 결과를 도시하는 도표.
도 7은 도 6의 (A)에 도시한 도표에 관한 단자의 동작 전후에 있어서의 접촉 압력의 변화를 산출하기 위한 조건 및 결과를 도시하는 도표.
도 8은 도 6의 (B)에 도시한 도표에 관한 단자의 동작 전후에 있어서의 접촉 압력의 변화를 다른 조건으로 산출한 결과를 도시하는 도표.
본 발명에 관한 단자의 실시 형태를 도 1 내지 도 8의 첨부 도면에 따라 설명한다.
본 실시 형태는, 도 1 내지 도 5에 도시하는 바와 같이, 수지 성형된 높이 4㎜의 하우징(10)에 소정의 피치로 고정금구(20)를 압입함과 함께, 상기 고정금구(20, 20)의 사이에 접속단자(30)를 압입한 커넥터에 적용한 경우이다.
상기 하우징(10)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 고정금구(固定金具)(20)를 상방에서 압입할 수 있는 제 1 수납 스페이스(11)를 소정 피치로 마련하고 있음과 함께, 상기 제 1 수납 스페이스(11)가 대향하는 내측면에는 계지용 돌조(12)를 마련하고 있다. 또한, 상기 하우징(10)은, 상기 제 1 수납 스페이스(11, 11)의 사이에 접속단자(30)를 배면측에서 압입할 수 있는 3개의 제 2 수납 스페이스(13)를 병설하고 있다. 특히, 양단에 마련한 제 2 수납 스페이스(13)는, 칸막이벽(13a)으로 구획되어 있다. 또한, 상기 하우징(10)은, 그 정면측에, 상기 제 2 수납 스페이스(13)에 연통하고, 또한, 후술하는 가동 접점부(36)를 출입할 수 있는 접점구멍(14)을 마련하고 있음과 함께, 상기 제 2 수납 스페이스(13)에 연통하는 압입구멍(15)을 마련하고 있다. 그리고, 상기 접점구멍(14)의 양측 개구 연부에 보강용 리브(16)를 돌설함과 함께, 상기 접점구멍(14)의 상방 연부에 위치 규제용 받이부(17)를 형성하고 있다. 또한, 상기 하우징(10)은, 그 상면의 정면측 연부에 상기 제 2 수납 스페이스(13)에 연통하는 엿보는구멍(18)을 마련하고 있다.
고정금구(20)는, 도 3의 (A)에 도시하는 바와 같이, 금속제 박판을 프레스 가공으로 타발(打拔)하여 형성한 개략 문형(門型)의 프레스 성형품이고, 그 내측면에 계지 폴(21)을 돌설하고 있다. 이 때문에, 상기 하우징(10)의 제 1 수납 스페이스(11)에 상기 고정금구(20)를 상방에서 압입하면, 상기 계지 폴(21)이 상기 하우징(10)의 계지용 돌조(12)에 계지하고, 상기 고정금구(20)가 빠짐방지됨과 함께, 상기 고정금구(20)의 고정용 하단부(22)가 상기 하우징(10)의 저면에서 접속 고정할 수 있도록 노출한다(도 5).
접속단자(30)는, 도 3의 (B)에 도시하는 바와 같이, 압입용 고정부(31)로부터 상방으로 약 J형상의 지지부(32)를 돌출함과 함께, 상기 지지부(32)의 선단에 위치하는 제 1 분기부(33a)로부터 제 1 연재부(34a)와 제 2 분기부(33b)가 연재되고, 상기 제 2 분기부(33b)로부터 제 2, 제 3 연재부(34b, 34c)가 분기되어 있다.
상기 압입용 고정부(31)에는, 그 일단부의 윗면에 계지 폴(31a)을 돌설하고 있는 한편, 그 타단부의 하면에서 접속부(31b)를 마련함에 의해, 압입용 노치부(31c)를 형성하고 있다.
또한, 상기 제 1 분기부(33a), 제 2 분기부(33b)로부터 분기된 제 1, 제 2, 제 3 연재부(34a, 34b, 34c)가 개략 평행하게 구불구불하도록 연재됨에 의해, 제 1, 제 2 슬릿(35a, 35b)을 형성하고 있다. 이 때문에, 분기부(33a, 33b)에 대한 응력 집중이 생기기 어렵게 되어, 수명이 늘어남과 함께, 설계의 자유도가 넓어진다는 이점이 있다.
