KR101728250B1 - 차동 쌍 연결 링크를 가진 전기 하니스 커넥터 시스템 - Google Patents

차동 쌍 연결 링크를 가진 전기 하니스 커넥터 시스템 Download PDF

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Abstract

전기 커넥터 시스템은 플러그 커넥터 및 리셉터클 커넥터를 포함하고, 그 각각은 복수의 단자 리드 와이어들을 수용하기 위한 복수의 단자 수용 캐비티들을 포함한다. 전기 커넥터 시스템은 표준 전력 및 신호 송신에 더하여, 커넥터 시스템으로 고 데이터 전송율 신호 송신 전달을 제공하기 위한 트위스티드 쌍 차동 케이블을 포함하는 커넥터 링크를 더 포함하고, 커넥터 링크는 전기 커넥터 시스템 내에 모듈식 방식으로 연결된다.

Description

차동 쌍 연결 링크를 가진 전기 하니스 커넥터 시스템{ELECTRICAL HARNESS CONNECTOR SYSTEM WITH DIFFERENTIAL PAIR CONNECTION LINK}
관련 출원에 대한 참조
본 개시는 미국특허 상표청에 2012년 7월 23일 출원된 발명의 명칭이 "Differential Pair Link For Ethernet Automotive Harness Wiring"인 이전-출원된 미국 가특허 출원 번호 제 61/674,466 호를 우선권 주장한다. 상기 특허 출원의 내용은 그 전체가 본원에 포함된다.
본 개시는 일반적으로 전기 커넥터(connector)들의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 케이블 하니스(cable harness)들에 사용되는 다중-전도체 차폐 및 비차폐 전기 커넥터들에 관한 것이다.
현재, 종래의 와이어 하니스 제조는 하나의 단자로 종결(terminate)되는 복수의 "단일 와이어들"을 제공한다. 도 1에 가장 잘 예시된 바와 같이, 복수의 그런 단일 종결 와이어들은 번들형 와이어 하니스(bundled wire harness)을 형성하도록 배열 및 결합된다. 많은 예들에서, 특정 용례들은 고 데이터 전송율 전달, 및 밸런싱(balance) 또는 임피던스 튜닝된 차동 쌍 전송 링크의 사용을 요구한다.
현재, 도 2 내지 도 4에 가장 잘 예시된 바와 같이, 단일 와이어 접근방식에서, 복수의 단일 종결 리드 와이어들(도면들에 도시된 예에서, 한 쌍)은 커넥터 하우징 내에서, 인접한 단자 유지 캐비티(cavity)들 내에 삽입 및 유지된다. 그후, 종결된 와이어들의 쌍이 트위스팅(twist)되어, 트위스티드 차동 쌍이 생성된다. 이후, 트위스티드 차동 쌍의 자유 단부들은 동일한 방식으로 제 2 커넥터 내에 삽입되고 유지되어, 케이블 하니스의 이 부분이 완성된다.
이런 접근방식은 오늘날 고속 제어기 영역 네트워크 및 플렉스레이(High Speed Controller Area Network and FlexRay) 기술들에서 관찰될 수 있고, 이 기술들은 노동 집약적인데, 그 이유는 와이어의 트위스팅이 커넥터 캐비티 몸체에 대한 조립 이후 수행되고 따라서 비일관적인 트위스트 레이트 제어로 수행되며, 이러한 비일관적 트위스트 레이트 제어는 특히 임피던스 제어 및 이에 따른 이더넷 또는 LVDS(저전압 차동 시그널링) 같은 보다 고속의 기술들에 대한 성능에 영향을 끼치기 때문이다. 각 단자 쌍은 트위스트가 이루어지기 이전에 양쪽 단부들에서 와이어 리드들에 부착되어야 하고, 이는 커넥터에 삽입하기 전에 트위스티드 와이어 길이의 제 2(최종) 단부에서 단자 제공의 잠재적 불균형을 초래하기 때문에 조립이 더욱 복잡해진다. 각각의 단자가 자신의 각각의 캐비티 내에 설치될 수 있게 하도록 트위스트되지 않은 길이가 요구되거나, 두 개의 단자들이 동시에(쌍으로서) 삽입되어 종래의 와이어 하니스 제조시 삽입 프로세스의 특성에 의해 유발되는 이런 트위스트 풀림의 영향을 최소화하여야 한다.
습기 및 이물 방지 등이 추가로 요구되는 특정 용례들에서, 밀봉부의 추가는 이러한 조립을 더욱 복잡하게 하고 유지보수 일관성에 추가 어려움을 생성하여, 감소된 조립 효율성을 초래한다.
종결 전에 두 개의 단자들을 그룹화하는 것은 선택된 종결 프로세스의 종결 스테이션에 그룹화된 단자들의 제공을 허용한다. 그렇게 하는 것은 미리 트위스트된 와이어들이 케이블 길이의 동일 지점들에서 종결될 수 있게 하여, 케이블 길이들 사이에서 최소화된 스큐(skew)를 보장한다. 이런 그룹화된 제공은 또한 케이블 종결부의 점대점 연결(point-to-point) 단부들 사이에서 최대화된 밸런스를 제공한다. 이런 그룹화된 단자들의 단부 엘리먼트 및 이중-단부 트위스티드 케이블 쌍은 와이어 하니스 제조 프로세스들 동안 각각의 단부에서 종결된 단일 와이어에 의해 종래에 제공되었던 바에 상당하는 긴밀하게 유지되고 일체화된 상태의 종결된 링크를 제공한다.
