KR102635046B1 - 동축 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동축 기판과 기판을 전기적으로 접속시키는 동축 커넥터에 관한 것으로, 그 구조를 개선하여 콘택트의 접속선로의 길이를 최소화함과 동시에 쉴드의 플로팅(floating)을 구현하도록 텐션 스프링을 적용한 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 플러그 커넥터(100)와 리셉터클 커넥터(200)로 이루어진 동축 커넥터에 있어서, 상기 플러그 커넥터(100)가 안착면(111) 및 공간부(112) 그리고 각 모서리부위에 돌기(113)가 형성되며, 아우터 콘택터(160)가 고정되는 절연재질의 아우터 인슐레이터(110)와, 상기 아우터 인슐레이터의 안착면에 접속되는 링부(151)가 형성되고 링부에는 탄성부(152)와 일체로 판재(153)가 양측으로 대향되게 구비되어 플로팅을 구현하는 텐션 스프링(150)과, 상기 텐션 스프링의 링부에 접속되는 플랜지부(142)가 형성되고 내부에는 아우터 콘택트(160)와 전기적으로 접속되는 인너 콘택트(170)와 조립된 인너 인슐레이터(120)가 조립되는 인너 쉴드(130)와, 상기 인너 쉴드의 플랜지부를 감싸면서 아우터 인슐레이터에 조립되어 그라운드역할을 하는 아우터 쉴드(130)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

동축 커넥터{Coaxial connector}

본 발명은 동축 기판과 기판을 전기적으로 접속시키는 동축 커넥터에 관한 것으로써, 좀 더 구체적으로는 그 구조를 개선하여 콘택트의 접속선로의 길이를 최소화함과 동시에 쉴드의 플로팅(floating)을 구현하도록 텐션 스프링을 적용한 동축 커넥터에 관한 것이다.

일반적으로, 동축 기판과 기판을 전기적으로 결합시키기 위해서는 일측 기판에 실장되는 리셉터클 커넥터(receptacle connector)와 타측 기판에 실장되는 플러그 커넥터(plug connector)로 이루어진 기판 대 기판 커넥터(board to board connector; 이하 '커넥터'라 함)가 이용되고 있다.

그러나 이러한 커넥터는 자동차가 도로를 주행할 때 노면의 굴곡에 따라 반복적으로 진동이 발생되는 환경에서는 전지적으로 안정된 접속상태를 유지할 수 없기 때문에 이러한 문제를 해결할 수 있는 새로운 타입의 커넥터의 개발이 절실히 요구되고 있다.

그 일 예로써, 국내등록특허 제1294155호를 통해 개시된 "자동차용 PCB 커넥터"가 알려져 있다.

도 1은 종래의 동축 커넥터를 나타낸 종단면도로써, 자동차용 PCB 커넥터는 일측의 제1 기판(40)에 실장된 리셉터클 커넥터(10)와, 타측의 제2 기판(30)에 실장된 플러그 커넥터(20)로 구성되어 있다.

상기 리셉터클 커넥터(10)는 외부 하우징(12)과 내부 하우징(13)으로 분리 구성된 제1 하우징(11)과, 상기 외부 하우징(12)과 내부 하우징(13)을 연결하면서 플러그 커넥터(20)와 접촉하는 다수의 제1 접촉단자(14)를 구비하고 있다.

상기 제1 접촉단자(14)는 일측이 외부 하우징(12)에 조립되면서 제1 기판(40)에 실장되어 있고, 타측은 내부 하우징(13)에 조립되어 있다.

따라서 상기 내부 하우징(13)은 외부 하우징(12)과 공간적으로 분리된 상태에서 제1 접촉단자(14)에 의하여 플로팅된 상태를 유지하고 있다.

상기 플러그 커넥터(20)는 제2 하우징(21)과 상기 제2 하우징(21)에 조립되어 상기 제1 접촉단자(14)와 접촉하는 다수의 제2 접촉단자(24)를 구비하고 있다.

상기와 같이 구성된 커넥터는 리셉터클 커넥터(10)과 플러그 커넥터(20)가 서로 결합될 때 제2 접촉단자(24)가 제1 접촉단자(14)의 U 형상부(14c) 측으로 삽입되면서 상호간에 전기적 접촉이 이루어지게 되므로 리셉터클 커넥터(10)의 내부 하우징(13)은 외부 하우징(12)에 대하여 유동이 가능한 상태, 즉 플로팅 상태가 됨과 동시에 상기 내부 하우징(13)에 결합된 제2 하우징(21)도 외부 하우징(12)에 대하여 유동이 가능한 상태가 되면서 외부의 충격이나 진동이 가해지더라도 안정적인 접속상태를 유지하게 된다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 10-2131128(2020.07.07.공고)

(특허문헌 0002) 대한민국 공개특허공보 10-2010-0038666(2010.04.15.공개)

(특허문헌 0003) 대한민국 공개특허공보 10-2018-0127238(2018.11.28.공개)

(특허문헌 0004) 대한민국 등록특허공보 10-1862188(2018.05.29.공고)

그러나 이러한 종래의 커넥터는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 리셉터클 커넥터(10)의 내부 하우징(13)이 제1 접촉단자(14)에 의해 지지된 상태로 플로팅되어 있는 구조이므로 상, 하 방향으로의 외력에 매우 취약하다.

