KR101545975B1 - 양면 암형 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양면에 암형(female type) 구조를 가지는 전기소자 연결용 커넥터에 관련된다. 본 발명은 실시예로, 상하로 개방된 내부를 형성하는 바디부, 상기 바디부의 일측에서 상기 바디부의 내부로 연장되어 그 내부를 제1장착공간과, 입구가 상부로 개방된 제2장착공간으로 구획하는 경계부, 상기 바디부의 타측에서 연장되고, 단부가 상기 바디부의 내부의 내측으로 절곡되게 형성되어, 상기 제1장착공간의 상부를 막으면서 절곡된 상기 단부가 상기 경계부의 선단부와 겹쳐지면서 상기 경계부의 선단부를 지지하는 연장부 및 상기 바디부에 구비되며 회로기판에 물리적으로 결합되는 장착부를 포함하는 양면 암형 커넥터를 제시한다.

Description

양면 암형 커넥터{Double-side-female type connector}

본 발명은 양면에 암형(female type) 구조를 가지는 전기소자 연결용 커넥터에 관련된다.

각종 전자 장비에서 전자 부품들은 회로기판 상에 실장되어 설치된다. 작은 전류를 소비하는 전자 부품들도 있지만 주전원 공급장치나 전력 소비가 큰 전자부품들은 회로기판을 통하는 전류량이 크므로 발열이 크게 발생하게 된다. 따라서 회로기판의 설계와 전자 부품을 회로기판에 연결시키는 커넥터들은 전류량과 발열량 등을 고려하여 설계하게 된다.

때때로 회로기판의 상부와 하부에는 서로 다른 부재가 같은 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 전원공급장치는 회로기판의 하부에 위치하고, 해당 지점에서 회로기판의 상부에는 릴레이 스위치가 위치할 수 있다. 이 경우 회로기판에 설치된 하나의 커넥터가 전원공급장치 및 릴레이 스위치와 전기적으로 연결될 필요가 있다.

전기적 연결을 이루는 커넥터는 다른 전자 부품의 단자와 물리적 결합이 용이하게 이루어져야 하며, 전자 부품의 단자와 결합된 이후에는 사용 중에 전기적 연결이 온전히 유지될 수 있어야 한다. 특히 자동차와 같이 운영 중에 진동이나 충격이 예상되는 경우에는, 외력에 의한 전기적 접점의 변화를 예상하여야 하고, 발열이 크게 발생하는 경우라 해도, 커넥터를 구성하는 구성물의 열적 변화에 의한 변형을 고려하여야 한다.

대한민국 공개특허 제10-2011-0056969호 (2011.05.31)

본 발명은 회로기판에 전자 부품을 통전 가능하게 연결함에 있어, 안정된 연결이 이루어지도록 하며, 조립의 편의성, 열적 변형의 수용 등 커넥터의 온전한 운용이 가능하도록 한 커넥터를 제시한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 상하로 개방된 내부를 형성하는 바디부, 상기 바디부의 일측에서 상기 바디부의 내부로 연장되어 그 내부를 제1장착공간과, 입구가 상부로 개방된 제2장착공간으로 구획하는 경계부, 상기 바디부의 타측에서 연장되고, 단부가 상기 바디부의 내부의 내측으로 절곡되게 형성되어, 상기 제1장착공간의 상부를 막으면서 절곡된 상기 단부가 상기 경계부의 선단부와 겹쳐지면서 상기 경계부의 선단부를 지지하는 연장부 및 상기 바디부에 구비되며 회로기판에 물리적으로 결합되는 장착부를 포함하는 양면 암형 커넥터를 제시한다.

여기서 상기 경계부는 상하 방향에 대하여 굴곡지게 형성될 수 있다.

나아가 상기 경계부의 선단부는 상기 제1장착공간의 상부를 막고 있는 상기 연장부의 내측과는 서로 이격될 수 있다.