따라서, 와이어 하니스를 연결하기 위해 사용되는 커넥터 시스템이 제공된다. 커넥터 시스템은 완전한 기계적 및 전기적 연결을 위해 제 1 커넥터 및 제 2 커넥터를 포함한다. 일 구현예에서, 각각의 커넥터 링크는 트위스티드 케이블 쌍의 개별 단부들에 부착된 차폐되지 않은 서브-커넥터를 가진 차폐되지 않은 트위스티드 케이블 쌍을 포함한다. 차폐되지 않은 트위스티드 케이블 쌍, 또는 커넥터 링크 어셈블리는 하니스 구성 프로세스 동안 도입되고, 그리고 각각의 서브-커넥터는 제 1 커넥터 및 제 2 커넥터에 형성된 대응하는 포켓들에 유지된다.
추가 구현예에서, 와이어 하니스 어셈블리에 사용하기 위한 커넥터 시스템이 제공되고, 제 1 커넥터 및 제 2 커넥터를 포함한다. 복수의 단일 종결된 리드 와이어 어셈블리들은 각각의 개별 커넥터 내의 단자 수용 캐비티들 내에 유지된다. 케이블의 각각의 단부에 위치된 차폐된 서브-커넥터 및 인터리빙된 포일 차폐부를 포함하는 재킷화된 트위스티드 케이블 쌍을 포함하는 차폐된 커넥터 링크는 유사하게 하니스 하우징들의 각각 내에 유지된다.
추가 구현예에서, 모듈식 하니스 커넥터 구성의 커넥터 링크를 사용하는 커넥터 시스템이 제공된다. 복수의 개별 커넥터들은 와이어링 하니스 내에서 상호접속되고, 어레이로 서로 인터록킹되는 일련의 제 1 커넥터들을 가진 베이스 커넥터를 가진다. 각각의 제 1 커넥터는 특정 요건에 따라 단일 커넥터 링크 또는 다수의 커넥터 링크들을 가지며, 이때 복수의 종래의 방식으로 종결된 단일 리드 와이어 어셈블리들은 또한 개별 커넥터들 또는 집단 커넥터 어레이들에 연결될 수 있는 각각의 커넥터 링크들을 수반한다.
대안적인 구현예들에서, 커넥터 시스템은 밀봉된 형태 또는 밀봉되지 않은 형태로 사용되도록 구성된다. 그런 경우에서, 각각의 커넥터는 이물들 및 습기가 각각의 커넥터의 와이어 수용 부분을 통해 커넥터에 진입하는 것을 방지하기 위해 커넥터들의 개별 커넥터에 있어서 수용 캐비티 또는 챔버에 삽입된 종결된 리드 와이어에 고정된 와이어 밀봉부 또는 그로밋(grommet)을 포함한다. 둘레(perimeter) 또는 인터페이스 밀봉부는 또한 제 1 커넥터 및 제 2 커넥터 사이의 커넥팅 인터페이스에 제공될 수 있다. 둘레 밀봉부는 커넥터들 중 하나 상에 위치되고, 제 1 커넥터를 제 2 플러그 커넥터와 연결할 때, 제 2 커넥터의 일부가 밀봉부를 오버랩하여, 장벽이 생성되고 이물 및 습기를 방지하며, 커넥터 시스템의 인터페이스 부분을 통해 이물이 커넥터에 진입하는 것을 방지한다.
본 개시의 상기-설명된 목적들, 특징들 및 장점들을 보다 잘 이해하기 위해, 구현예들이 도면들을 참조하여 상세한 설명들을 위해 제공된다.
본 개시의 추가 목적들 및 장점들과 함께, 본 개시의 구조의 구성 및 동작 방식은 첨부 도면들과 관련하여 취해진 다음 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있고, 여기서 동일한 참조 번호들은 동일한 요소들을 나타낸다.
도 1은 종래의 와이어 상호연결(wire-to-wire) 하니스 커넥터 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1의 커넥터 시스템의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 커넥터 시스템의 단면도이다.
도 4는 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 종래의 커넥터의 제 1 상세 사시도이다.
도 5는 도 4의 커넥터의 제 2 상세 사시도이다.
도 6은 도 4의 커넥터의 제 3 상세 사시도이다.
도 7은 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 제 1 상세 사시도이다.
도 8은 도 7의 커넥터의 제 2 상세 사시도이다.
도 9는 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 커넥터 링크의 개략도이다.
도 10은 본 개시의 와이어 상호연결 커넥터 시스템의 커넥터 링크의 서브-커넥터의 상세 사시도이다.
도 11은 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 커넥터 링크를 생산하기 위한 조립 프로세스의 개략도이다.
도 12는 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 차폐된 커넥터 링크의 단부의 분해 사시도이다.
도 13은 도 12의 차폐된 커넥터 링크의 사시도이다.
도 14는 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 서브-하니스 부분의 평면도이다.
도 15는 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 모듈식 홀딩 어셈블리의 사시도이다.
도 16은 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 커넥터의 제 3 상세 사시도이다.
도 17은 도 7, 도 8 또는 도 16의 커넥터의 평면도이다.
도 18은 도 17의 커넥터의 단면도이다.
도 19는 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 베이스 커넥터의 평면도이다.
도 20은 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 대안적인 베이스 커넥터의 평면도이다.
도 21은 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 브랜치 커넥터의 평면도이다.
도 22는 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 베이스 커넥터의 개략도이다.
도 23은 본 개시의 와이어 상호연결 하니스 커넥터 시스템의 대안적인 베이스 커넥터의 개략도이다.
본 개시가 상이한 형태들의 구현예로 가능할 수 있지만, 본 개시는 본 개시의 원리들의 예증으로 고려될 것이고, 본 개시를 예시된 것으로 제한하는 것을 의도하지 않는다는 이해와 함께, 특정 구현예들은 도면들에 도시되고, 본원에 상세히 설명될 것이다.