즉, 플러그 커넥터(20)를 리셉터클 커넥터(10)에 삽입하거나 분리시킬 때 발생되는 수직 방향의 힘이 리셉터클 커넥터(10)의 제1 접촉단자(14)에 그대로 전달되므로 플러그 커넥터(20)를 반복해서 리셉터클 커넥터(10)에 삽입/탈거시킴에 따라 제1 접촉단자(14)가 영구적으로 변형되거나, 손상되는 현상이 발생된다.

이에 따라, 잦은 접촉 불량은 물론 제1 기판(40)과 제1 접촉단자(14)의 접점이 손상되면서 제1 기판(40)과 제2 기판(30)과의 전기적 접속 자체가 이루어지지 않는 치명적인 결함이 발생된다.

둘째, 제1 접촉단자(14)에 탄성부를 형성하여 플로팅이 구현되도록 되어 있어 접속선로가 길어지므로 인피던스 매칭(infidence matching)에 문제가 발생되었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 그 구조를 획기적으로 개선하여 쉴드의 플로팅을 구현하도록 아우터 인슐레이터에 텐션 스프링을 적용하고, 텐션스프링과 인너 쉴드를 기계적으로 접합하여 인너 쉴드의 플로팅을 구현할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 아우터 콘택트의 접촉부가 인너 콘택트의 패드구간에서 슬라이딩하며 안정적으로 접촉함에 따라 접속선로의 길이를 최소화할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 텐션 스프링과 아우터 쉴드 또한 기계적으로 접합하여 플러그 커넥터에서 립셉터클 커넥터를 탈거시 인너 쉴드가 들리는 현상을 방지함과 동시에 플로팅 레인지(floating range)를 안정된 상태로 유지할 수 있도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 플러그 커넥터와 리셉터클 커넥터로 이루어진 동축 커넥터에 있어서, 상기 플러그 커넥터가 안착면 및 공간부 그리고 각 모서리부위에 돌기가 형성되며, 아우터 콘택터가 고정되는 절연재질의 아우터 인슐레이터와, 상기 아우터 인슐레이터의 안착면에 접속되는 링부가 형성되고 링부에는 탄성부와 일체로 판재가 양측으로 대향되게 구비되어 플로팅을 구현하는 텐션 스프링과, 상기 텐션 스프링의 링부에 접속되는 플랜지부가 형성되고 내부에는 아우터 콘택트와 전기적으로 접속되는 인너 콘택트와 조립된 인너 인슐레이터가 조립되는 인너 쉴드와, 상기 인너 쉴드의 플랜지부를 감싸면서 아우터 인슐레이터에 조립되어 그라운드역할을 하는 아우터 쉴드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동축 커넥터가 제공된다.

본 발명은 종래에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 전기가 인가되지 않는 텐션스프링의 탄성부를 아우터 인슐레이터의 공간부에 위치되도록 조립함에 따라 상기 탄성부에 의해 플러그 커넥터의 플로팅을 구현할 수 있게 된다.

둘째, 플러그 콘택트를 인너 콘택트 및 아우터 콘택트로 분할 형성하여 아우터 콘택트의 접촉부가 인너 콘택트의 하부에 형성된 패드에 넓은 면적으로 접속되어 슬라이딩하도록 되어 있으므로 접속선로를 최대한 짧아지게 되고, 이에 따라 임피던스 매칭을 해소할 수 있게 된다.

셋째, 텐션 스프링의 링부와 인너 쉴드의 플랜지부가 스폿 용접과 같이 기계적으로 고정되어 있어 플러그 카넥터에서 리셉터클 커넥터를 탈거시킬 때 인너 쉴드에 잡아당기는 힘이 작용되더라도 인너 쉴드가 들리는 현상을 방지하게 된다.

도 1은 종래의 동축 커넥터를 나타낸 종단면도
도 2는 본 발명의 플러그 커넥터를 나타낸 분해 사시도
도 3은 본 발명의 리셉터클 커넥터를 나타낸 분해 사시도
도 4는 도 2 및 도 3의 조립상태 사시도
도 5는 도 4의 종단면도
도 6은 본 발명의 아우터 인슐레이터에 형성된 공간부에 텐션 스프링의 탄성부가 플로팅 가능하게 설치된 상태의 종단면도

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 2는 본 발명의 플러그 커넥터를 나타낸 분해 사시도이고 도 3은 본 발명의 리셉터클 커넥터를 나타낸 분해 사시도이며 도 4는 도 2 및 도 3의 조립상태 사시도로써, 본 발명의 플러그 커넥터(100)는 아우터 인슐레이터(110), 인너 인슐레이터(120), 아우터 쉴드(130), 인너 쉴드(140), 텐션 스프링(150), 아우터 콘택트(160), 인너 콘택트(170)로 구성되어 있다.