또한 상기 바디부에서 압입되어 내부로 돌출된 측벽의 돌출 길이 또는 굴곡진 상기 경계부의 꼭지 지점에 형성한 엠보싱의 돌출 길이에 의해, 상기 제1장착공간 또는 상기 제2장착공간의 단면적이 조절될 수 있다.

또한 상기 제1장착공간의 입구 또는 상기 제2장착공간의 입구의 주변부는 내부를 향하여 경사진 곡면으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 커넥터의 구성 요소가 열적 변형에 의해 단자들과의 접점이 불안정해지는 것을 방지할 수 있다. 따라서 커넥터를 통한 단자의 전기적 연결에 대한 신뢰성을 크게 향상시킨다. 커넥터는 장착된 단자를 큰 힘으로 물어 고정함으로써 단자와의 전기적 접촉이 안정되게 이루어지게 한다.

또한 장착 대상인 단자의 두께에 따라 커넥터 내부에 형성된 장착공간의 단면적을 달리하도록 제조하기가 용이하고, 오조립의 가능성이 저감되어 조립성이 향상된다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커넥터의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 평면도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 실시예의 사용 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 경계부의 작용을 나타낸 단면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 양면 암형 커넥터의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.

또한 이하의 설명에서 '제1', '제2' 등의 용어는 기술적 의미가 동일성 범위에 있는 구성요소를 편의상 구별하기 위하여 사용된다. 즉, 어떠한 하나의 구성은 임의적으로 '제1구성' 또는 '제2구성'으로 명명될 수 있다.

첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.

도 1과 도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 커넥터의 외형이 도시되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 커넥터(100)는 소정의 두께를 가지는 금속판을 절단한 후 접어 제조하는 것이다. 금속판의 절단, 노칭, 굴곡 형성 등에는 프레스 장치 등과 같이 이미 알려진 제조 장치를 사용할 수 있다.

커넥터(100)는 바디부(10), 경계부(20), 연장부(30) 및 장착부(40)를 포함한다.

바디부(10)는 커넥터(100)의 외형을 이룬다. 도면에서 바디부(10)는 대략 직육면체의 형상을 이루는 커넥터(100)의 측면 둘레를 구성한다.

도 2를 참고하면, 커넥터(100)의 일면에서는 금속판 소재가 이중으로 겹쳐져 있다. 일면이 이중으로 겹쳐지도록 구성된 바디부(10)는 금속판 소재의 자체 강성만으로도 사용 중에 형상 변형을 크게 저감시킬 수 있다.

도시하지 아니한 다른 실시예에서, 금속판이 이중으로 겹쳐지지 아니하도록 구성할 수도 있다.

바디부(10)는 상하로 개방된 하나의 내부 공간을 형성한다. 바디부(10)의 빈 내부 공간은 이후 설명하는 경계부(20)와 연장부(30)에 의해 전자 부품의 단자가 연결되는 장착공간으로 구획된다.

도 3에는 바디부(10)의 일측 하단과 타측 상단에서 이어지며, 바디부의 내부에 장착공간들을 형성하는 경계부(20)와 연장부(30)가 도시되어 있다.

경계부(20)는 바디부(10)의 일측에서 바디부(10)의 내부로 연장되는 구성이다. 도 3을 기준으로 경계부(20)는 바디부(10)의 내부를 좌우로 구획한다. 편의상 경계부(20)에 의해 구획된 공간 중 왼쪽의 것을 제1장착공간(11)이라 하고, 오른쪽의 것을 제2장착공간(12)이라 한다.

경계부(20)는 바디부(10) 일면의 하단에서 이어지는 것으로, 경계부(20)의 하단부만이 바디부(10)에 연결되어 마치 외팔보와 유사한 구조가 된다. 따라서 바디부(10)와 연결된 하단부에서 멀어질수록 큰 탄성 변형이 가능하다.