이와 같이, 피처(feature) 또는 양상에 대한 참조들은 본 개시의 모든 각각의 구현예가 기술된 피처 또는 양상을 가져야 하는 것을 암시하는 것이 아니라, 본 개시의 예의 피처 또는 양상을 기술하는 것을 의도한다. 게다가, 설명이 다수의 피처들을 예시하는 것이 주의되어야 한다. 특정 피처들이 잠재적 시스템 설계들을 예시하기 위하여 함께 결합되었지만, 이들 피처들은 또한 명시적으로 개시되지 않은 다른 결합들에 사용될 수 있다. 따라서, 묘사된 조합들은 다르게 언급되지 않으면, 제한인 것으로 의도되지 않는다.
도면들에 예시된 구현예들에서, 본 개시의 다양한 요소들의 구조 및 움직임을 설명하기 위해 사용된, 위, 아래, 좌측, 우측, 전면 및 후면 같은 방향들의 표현들은 절대적이 아니라 상대적이다. 이들 표현들은 요소들이 도면들에 도시된 위치에 있을 때 적당하다. 그러나, 만약 요소들의 위치의 설명이 변화하면,이들 표현들은 따라서 변화될 것이다.
도 1 내지 도 3 및 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 개시의 구현예를 예시할 때, 와이어 상호연결 커넥터 시스템, 또는 케이블 하니스(10)는 제 1 커넥터(40; 이하, 리셉터클 커넥터, 하니스 단부 컬렉터, 베이스 커넥터라고도 한다), 통상적으로 리셉터클 타입 커넥터, 및 제 2 커넥터(70; 이하, 플러그 커넥터, 하니스 단부 컬렉터라고도 한다), 통상적으로 방향 A를 따라 정합가능한 플러그 타입 커넥터를 포함한다. 비록 바람직한 구현예가 와이어 상호연결 하니스 시스템으로서 예시되지만, 부가적인 구성들은 와이어-기판 연결(wire-to-board) 시스템을 포함할 수 있고, 상기 와이어-기판 연결 시스템은 회로 보드 상에 장착된 제 1 커넥터 및 다중-전도체 케이블에 부착된 제 2 커넥터, 또는 다중-전도체 케이블을 요구하는 임의의 다른 시스템을 포함한다.
각각의 커넥터(40, 70)는 자신의 메인 몸체 부분들 내로 몰딩된 복수의 캐비티들을 포함한다. 이들 캐비티들은 복수의 메일(male)(1) 및 피메일(female)(11) 전기 전도 단자 리드들을 수용한다. 각각의 단부에 서브-커넥터(120)를 포함하는 임피던스 밸런싱된 케이블 쌍(110) ― 또는 통상적으로, 트위스티드 쌍 또는 트윈액스(twinax) 케이블 ―을 가진 커넥터 링크(100)는 각각의 개별 커넥터 내에 형성된 포켓(125)에 부가적으로 수용된다. 탄성적으로-편향하는 록킹 부재(resiliently-deflecting locking member)(22)를 포함하는 록킹 구조는 하나의 커넥터 상에 형성되고 완전히 커플링될 때 함께 커넥터들을 고정하기 위해 다른 커넥터 상에 형성된 록킹 돌출부(24)와 선택적으로 맞물릴 수 있다.
제 1 커넥터(40)는 전기 절연 재료로 바람직하게 몰딩된 하우징(42)을 포함하고, 그리고 메인 몸체 부분(50), 메인 몸체 부분(50)의 한 측으로부터 연장되는 전면 또는 정합 부분(52) 및 메인 몸체 부분(50)의 반대 측으로부터 연장되는 후면 부분 또는 단자 수용 부분(54)을 포함한다. 메인 몸체 부분(50)은 복수의 제 1 전기 전도 단자들(12)을 수용하기 위해 그 내부에 형성된 복수의 캐비티들 또는 통로들(60)을 포함한다. 제 1 전기 전도 단자들(12)은 하우징(42)의 후면 부분(54)에 형성된 개구들을 통해 삽입되고 탄성 스프링 핑거(66)에 의해 하우징(42) 내에 유지된다. 단자 통로들(60)과 정렬되는 대응하는 개구들(68)이 제 2 전기 전도 단자들(2)의 접점 부분들(7)을 수용하기 위해 하우징(42)의 정합 또는 전면 부분(52)에 형성되고, 상기 접점 부분들(7)은 제 1 단자들(12)과의 전기 맞물림을 위해 상기 개구를 통해 제2 커넥터(70) 내에 유지된다.
제 1 또는 리셉터클 커넥터(40)는 유사하게 그리고 바람직하게 절연 재료로 몰딩되고 내부에 제 2 커넥터(70)를 정합 또는 수용하도록 구성된다. 제 2 커넥터(70)는 메인 몸체 부분(80), 메인 몸체 부분(80)의 일 측으로부터 연장되는 전면 또는 정합 부분(82) 및 메인 몸체 부분(80)의 반대 측으로부터 연장되는 후면 또는 단자 수용 부분(84)을 포함한다. 메인 몸체 부분(80)은 복수의 제 2 전기 전도 단자들(2)을 수용하기 위하여 그 내부에 형성된 복수의 캐비티들 또는 통로들(90)을 포함한다. 단자들은 리셉터클 커넥터 하우징(72)의 후면 부분(84)에 형성된 개구들을 통해 삽입되고 유사하게 탄성 스프링 핑거(98)에 의해 하우징(72) 내에 유지된다. 단자들은 리셉터클 커넥터(40)의 개별 제 1 전도 단자들과 정렬되고 정합시, 리셉터클 커넥터(40)의 제 1 전기 전도 단자들과 완전한 전기 연결을 형성한다.