또한, 상기 제 1, 제 2, 제 3 연재부(34a, 34b, 34c)의 선단부를 일체화하여 형성한 자유 단부에 가동 접점부(36)를 마련하고 있음과 함께, 상기 제 1 연재부(34a)의 선단에 위치 규제용 돌기부(37)를 돌설하고 있다. 상기 가동 접점부(36)는, 그 접점면(36a)을 탄성 변형 가능한 원호형상 박육부(38)로 형성하고 있다. 또한, 상기 원호형상 박육부(38)는 탄성 변형 가능하면 좋고, 균일한 두께를 갖는 경우뿐만 아니라, 기부(基部)를 향하여 순차적으로, 두꺼워지도록 형성하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제 1, 제 2, 제 3 연재부(34a, 34b, 34c)의 만곡부분에 있어서의 두께 치수를 순차적으로, 크게 하고 있다. 이 때문에, 동작시에 있어서의 응력 집중이 생기기 어렵게 되어, 수명이 늘어난다는 이점이 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 제 1, 제 2 슬릿(35a, 35b)의 폭치수는, 접속단자(30)의 가동 접점부(36)를 동작시켜도 제 1, 제 2, 제 3 연재부(34a, 34b, 34c)가 상호 접촉하지 않는 크기로 되어 있다. 이 때문에, 소정의 동작시에 있어서 제 1, 제 2, 제 3 연재부(34a, 34b, 34c)가 상호 접촉하는 일이 없고, 불쾌한 접촉음이 생기지 않는다.
또한, 상기 가동 접점부(36)의 가동 접점면(36a)을 탄성 변형 가능한 원호형상 박육부로 형성하고 있기 때문에, 가동 접점면(36a)의 배후에 냉각용 관통구멍이 형성되고, 노출 면적이 증대하고 있다. 이 때문에, 접촉 저항에 의거하여 발열하여도, 효율적으로 냉각할 수 있고, 가동 접점부(36)가 고온으로 되기 어렵다는 이점이 있다.
그리고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 하우징(10)의 제 2 수납 스페이스(13)에 배면측에서 상기 접속단자(30)를 삽입한다. 그리고, 상기 압입용 고정부(31)를 압입구멍(15)에 압입하고, 계지 폴(31a)을 압입구멍(15)의 내면에 계지함과 함께, 노치부(31c)를 하우징(10)의 연부(緣部)에 계합함에 의해, 고정할 수 있다. 이에 의해, 접속단자(30)의 위치 규제용 돌기부(37)가 하우징(10)의 위치 규제용 받이부(17)에 맞닿아서 위치 규제됨과 함께, 접속단자(30)의 접속부(31b)가 고정금구(20)의 고정용 하단부(22)와 같은 면이 된다.
계속해서, 도시하지 않은 프린트 기판에 실장한 상기 커넥터에, 예를 들면, 휴대 전자 기기의 배터리를 압접시킴에 의해, 가동 접점부(36)를 압입하면, 제 1, 제 2, 제 3 연재부(34a, 34b, 34c)가 탄성 변형함과 함께, 지지부(32)가 탄성 변형한다. 그리고, 소정의 압입량의 범위 내라면, 제 1, 제 2 슬릿(35a, 35b)의 폭치수를 크게 하고 있기 때문에, 제 1, 제 2, 제 3 연재부(34a, 34b, 34c)가 서로 접촉하는 일이 없고, 마찰음을 발생시키는 일이 없다. 특히, 가동 접점부(36)와 압입용 고정부(31)와의 사이에, 구불구불한 제 1, 제 2, 제 3 연재부(34a, 34b, 34c) 및 지지부(32)가 배치되고, 스프링 길이가 길기 때문에, 소망하는 변위량을 확보할 수 있음과 함께, 응력 집중이 생기기 어렵다. 이 때문에, 접촉 신뢰성이 향상함과 함께, 수명이 긴 커넥터를 얻을 수 있다.
또한, 접촉 저항에 의거하여 가동 접점부(36)가 발열하여도, 냉각용 관통구멍(38a)을 마련하고 있기 때문에, 효율적으로 냉각할 수 있고, 고온으로 되기 어렵다는 이점이 있다.
또한, 전술한 실시 형태에서는, 접촉 신뢰성을 높이기 위해 2장 1조(組)의 접속단자와 1장의 접속단자를 조합시키는 경우에 관해 설명하였지만, 전부 1장의 접속단자만으로 구성하여도 좋고, 또는, 전부 2장 1조의 접속단자로 구성하여도 좋다. 또한, 3장 1조로 접속단자를 조립하여도 좋고, 필요에 응하여 접속단자의 수를 선택할 수 있음은 물론이다.
또한, 연재부 및 슬릿은 일양한 폭치수일 필요는 없고, 필요에 응하여 폭치수를 변화시켜도 좋다. 예를 들면, 연재부의 만곡부분중, 외측에 위치하는 연재부의 만곡부분의 폭치수만을 크게 하여, 응력 집중의 발생을 방지함에 의해, 내구성을 높여도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 하우징에 접속단자를 조립하는 경우에 관해 설명하였지만, 프린트 기판 자체를 하우징으로 하고, 그 측단면(側端面)에 본원의 접속단자를 직접 조립하여도 좋다. 이에 의하면, 전술한 하우징 및 고정금구를 필요로 하지 않고, 결과로서 장치 전체를 보다 한층 소형화할 수 있다는 이점이 있다.