경계부(20)가 바디부(10)의 빈 내부 공간의 대략 중심부를 상하로 분할하도록, 바디부(10)와 경계부(20)의 연결부분(21)은 큰 곡률을 가지는 곡면으로 형성하고 있다. 이로써 상부로 개방되고, 좌우는 각기 경계부(20)와 바디부(10)의 오른쪽 측벽에 의해 막히고, 바닥은 경계부(20)와 바디부(10)가 연결된 굴곡부분으로 막힌 제2장착공간(12)이 형성된다. 제2장착공간(12)의 막힌 바닥은 제2장착공간(12)으로 삽입하는 단자의 삽입 깊이를 제한하도록 기능한다.

한편 연장부(30)는 바디부(10)의 상단에서 이어져 바디부(10)의 내부로 절곡된 형상을 가지며, 바디부(10)와 이어지는 부분을 살펴보면 경계부(20)와는 바디부(10) 내부의 중심을 기준으로 대칭을 이루고 있다.

연장부(30)는 바디부(10)의 상부에서 연장되고, 단부가 바디부(10)의 내부로 절곡되게 형성된다. 구체적으로 연장부(30)는 바디부의 상단면을 따라 연장되는 수평편(31)과, 바디부(10)의 상단면 중간에서 내부로 절곡되어 연장되는 수직편(32)을 포함한다.

연장부(30)의 수평편(31)은 바디부(10)의 상단면을 따라 나란히 연장됨으로써 제1장착공간(11)의 상부를 막게 된다. 수직편(32)은 경계부(20)와 일부분이 겹쳐지면서, 제1장착공간(11)과 제2장착공간(12)을 경계짓는 격벽으로 기능한다.

연장부(30)의 절곡된 단부, 즉 수직편(32)은 경계부(20)의 선단부(22)와 겹쳐지면서 지지하게 된다. 커넥터(100)를 사용함에 있어 통전되는 전류에 의해 커넥터(100)가 가열될 수 있는데, 외팔보 형태로 바디부(10)의 일측에 연결되어 있는 경계부(20)는 열적 변형에 의해 바디부(10)의 오른쪽 측벽 가까이로 이동할 수 있다. 특히 경계부(20)의 선단부(22)는 바디부(10)와의 연결부분(21)으로부터 멀리 떨어져 있음으로써 열적 변형에 상대적으로 취약하다.

연장부(30)의 수직편(32)은 경계부(20)보다 상대적으로 짧은 길이로 형성됨으로써 열적 변형이 작게 일어나는 부분이고, 이 수직편(32)이 경계부(20)의 선단부(22)를 지지함으로써 발열에 의한 경계부(20)의 열적 변형이 크게 일어나는 것을 방지한다.

한편 장착부(40)는 바디부(10)에 구비되어, 회로기판에 물리적으로 결합되는 부분이다. 도시된 실시예에서 장착부(40)는 바디부(10)의 상단에서 돌출되는 핀의 형태로 도시되어 있다. 이 핀들은 회로기판(200)의 장착홀을 관통한 후 남땜 등에 의해 고정될 수 있다(도 4 참고). 이와 달리 장착부는 회로기판에 고정되기 위한 다양한 구조를 가질 수 있다.

도 4에는 커넥터의 사용 상태가 도시되어 있다. 커넥터(100)는 장착부(40)를 통하여 회로기판(200)에 고정되어 있다. 커넥터(100)의 아래에는 전자 부품이 위치하며, 이 전자 부품의 단자(이하, "제1단자(310)"라 함)가 상부로 돌출되어 커넥터(100)에 연결되어 있다. 또 회로기판(200)에는 상부에서 접근하는 또 다른 전자 부품의 단자(이하, "제2단자(320)"라 함)가 통과하는 관통홀(201)이 형성되어 있다.

제1단자(310) 또는 제2단자(320)는 소정의 두께와 폭을 가지며, 길게 연장된 판의 형상을 가진다. 단자의 일례로 전원공급장치에 구비되는 버스바 등이 있다.