도 2 및 도 3에 가장 잘 예시된 바와 같이, 각각의 제 1 전기 전도 단자(12)는 전기 전도 재료로 스탬핑(stamp) 및 형성된다. 각각의 단자(12)는 개별 정합 전기 전도 단자(2)와 전기 접촉하기 위하여 메인 몸체 부분(13)의 일 단부에 형성된 와이어 수용 부분(14) 및 메인 몸체 부분(13)의 제 2 단부로부터 연장되는 정합 단부(15)를 가진 메인 몸체 부분(13)을 가진다. 와이어 수용 부분(14)은 리드 와이어(19)를 제 1 전기 전도 단자(12)의 와이어 수용 단부(14)에 고정하기 위한 크림프 부분(crimp portion)(16)을 가지며, 이때 리드 와이어(19)는 리셉터클 커넥터(40)로부터 뒤쪽으로 연장된다.
각각의 제 2 전기 전도 단자(2)는 구리 또는 구리 기반 합금 같은 전기 전도 재료로 스탬핑 및 형성된다. 각각의 단자(2)는 메인 몸체 부분(3)의 일 단부에 형성된 와이어 수용 부분(4) 및 메인 몸체 부분(3)의 제 2 단부로부터 연장되는 정합 단부(7)를 가진 메인 몸체 부분(3)을 가진다. 와이어 수용 부분(4)은 리드 와이어(9)를 전기 단자(2)의 와이어 수용 부분(4)에 고정하기 위한 크림프 부분(6)을 가지며, 이때 리드 와이어(9)는 플러그 커넥터(70)로부터 뒤쪽으로 연장된다.
이전에 언급되고 도 7 내지 도 10에서 예시된 바와 같이, 커넥터 하니스 어셈블리(10)는 또한 제 1 서브-커넥터(120), 제 2 서브-커넥터(122) 및 개별 단부들에서 각각의 서브-커넥터에 연결된 임피던스-밸런싱된 케이블 쌍(110)을 갖는 커넥터 링크(100)를 포함한다. 제 1 서브-커넥터(120)는 메인 몸체 부분, 전면 정합 부분(126) 및 후면 단자 수용 부분(128)을 포함하는 바람직하게 절연 재료로 형성된 하우징(121)을 가진다. 메인 몸체 부분은 각각의 캐비티 내에 전기 전도 단자(132)를 수용하기 위하여 그 내부에 형성된 한 쌍의 단자 수용 캐비티들(130)을 포함한다.
유사하게, 커넥터 링크(100)의 각각의 단자(132)는 바람직하게 전기 전도 재료로 형성된다. 각각의 단자(132)는 몸체 부분, 몸체 부분의 일 단부에 있는 접점 부분 및 몸체 부분의 다른 단부에 형성된 고정 단부(134)를 포함한다. 고정 단부(134)는 트위스티드 케이블 쌍(110)의 리드 와이어들 중 하나의 단부 부분에 고정하기 위한 고정 부분으로 형성된다. 바람직한 구현예에서, 단자(132)는 와이어에 크림핑되지만, 임의의 고정 방법이 사용될 수 있다. 예시된 바와 같이, 각각의 커넥터 링크(100)는 총 4개의 단자들(132)을 가지며, 한 쌍의 단자들(132)은 트위스티드 케이블 쌍(110)의 각각의 단일 와이어에 크림핑된다. 단자는 트위스티드 케이블 쌍(110)의 각각의 단부에 크림핑된다.
도 10에 가장 잘 예시된 바와 같이, 각각의 서브-커넥터 하우징(121)은 그 내부에 몰딩된 한 쌍의 단자 수용 캐비티들(130)을 포함한다. 각각의 캐비티(130)는 일반적으로 캐비티(130) 내에 개별 단자들을 고정하기 위한 포켓 또는 편향 가능 스프링 핑거(도시되지 않음)를 가진다. 대안적으로, 다른 방법들이 사용되어 각자의 개별 하우징들로 단자들을 유지할 수도 있다. 바람직한 구현예에서, 스프링 유지 핑거들은 단자의 메인 몸체 부분들 상에 형성되고 캐비티 내로 삽입할 때 단자가 수축되는 것을 방지하게 리세스 또는 어깨부 내에 록킹된다. 자동화된 또는 반자동화된 조립 프로세스로 인해 ― 그 개략도가 도 11에 예시됨 ―, 트위스티드 케이블 쌍은 미리 트위스팅되고 쌍의 각각의 개별 전도 단자에 종결되어, 완전한 커넥터 링크가 별개의 서브-어셈블리로서 처리되고 와이어 하니스 제조자 설비에 완전하게 오프-라인 생산 또는 선적되는 것을 허용한다. 와이어들을 트위스팅하는 것, 와이어들의 각각의 단부에 단자들을 크림핑하는 것 및 절연 하우징 내로 삽입하는 프로세스는 완전히 자동화되고 커넥터 링크에 대한 대칭성 및 밸런스를 보장한다.
바람직한 구현예에서, 커넥터 시스템(10)은 차폐되지 않은 커넥터 링크를 가지는 것으로 예시된다. 다른 말로, 트위스티드 케이블 쌍(110)은 외장을 갖지만 내부 포일 EMI 차폐부를 포함하지 않는다. 바람직한 구현예는 임피던스 또는 전기 밸런싱된 케이블 쌍 또는 트위스티드 쌍과 함께 활용되지만, 이것이 두 개의 전도체들을 가진 트윈액스 케이블들, 트위스티드 쿼드(quad) 케이블들 및 다수의 전도체 코어들을 가진 다른 고 데이터 전송율 케이블들을 비롯하여, 다양한 다른 밸런싱된 케이블 쌍들을 포함하는 것이 주의되어야 한다. 결과적으로, 제 1 서브-커넥터들(120)은 어떠한 차폐부도 전혀 가질 필요가 없다.