실시예
헤르츠의 이론식을 이용하여, 원호형상 박육부가 균일한 두께를 갖는 경우(도 6의 (A), 도 7)와, 원호형상 박육부의 두께가 기부를 향하여 두꺼워지는 경우(도 6의 (B), 도 8)에서의 접촉 압력의 변환을 계산한 결과를 각각 도 6의 (A), (B)에 도시한다.
(실시예 1)
즉, 원호형상 박육부를 두께 0.1㎜, 접점면에서의 곡률 반경을 0.5㎜, 그 기부에서의 두께를 0.1㎜로 한 경우에, 스프링력으로서 접촉력 0.9N을 부하한 때, 접점면의 곡률 반경이 0.5㎜로부터 0.7㎜로 변화함과 함께, 접압(接壓)이 1210(N/㎟)로부터 967(N/㎟)로 저하되는 것을 알았다. 이에 의해, 같은 접촉력이라도, 접점면의 곡률 반경이 커짐으로써, 피접촉물과의 접촉면적이 커지고, 국소적인 응력 집중이 완화되어, 배터리의 접속 패드의 파손을 방지할 수 있음을 알았다.
(실시예 2)
원호형상 박육부의 접점면에서 두께 0.1㎜, 접점면에서의 곡률 반경을 0.5㎜, 그 기부에서의 두께를 0.17㎜로 한 경우에, 스프링력으로서 접촉력 0.9N을 부하한 때, 접점면의 곡률 반경이 0.5㎜로부터 0.85㎜로 변화함과 함께, 접압이 1210(N/㎟)로부터 849(N/㎟)로 저하되는 것을 알았다. 이에 의해, 전술한 바와 마찬가지로 접점면의 곡률 반경이 보다 커짐으로써, 피접촉물과의 접촉면적이 보다 커지고, 국소적인 응력 집중이 완화되어, 배터리의 접속 패드의 파손을 방지할 수 있음을 알았다.
또한, 원호형상 박육부의 두께가 기부를 향하여 얇아지는 경우에는, 스프링력으로서 접촉력을 부하하여도, 접점면의 곡률 반경은 변화하지 않고, 국소적인 응력 집중의 완화를 도모할 수가 없었다.
따라서 원호형상 박육부가 피접촉물을 가압한 때에 탄성 변형하는 조건은, 원호형상 박육부가 균일한 두께를 갖는 경우, 또는, 원호형상 박육부의 두께가 기부를 향하여 두꺼워지는 경우이다.
산업상 이용가능성
본 발명에 관한 단자는, 전술한 형상으로 한하지 않고, 가동 접점부의 접점면을 탄성 변형 가능한 원호형상 박육부로 형성한 것이면, 특히 한정되는 것이 아니다.
10 : 하우징 13 : 제 2 수납 스페이스
14 : 접점구멍 17 : 위치 규제용 받이부
20 : 고정금구 30 : 접속단자
31 : 압입용 고정부 32 : 지지부
33a, 33b : 제 1 분기부, 제 2 분기부
34a, 34b, 34c : 제 1, 제 2, 제 3 연재부
35a, 35b : 제 1, 제 2 슬릿 36 : 가동 접점부
36a : 접점면 37 : 위치 규제용 돌기부
38 : 원호형상 박육부 38a : 냉각용 관통구멍

Claims (6)

  1. 하우징의 접점구멍으로부터 출입 가능하게 돌출하는 가동 접점부를 갖는 단자로서,
    상기 가동 접점부의 접점면을, 피접촉물과의 접촉시에 상기 접점면의 곡률 반경이 증대하도록 탄성 변형 가능한 원호형상 박육부로 형성한 것을 특징으로 하는 단자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가동 접점부의 양단을, 적어도 2개의 평형하게 구불구불한 탄성변형 가능한 연재부로 지지하는 것을 특징으로 하는 단자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 원호형상 박육부가 균일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 단자.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 원호형상 박육부가 기부를 향하여 순차적으로, 두꺼워지는 것을 특징으로 하는 단자.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 기재된 단자의 가동 접점부를, 하우징에 마련한 접점구멍으로부터 출입 가능하게 돌출시킨 것을 특징으로 하는 커넥터.
  6. 제 5항에 있어서,
    피접촉물의 가압시에 가동 접점부의 접점면이 탄성 변형하는 것을 특징으로 하는 커넥터.
KR1020127003030A 2011-03-14 2011-03-24 단자 및 이것을 이용한 커넥터 KR101397772B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

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