제1단자(310)는 상부에서 접근하여 제1장착공간(11)에 장착되고, 제2단자(320)는 하부에서 접근하여 제2장착공간(12)에 장착된다. 도면을 살펴보면 제1단자(310)와 제2단자(320)의 사이에는 연장부(30)와 경계부(20)가 개재함을 알 수 있다.

다시 도 3과 도 4를 참고하여, 추가적인 커넥터의 특징을 설명한다.

경계부(20)는 좌우 방향에 대하여 굴곡지게 형성되어 있다. 도면에서 경계부(20)는 제1장착공간(11)을 향해 상하로 이격된 두 곳에서 볼록한 곡면을 형성하고, 제2장착공간(12)을 향하여 중간 높이에서 볼록한 곡면을 형성하고 있다. 각 장착공간으로 볼록하게 솟은 꼭지 부분은, 도 4에 도시된 바와 같이, 장착된 단자들과 접지되는 부분이다.

경계부(20)가 굴곡지게 형성함으로써 단자들과 보다 확실한 접촉이 가능하게 된다. 만일 경계부가 단순한 평판 형태라면, 장착공간에 들어온 단자를 충분한 힘으로 물어 고정할 수 없게 된다. 그에 따라 단자를 잡아주는 힘이 충분하지 못하게 되고, 단자들의 이동에 의해 커넥터와 단자의 접점이 불안정해질 우려가 있다.

또 경계부(20)의 굴곡진 형상은, 도 3의 가로 방향과 세로 방향에 대한 경계부(20)의 탄성적 변형이 가능하게 한다. 경계부(20)의 볼록한 꼭지 부분에서 장착공간(11,12)의 가로 폭 길이가 단자(310, 320)의 두께 길이보다 짧게 형성함으로써, 진입하는 단자(310, 320)에 의해 경계부(20)가 눌려 탄성 변형되면서 강하게 단자를 가압할 수 있다. 그에 따라 단자(310, 320)와 경계부(20)의 확실한 전기적 접촉이 가능해진다.

또한 진동이나 외부충격이 가해지는 환경에서 사용하더라도 복원력을 가지며 일정한 힘으로 단자를 가압하는 경계부(20)에 의해 단자(310, 320)와의 전기적 접촉 상태를 안정되게 유지할 수 있게 된다.

도 5에는 단자(310, 320)의 연결에 따른 연장부(30)와 경계부(20)의 탄성 변형에 대하여 도시하고 있다. 도면에서 가상선은 단자가 결합되기 전의 연장부 또는 경계부를 나타낸다.

제1장착공간(11)으로 볼록하게 솟은 경계부(20)의 꼭지 지점에는 엠보싱(23)이 형성되어 있다. 제1장착공간(11)에 장착되는 제1단자(310)는 경계부(20)의 두 곳에서 이루어진 엠보싱(23) 부분에 접촉하게 된다. 한편 제2장착공간(12)에 들어온 제2단자(320)는 경계부(20)의 중간에 형성된 볼록면의 꼭지 지점(24)에 접촉하게 된다.

경계부(20)는 중간 높이에서 제2단자(320)에 의해 왼쪽으로 가압되면서, 선단부(22)는 제1단자(310)에 의해 오른쪽으로 크게 가압된다. 결국 경계부(20)는 좌우에서 가압하는 단자들에 의해 탄성 변형하게 된다. 경계부(20)가 탄성 변형되면서 연장부(30)의 수직편(32)을 가압하게 되어, 수직편(32)은 오른쪽으로 휘어지나 그 변형은 작게 일어난다.

삽입된 단자에 의해 경계부(20)의 선단부(22)와 중간 높이에 작용하는 가압력은, 하단부에 형성된 엠보싱(23) 부분을 제1단자(310)를 향하여 돌출되도록, 경계부(20)를 탄성 변형시키게 된다. 그에 따라 경계부(20)의 하단에 형성된 엠보싱(23) 부분이 제1단자(310)와 안정된 전기적 접촉을 이루게 된다. 즉, 제1장착공간(11)에 삽입된 제1단자(310)는 상부와 하부에 이격되게 구비된 한 쌍의 엠보싱(23) 부분 모두와 안정되게 접촉하게 된다.