도 12 내지 도 13에서, 차폐된 형태가 도시되고, 트위스티드 케이블 쌍(110)은 트위스티드 케이블 쌍(110)의 내부 전도체들(109)과 외부 외장(112) 사이에 간삽된 전도 포일 또는 브레이드(braid)(111)를 포함한다. 포일 또는 브레이드에 더하여, 필요에 따라 제 3 드레인 와이어도 추가 접지를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 내부 전도 와이어들(109)은 단자들(132)에 고정되고 제 1 서브-커넥터(120) 내에 삽입된다. 스탬핑 및 폼 외부 외장(115, 116)은 제 1 서브-커넥터(120)의 절연 몸체를 둘러싸고, 차례로 트위스티드 케이블 쌍(110)의 포일 EMI 층(111)에 연결되어, 차폐된 전기 송신 채널을 제공한다.
간단한 형태에서 커넥터 어셈블리 또는 하니스(10)는 일반적으로 제 1 및 제 2 커넥터(40, 70)를 포함하지만, 복수의 제 1 및 제 2 커넥터들(40, 70)을 포함할 수 있다. 자동차 산업에서, 통상적인 커넥터 하니스는 전체 차량 도처로 이어져 전력 및 신호를 모든 전기 주변 디바이스들로 전달하도록 분기되고, 다수의 독립적인 하니스 어셈블리들을 요구한다. 특정 예들에서, 고 데이터 전송율 송신이 요구되고 상기 커넥터 링크의 사용은 이를 달성한다. 이들 경우들에서, 커넥터 링크(때때로 데이터 링크로 지칭됨)는 도 14에 예시된 바와 같이 하나 또는 몇몇의 차량 하니스 브랜치들에 통합된다. 커넥터 링크(100)는 제 1 커넥터(40)에 연결된 제 1 서브-커넥터를 포함하는 제 1 단부 및 제 2 서브-커넥터에 연결된 제 2 단부(도시되지 않음)를 가진다. 이 예에서, 이런 하니스 부분(10)에 유지되는 4개의 커넥터 링크들(100)이 있다. 다른 캐비티들은 전력 및 다른 신호 송신들을 운반하기 위하여 복수의 단일 종결된 리드 와이어 어셈블리들(도시되지 않음)을 포함한다.
하니스 구성 프로세스의 조립 부분 동안, 도 16에 도시된 바와 같이, 커넥터 링크(100)는 완전한 서브-어셈블리로서 제공되고 데이터 링크의 개별 서브-커넥터들(120, 122)을 하니스 단부 커넥터들(40, 70)내의 적당한 위치들에 간단히 삽입함으로써 하니스(10)에 도입된다. 이런 접근방식에 대한 가치는 종래의 하니스 구성 프로세스에서 보통 활용되는 단자와 같이 사용될 수 있는 차동 쌍 구성으로 차폐 솔루션 및 차폐되지 않은 솔루션 둘 다를 제공한다는 것이다.
하니스(10)의 하니스 단부 커넥터들(40, 70) 각각은 커넥터 링크(100)에 대한 제 1 서브-커넥터(120)의 단부들 중 하나를 수용하기 위한 몰딩된 포켓(125)을 가진다. 베이스 커넥터(40)의 수용 포켓들(125)에 삽입할 때, 각각의 커넥터 링크(100)의 제 1 서브-커넥터(120)는 베이스 커넥터(40) 내의 각각의 제 1 서브-커넥터(120)를 고정되게 홀딩하기 위하여 사용된 래치 또는 대안적인 유지 메카니즘에 의해 유지된다. 일반적으로, 제 1 서브-커넥터(120) 또는 베이스 커넥터(40) 상의 편향 가능한 래치는 제 1 서브-커넥터(120)가 베이스 커넥터(40) 내의 포켓으로부터 제거되지 않게 다른 커넥터 내의 어깨부 또는 리세스와 맞물린다.
제 1 서브-커넥터들(120)을 적당하게 정렬 및 안내하기 위하여, 각각의 제 1 서브-커넥터(120)는, 각각의 제 1 서브-커넥터(120)가 올바른 위치를 유지하기 위하여 커넥터 하우징 상 슬롯(123)에 삽입될 수 있도록 하우징의 외부 상에 몰딩된 돌출부 또는 리브(rib)(121)를 가진다. 비록 리브(121) 및 슬롯(123)의 사용이 커넥터 링크를 하우징에 적당하게 키이결합(key)하도록 도시되지만, 다른 방법들은 또한 사용될 수 있다. 대안적으로 커넥터 링크 하우징의 기본 단면 형상이 또한 사용될 수 있다. 부가적으로, 상이한 극성화들 및 키이결합 옵션들은 각각의 제 1 커넥터(40) 내에 다수의 커넥터 링크들(100)을 적당하게 위치시키기 위하여 커넥터 내에 사용된다. 이것은 커넥터 링크(100)의 적당한 극성 및 연속성을 허용하고 부가적으로 트위스티드 케이블 쌍(110)의 밸런스 및 대칭을 유지하기 위한 임의의 최종 조정을 허용한다. 제 1 서브-커넥터들(120)을 트위스티드 케이블 쌍(110)과 완전히 맞물림으로써 임의의 비대칭적인 트위스팅 해제가 없을 수 있다. 즉, 임의의 트위스트 해제 또는 트위스팅은 와이어와 동시에 발생하고, 그러므로 전기 밸런스를 유지하는 것, 및 취급 동안 발생할 수 있는 임의의 비의도적 트위스팅 해제도 이에 따라 대칭의 손실 없이 수정될 수 있다.
부가적으로, 단일 종결된 리드 와이어 어셈블리들(1, 11) 및 커넥터 링크들(100)이 각각의 개별 커넥터 하우징(42, 72) 내에 적당하게 배치 및 유지되는 것을 보장하기 위하여, 도 17 내지 도 18에 가장 잘 도시된 바와 같이, TPA(Terminal Position Assurance) 디바이스, 또는 ISL(Independent Secondary Lock) 디바이스(140)는 제 1 커넥터(40)가 올바르게 조립되는 것을 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다. TPA/ISL(140)은 해제 가능한 래치 또는 다른 유사한 유지 메카니즘을 사용하여 제 1 위치에서 하우징(42) 상에 통상적으로 장착된다. 이런 구현예에서, 단일 종결된 리드 와이어 어셈블리들(11)은 그들 개별 캐비티들(60) 내에 삽입되고 캐비티(60) 내에 고정된다. 커넥터 링크(100)는 추후 자신의 정의된 포켓 또는 리세스(125) 내에 삽입되고 유사하게 자신의 포켓(125) 내에 고정된다.
모든 종결된 리드 와이어 어셈블리들(11) 및 커넥터 링크들(100)이 하우징(942) 내에 배치된 후, TPA/ISL(140)은 그 다음 작동된다. 일반적으로, TPA/ISL(140)은 단자(12) 상의 협력 특징부 또는 이 구현예에서는 단자(12) 및 제 1 서브-커넥터(120)와 맞물리게 병진하거나 움직인다. 이것은 통상적으로 윈도우, 리세스 또는 어깨부이고, 그리고 각각의 단자 및 서브-커넥터 하우징 상에 형성된다. TPA/ISL(140) 상에 형성된 포스트, 보스(boss) 또는 돌출부는 TPA/ISL 디바이스(140)의 작동시 제 2 최종 또는 록킹된 위치로 윈도우 또는 리세스 내에 수용된다. TPA/ISL(140)이 제 2 위치로 움직일 수 없다면, 이것은 단자들(12) 또는 커넥터 링크들(100) 중 적어도 하나가 커넥터 하우징(42) 내에 적당하게 배치 않았으며 제 1 커넥터(40)가 점검되어야 하고 올바르게 조립되도록 제 1 커넥터(40)를 조정 또는 설치하기 위한 추가 동작이 필요하다는 통지 또는 검출을 촉발 또는 제공한다. 부가적으로, 만약 TPA/ISL(140)이 자신의 제 2 위치로 움직일 수 없으면, 이는 또한 하니스 어셈블리 또는 커넥터 시스템(10)의 제 1 및 제 2 커넥터들(40, 70)이 함께 완전히 연결되는 것을 방지하고, 커넥터들 중 하나가 적절하게 조립되지 않았다는 추가적 지표가 제공된다.
커넥터 시스템을 튜닝하는 것은 단자 대 단자 간격을 조정함으로써 달성될 수 있고, 그리고 임피던스 및 혼선은 인접한 단자들 사이의 거리에 의해 직접 영향을 받는다. 이들 단자들은 적어도 단일 쌍의 단자들을 가진 단일 서브-커넥터 또는 다중-회로 커넥터 내에 위치될 수 있다. 부가적으로, 단자들의 다수의 행들을 가진 커넥터 시스템에서, 단자들의 행들의 사이의 거리는 또한 전기 성능에 영향을 끼친다. 예를 들어, 단일 행 커넥터들에서, 단자들 사이의 간격만이 나란히 배향에 있고, 따라서 그러므로, 인접한 단자들 사이의 거리는 임피던스 및 혼선에 대한 영향을 가진다. 다수-행 커넥터들에서, 나란한 간격이 성능에 영향을 끼칠 뿐 아니라 행-대-행 간격 및 행 대 행과 결합된 단자 대 단자 사이의 그룹화도 성능에 영향을 끼친다.
그 다음 와이어 종결 어셈블리들의 단일 쌍은 기술이 요구하는 대로, 차동 쌍들의 다수의 레인(lane)들을 배열하기 위하여 다수의 단일 쌍 종결 어셈블리들로 그룹화될 수 있다. 개별 쌍들을 가지는 것은 다른 유사한 신호 타입들, 또는 유해한 특성의 것들로부터 원하는 거리에서 더 큰 어레이 내에 배치될 수 있게 함으로써, 차동 쌍에 대한 신호 혼선 또는 임의의 유해 신호 영향을 최소화하는 것을 허용한다.
본 구현예에서, 제 1 커넥터(40)는 복수의 단일 종결 리드 와이어들(11) 및 한 쌍의 단자들(132)의 단일 그룹화부를 포함하는 제 1 서브-커넥터(120)를 가진 하나 또는 그 초과의 커넥터 링크들(100)을 포함한다. 제 1 커넥터(40)의 모듈식 구성에 따라, 종결된 리드 와이어 어셈블리들 및 커넥터 링크들의 다양한 배치들이 특정될 수 있고, 이 모두는 인접한 단자들 또는 단자들의 그룹들 사이에 간격을 갖는다. 예시적인 목적들을 위해, 도 19 내지 도 21을 참조하여, 와이어 하니스 커넥터 시스템(10)은 16개의 회로 베이스 커넥터(150) 및 4개의 개별적인, 단일 행 4개의-회로 브랜치 커넥터들(160)을 사용하여 고안된다. 16개의 회로 베이스 커넥터(150)는 커넥터 링크(100)의 하나의 제 1 서브-커넥터(120)를 수용하기 위하여 교번적으로 이격된 4개의 수용 포켓들(152) 및 단일 종결된 리드 와이어들(111)에 대해 준비된 나머지 회로 위치들(154)을 포함한다.
브랜치 커넥터들(160)은 수용 포켓들(162; 이하, 커넥터 링크 포켓이라고도 한다) 및 단일 캐비티들(164)의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 브랜치 커넥터(160)는 커넥터 링크(100)의 하나 또는 두 개의 제 1 서브-커넥터들(120)을 수용하기 위한 두 개의 나란한 수용 포켓들(162)을 포함할 수 있다. 도 21에 특정된 바와 같이, 제 2 브랜치 커넥터(160)는 커넥터 링크에 대한 단일 중심에 배치된 수용 포켓(162) 및 커넥터 링크 포켓(162)의 각 측 상 외부에 배치된 단일 캐비티(164)를 포함할 수 있다. 제 3 배치는 한 쌍의 나란한 단일 캐비티들(164) 및 캐비티들의 어느 한 측의 단일 커넥터 링크 포켓(162)을 포함하고 제 4 배치는 4개의 개별 단일 캐비티들(164)을 포함한다.