한편 경계부(20)의 선단부(22)는 제1장착공간(11)의 상부를 막고 있는 연장부(30)의 내측과는 서로 이격되어 있다. 단자들이 장착공간에 진입함에 따라 좌우에서 가압된 굴곡진 경계부(20)는 좌우가 눌리면서 상하 방향으로 다소 신장되는데, 수평편(31)과 경계부(20)의 선단부(22) 간의 이격 간격이 이러한 경계부(20)의 탄성 변형을 수용한다.

다시 도 3과 도 4를 참고하면, 바디부(10)의 측벽(13)은 내부로 돌출되게 압입되어 있다. 돌출된 측벽(13)이 장착공간의 폭을 좁히게 하므로, 측벽의 돌출 길이를 달리하여 장착공간의 단면적 크기를 조절할 수 있다. 즉, 장착공간(11,12)에 연결될 단자의 두께를 고려하여 장착공간의 단면적을 달리 조절할 수 있게 된다.

다른 장착공간의 단면적 크기 조절 방안으로, 제1장착공간(11)을 향하여 돌출된 엠보싱(23)의 돌출 길이를 조절할 수 있다. 경계부(20)의 볼록한 꼭지 지점에서 장착공간을 향하여 더 돌출도록 형성되는 엠보싱(23)은 바디부(10)의 측벽(13)과 최단 거리를 이루므로, 이 엠보싱(23)의 돌출 길이를 달리함으로써 다양한 두께를 가지는 단자에 적합한 장착공간의 단면적을 얻을 수 있다.

도시된 실시예에서 바디부(10)의 양측면에는 측벽(13)이 돌출되게 형성되고, 경계부(20)에는 엠보싱(23)이 형성되어 있다. 이와 같이, 돌출된 측벽(13)과 엠보싱(23)은 함께 적용될 수 있다.

이와 달리, 돌출시킨 측벽(13)과 엠보싱(23) 중 어느 하나만을 적용하여 장착공간의 단면적을 조절할 수 있다. 또한 도시하지 아니하였으나, 엠보싱 처리는 제2장착공간 내에 볼록하게 솟은 경계부의 꼭지 지점에도 형성할 수 있다.

측벽(13)의 돌출 길이 또는 엠보싱(23) 돌출 길이의 조절은, 커넥터(100)를 제조하는 프레스 장치 등의 최소한의 변경만으로 적용이 가능한 것이다. 즉, 측벽을 돌출시키는 펀치와 엠보싱을 형성시키는 펀치의 교체만으로 충분하다. 그 외 금속판의 재단, 펀칭, 밴딩과 같은 다른 부속들은 그대로 사용할 수 있으므로, 제조 장치의 큰 변경 없이 다양한 단자 두께에 대한 전용 커넥터를 생산할 수 있게 한다.

추가적인 구성으로 제1장착공간(11)의 입구의 주변부 또는 제2장착공간(12)의 입구의 주변부는 각 장착공간의 내부를 향하여 경사진 곡면으로 형성되어 있다.

제1장착공간(11)의 입구 주변은 제1단자의 용이한 진입 이루어지도록 제1장착공간(11)의 내부로 수렴하는 곡면(C)을 형성하고 있다.

구체적으로, 도면에서 바디부(10)의 왼쪽 측벽 하단부는 내부를 향하여 접혀지고, 그 외면은 내부를 향하여 경사진 곡면(C)을 형성하고 있다. 이때, 제1장착공간(11)의 내부로 접힌 부분이 제1장착공간(11)으로 돌출되는 길이는, 바디부에 형성한 측벽(13)의 돌출 길이와 사실상 대등하여, 측벽의 내면과 접힌 부분이 거의 평행하게 된다. 이는 진입하는 제1단자(310)의 단부가 돌출된 측벽의 각진 하단부에 접촉하며 간섭되는 것을 방지한다.

또한 제1장착공간(11)의 입구 타측을 형성하는 경계부와 바디부(10)의 연결 부분은 크게 굴곡지면서 제1장착공간(11)의 내부를 향하여 내림 경사진 곡면(C)을 형성하고 있다.

제1장착공간(11)으로 진입하는 제1단자(310)의 단부가 입구 주변의 곡면(C)을 타고 중심으로 이동할 수 있게 되어, 조립자가 전자 부품의 제1단자를 커넥터에 손쉽게 장착할 수 있게 된다.

한편 제2장착공간(12)의 입구를 형성하는 연장부(30)의 수평편(31)과 수직편(32)의 절곡 지점은 제2장착공간(12)의 내부를 향하여 내림 경사를 형성하는 곡면(C)으로 형성되어 있다. 따라서 상부에서 하강하며 접근하는 제2단자(320)의 단부가 곡면을 타고 제2장착공간(12)의 내부로 온전히 삽입되도록 유도하게 된다.

이러한 장착공간들의 입구에 형성된 곡면들은, 연결 대상이 되는 단자가 다소 어긋나게 접근하더라도 장착공간의 내부로 올바르게 진입할 수 있도록 한다. 따라서 조립 불량의 발생 가능성을 저감시킨다.

100 : 커넥터
10 : 바디부
11 : 제1 장착공간 12 : 제2 장착공간 13 : 측벽 C : 곡면
20 : 경계부
21 : 연결부분 22 : 선단부 23 : 엠보싱 24 : 꼭지 지점
30 : 연장부
31 : 수평편 32 : 수직편
40 : 장착부
200 : 회로기판 201 : 관통홀
310 : 제1 단자 320 : 제2 단자

Claims (6)

1. 금속판을 프레스 가공하여 제작하는 것으로,
   상하로 개방된 내부를 형성하는 바디부;
   상기 바디부의 일측에서 상기 바디부의 내부로 연장되어 그 내부를 제1장착공간과, 입구가 상부로 개방된 제2장착공간으로 구획하는 경계부;
   상기 바디부의 타측에서 연장되고, 단부가 상기 바디부의 내부의 내측으로 절곡되게 형성되어, 상기 제1장착공간의 상부를 막으면서 절곡된 상기 단부가 상기 경계부의 선단부와 겹쳐지면서 상기 경계부의 선단부를 지지하는 연장부; 및
   상기 바디부에 구비되며 회로기판에 물리적으로 결합되는 장착부;를 포함하는 양면 암형 커넥터.
2. 제1항에서,
   상기 경계부는 상하 방향에 대하여 굴곡지게 형성되어 있는 양면 암형 커넥터.
3. 제2항에서,
   상기 경계부의 선단부는
   상기 제1장착공간의 상부를 막고 있는 상기 연장부의 내측과는 서로 이격되어 있는 양면 암형 커넥터.
4. 제1항에서,
   상기 바디부에서 압입되어 내부로 돌출된 측벽의 돌출 길이에 의해 상기 제1장착공간 또는 상기 제2장착공간의 단면적이 조절되는 양면 암형 커넥터.
5. 제1항 또는 제2항에서,
   상기 경계부는 웨이브 형상으로 굴절되어 있고,
   상기 제1장착공간을 향하여 볼록하게 돌출된 상기 경계부의 굴절된 면에 돌출시킨 엠보싱의 돌출 길이에 의해 상기 제1장착공간의 단면적이 조절되는 양면 암형 커넥터.
6. 제1항에서,
   상기 제1장착공간의 입구 또는 상기 제2장착공간의 입구의 주변부는 내부를 향하여 경사진 곡면으로 형성되어 있는 양면 암형 커넥터.

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