모든 배치들에서, 그리고 특히 고 데이터 전송율 송신을 사용하는 배치에서, 신호는 효율성, 밸런스를 최적화하고 혼선을 최소화하기 위하여 튜닝되어야 한다. 이 예시에 대해, 이것은 브랜치 커넥터들(160)에서 측면 상호간(side-to-side) 간격 및 베이스 커넥터에서 행-대-행 및 측면 상호간의 조합을 조정하는 것을 포함한다. 도 22 내지 도 23에 가장 잘 도시된 바와 같이, 간격(D)은 커넥터 링크(100)의 제 1 서브-커넥터(120) 내의 각각의 단자 사이에 존재한다. D 치수는 커넥터 링크 내의 인접한 단자들에 대해 가장 가까운 근접도를 유지하고 커넥터 링크(100)의 차동 쌍 내에서 최소 혼선 및/또는 임의의 유해 신호 영향을 제공하는 것인 것으로 결정된다. 커넥터 배치가 단일 종결된 리드들(11) 및 커넥터 링크 어셈블리들 둘 다의 그룹을 가질 때, 간격은 일반적으로 커넥터 링크(100) 내의 간격인 D로 지시되고, 따라서 인접한 단일 종결된 리드들(11) 그리고 커넥터 링크들(100) 사이의 간격은 나란히 배향으로 적어도 D 및 행-대-행 배향으로 적어도 D이어야 한다. 원형 또는 극 배향들 같은 다른 배치들에서, 방사상 거리들 및 사선들을 따른 간격은 또한 적어도 D 간격을 유지하여야 한다.
이물들 및/또는 습기로부터의 보호가 요구되는 경우들에서, 하니스 커넥터 시스템은 이물 및/또는 습기가 어셈블리의 인터페이스 측으로부터 커넥터 시스템을 진입하는 것을 방지하는 둘레 밀봉부를 포함한다. 도 2 내지 도 3을 참조하여, 보호판(shroud) 또는 후드(44)는 제 1 하우징(42)의 메인 몸체 부분(50)의 둘레를 둘러싸고 유연한 탄성중합체 둘레 밀봉부(30)를 수용하기 위하여 보호판(44)의 내부 표면(46)과 하우징(42)의 메인 몸체 부분(50)의 외부 표면(56) 사이에 개구, 또는 수용 공간(48)을 형성한다. 메인 몸체 부분(50) 및 보호판 또는 후드(44) 사이에 형성된 수용 공간(48)은 정합시 이물 및/또는 습기의 잠재적 진입으로부터 장벽을 제공하기 위하여 둘레 밀봉부와 중첩부를 생성하는 제 2 커넥터(70) 내에 형성된 후드 연장부(74)를 수용한다.
커넥터의 후면으로부터, 와이어 밀봉부들 또는 그로밋들(112)은 와이어와 하우징 캐비티(60) ― 여기서 리드 어셈블리(11)가 하우징(42)으로 삽입됨 ― 사이에 밀봉을 제공함으로써 종결 단부로부터 이물 및/또는 습기의 진입을 방지하기 위해 사용된다. 와이어 밀봉부들이 사용되는 경우, 원형 밀봉부는 기밀 정합으로 와이어를 둘러싸고 전도 단자(1)의 크림프 부분에 와이어와 함께 크림핑된다.
도 18에서, 다수의 회로들이 이용되는 커넥터들에서, 그로밋 또는 매트 밀봉부(180)가 개별 와이어 밀봉부들(112) 대신 사용될 수 있는 것이 도시된다. 이것은 통상적으로 커넥터 하우징(42) 내의 단자들의 크기 및 위치에 대응하고 커넥터 하우징(42)의 후면에 유지되는 복수의 홀들을 가진 편평한 탄성중합체 재료를 수반한다. 각각의 와이어 리드 어셈블리(11)는 그로밋(180)을 통해 통과하고, 그로밋(18) 내의 각각의 개별 홀과 리드 와이어 어셈블리(11) 사이의 맞춤은 이물 및 습기가 커넥터 하니스 시스템(10)의 후면으로부터 제 1 커넥터(40)에 진입하는 것을 막는다. 부가적으로, 각각의 커넥터 링크(100)는 자체 밀봉될 수 있다. 즉, 제 1 서브-커넥터(120)는 또한 와이어 종결 단부로부터 커넥터 링크(100)를 밀봉하기 위하여 제 1 커넥터(40) 및/또는 와이어 밀봉부 또는 그로밋(185)과 인터페이스하는 둘레 밀봉부를 가질 수 있다. 대안적으로, 몇몇 경우들에서, 실리콘 같은 분배된 탄성중합체는 별개의 탄성중합체 밀봉부들이 실현 가능하지 않은 경우 습기 방지 통로를 생성하도록 불규칙 영역들 주위에 장벽을 생성하기 위해 적용될 수 있다.
본 개시의 바람직한 구현예가 도시되고 기술되었지만, 당업자들은 상기 설명 및 첨부된 설명 및 첨부된 청구항들의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 다양한 변형들을 고안할 수 있다는 것이 고려된다.

Claims (22)

  1. 커넥터 시스템이며,
    제 1 커넥터로서, 제 1 하우징을 포함하고, 상기 제 1 하우징은 복수의 제 1 단자 캐비티(cavity)와 복수의 제 1 수용 포켓을 포함하고, 인접하는 제 1 단자 캐비티들 사이에 제 1 간격이 형성되고, 각각의 제 1 수용 포켓과 인접하는 제 1 단자 캐비티 사이에 제 2 간격이 형성되는, 제 1 커넥터와;
    복수의 제 2 커넥터로서, 각 제 2 커넥터는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 복수의 제 2 단자 캐비티와 적어도 하나의 제 2 수용 포켓을 포함하고, 인접하는 제 2 단자 캐비티들 사이에 제 3 간격이 형성되고, 각각의 제 2 수용 포켓과 인접하는 제 2 단자 캐비티 사이에 제 4 간격이 형성되는, 제 2 커넥터와;
    복수의 리드 와이어 어셈블리로서, 각각의 리드 와이어 어셈블리는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가진 리드 와이어를 포함하고, 전기 전도 단자가 상기 리드 와이어의 제 1 단부에 연결되고 제 2 전기 전도 단자가 상기 리드 와이어의 제 2 단부에 연결되는, 리드 와이어 어셈블리; 및
    복수의 커넥터 링크로서, 각각의 커넥터 링크는 적어도 하나의 제 1 서브-커넥터 및 임피던스 밸런싱된 케이블 쌍을 포함하고, 각 서브-커넥터는 한 쌍의 제 3 단자 캐비티를 포함하고, 상기 한 쌍의 제 3 단자 캐비티 사이에 제 5 간격이 형성되고, 상기 한 쌍의 제 3 단자 캐비티는 한 쌍의 전기 전도 단자를 수용하도록 형성되고, 상기 밸런싱된 케이블 쌍은 적어도 하나의 단부를 가지며, 상기 밸런싱된 케이블 쌍의 각 단부가 상기 한 쌍의 전기 전도 단자에 연결되는, 커넥터 링크를 포함하고,
    상기 리드 와이어 어셈블리의 제 1 단부가 상기 제 1 단자 캐비티 내에 유지되고, 상기 리드 와이어 어셈블리의 제 2 단부가 상기 제 2 단자 캐비티 내에 유지되고, 상기 커넥터 링크의 제 1 단부가 상기 제 1 수용 포켓 중 하나에 유지되고, 상기 커넥터 링크의 제 2 단부가 상기 제 2 수용 포켓 중 하나에 유지될 때, 상기 제 2 간격이 상기 제 5 간격보다 큰, 커넥터 시스템.
  2. 커넥터 시스템이며,
    제 1 커넥터로서, 제 1 하우징을 포함하고, 상기 제 1 하우징은 복수의 제 1 단자 캐비티(cavity)와 적어도 하나의 제 1 수용 포켓을 포함하고, 인접하는 제 1 단자 캐비티들 사이에 제 1 간격이 형성되고, 각각의 제 1 수용 포켓과 인접하는 제 1 단자 캐비티 사이에 제 2 간격이 형성되는, 제 1 커넥터와;
    제 2 커넥터로서, 제 2 하우징을 포함하고, 상기 제 2 하우징은 복수의 제 2 단자 캐비티와 적어도 하나의 제 2 수용 포켓을 포함하고, 인접하는 제 2 단자 캐비티들 사이에 제 3 간격이 형성되고, 각각의 제 2 수용 포켓과 인접하는 제 2 단자 캐비티 사이에 제 4 간격이 형성되는, 제 2 커넥터와;
    적어도 하나의 리드 와이어 어셈블리로서, 각각의 리드 와이어 어셈블리는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가진 리드 와이어를 포함하고, 전기 전도 단자가 상기 리드 와이어의 제 1 단부에 연결되고 제 2 전기 전도 단자가 상기 리드 와이어의 제 2 단부에 연결되는, 리드 와이어 어셈블리; 및
    적어도 하나의 커넥터 링크로서, 각각의 커넥터 링크는 적어도 하나의 제 1 서브-커넥터 및 임피던스 밸런싱된 케이블 쌍을 포함하고, 각 서브-커넥터는 한 쌍의 제 3 단자 캐비티를 포함하고, 상기 한 쌍의 제 3 단자 캐비티 사이에 제 5 간격이 형성되고, 상기 한 쌍의 제 3 단자 캐비티는 한 쌍의 전기 전도 단자를 수용하도록 형성되고, 상기 밸런싱된 케이블 쌍은 적어도 하나의 단부를 가지며, 상기 밸런싱된 케이블 쌍의 각 단부가 상기 한 쌍의 전기 전도 단자에 연결되는, 커넥터 링크를 포함하고,
    상기 리드 와이어 어셈블리의 제 1 단부가 상기 제 1 단자 캐비티 내에 유지되고, 상기 리드 와이어 어셈블리의 제 2 단부가 상기 제 2 단자 캐비티 내에 유지되고, 상기 커넥터 링크의 제 1 단부가 상기 제 1 수용 포켓 중 하나에 유지되고, 상기 커넥터 링크의 제 2 단부가 상기 제 2 수용 포켓 중 하나에 유지될 때, 상기 제 2 간격이 상기 제 5 간격보다 큰, 커넥터 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 단자 위치 보장 디바이스가 상기 제 1 커넥터 상의 제 1 위치에 장착되어, 상기 리드 와이어 어셈블리가 단자 캐비티 내에 삽입될 수 있고, 상기 커넥터 링크가 수용 포켓 내에 삽입될 수 있는, 커넥터 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 단자 위치 보장 디바이스가 제 2 위치로 이동되어, 상기 리드 와이어 어셈블리 및 상기 커넥터 링크가 상기 하우징 내에 록킹되는, 커넥터 시스템.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서, 각각의 서브-커넥터는 절연 재료로 형성되는, 커넥터 시스템.
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 밸런싱된 케이블 쌍의 제 1 단부는 상기 서브-커넥터의 제 3 단자 캐비티 중 하나에 수용되는, 커넥터 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 밸런싱된 케이블 쌍의 제 2 단부는 상기 서브-커넥터의 제 3 단자 캐비티 중 하나에 수용되는, 커넥터 시스템.
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