상기 아우터 인슐레이터(110)는 절연재질로 이루어진 직육면체 형상의 부재로써, 후술하는 텐션 스프링(150)의 링부(151)가 접속되는 안착면(111) 및 탄성부(152)를 수용하는 공간부(112)가 형성되어 있고 상기 텐션 스프링(150)의 판재(153)에 형성된 삽입공(153a)이 끼워져 얼라인(align)되도록 각 모서리에 돌기(113)가 형성되어 있다.

따라서 상기 아우터 인슐레이터(110)의 안착면(111)에 텐션 스프링(150)의 링부(151)를 안착시키면 판재(153)에 형성된 삽입공(153a)이 아우터 인슐레이터(110)의 각 모서리 부위에 형성된 돌기(113)에 끼워지면서 4개의 탄성부(152)가 공간부(112)에 각각 수용된다.

이에 따라, 상기 텐션 스프링(150)의 각 탄성부(152)가 아우터 인슐레이터(110)의 공간부(112)에 위치되어 있어 플로팅 가능한 상태를 유지하게 된다.

상기 텐션 스프링(150)의 중심부에 형성된 통공(154)에는 인너 콘택트(170)의 단자봉(171)이 끼워지는 구멍(121)이 형성된 절연재질의 인너 인슐레이터(120)가 조립되어 있고 상기 인너 인슐레이터(120)의 저면에는 넓은 면적의 패드(172)가 수용되는 요입홈(123)이 형성되어 있으며 상기 인너 인슐에이터(120)에는 후술하는 인너 쉴드(140)에 형성된 복수 개의 돌부(141)가 끼워지는 환형의 홈(122)이 형성되어 있다.

따라서 인너 인슐레이터(120)의 구멍(121)에 인너 콘택트(170)의 단자봉(171)을 조립한 다음 상기 인너 콘택트(170)가 조립된 인너 인슐레이터(120)를 인너 쉴드(140)에 조립하면 상기 인너 인슐레이터(120)의 상부에 형성된 환형의 홈(122)이 인너 쉴드(140)에 형성된 복수 개의 돌부(141)가 끼워져 이들이 일체화된다.

이와 같이 인너 인슐레이터(120)와 일체화된 인너 쉴드(140)는 아우터 인슐레이터(110)에 조립된 텐션 스프링(150)의 상부에 얹어 놓음에 따라 인너 쉴드(140)의 플랜지부(142)가 텐션 스프링(150)의 링부(151)에 접속되어 전기적으로 연결된다.

상기 아우터 인슐레이터(110)에 인너 쉴드(140)를 조립하고 나면 금속재질의 아우터 쉴드(130)를 도 4 및 도 5와 같이 조립한 다음 아우터 인슐레이터(110)의 저면에 일단이 위치되도록 아우터 콘택트(160)를 조립하게 된다.

이에 따라, 아우터 콘택트(160)의 접촉부(161)가 인너 콘택트(170)의 저면에 넓은 면적으로 형성된 패드(172) 구간을 슬라이딩하면서 안정적으로 접촉된다.

이때, 상기 아우터 쉴드(130)는 인너 쉴드(140)를 감싸 지지하면서 그라운드역할은 물론이고 전자파를 차단하는 보호막역할을 동시에 수행함으로써, 전자파장애(EMI)를 해소하게 된다.

상기 텐션 스프링(150)의 링부(151)에 접속되게 설치되는 인너 쉴드(140)는 아우터 쉴드(130)의 개구부(131)를 통과시켜 이들을 조립하면 아우터 쉴드(130)가 인너 쉴드(140)의 플랜지부(142)를 압압하므로 이들이 전기적으로 통하지만, 상기 플러그 커텍터(100)를 구성하는 인너 콘택트(170)의 단자봉(171)에 후술하는 리셉터클 커넥터(200)의 콘택트(210)를 탈거시 인너 쉴드(140)가 들리는 현상을 방지하도록 인너 쉴드(140)의 플랜지부(142)를 텐션 스프링(150)의 링부(151)에 스폿 용접(spot welding)하여 일체화함과 동시에 인너 쉴드(140)를 아우터 인슐레이터(110)에 지지 고정하면서 그라운드역할을 하는 아우터 쉴드(130)에 텐션 스프링(150)의 판재(153)를 스폿 용접하여 일체화하는 것이 보다 바람직하다.

그러나 인너 쉴드(140)의 플랜지부(142)를 텐션 스프링(150)의 링부(151)에, 그리고 아우터 쉴드(130)에 텐션 스프링(150)의 판재(153)를 스폿 용접하지 않고, 당해 분야의 전문가에 의해 이들을 억지 끼움 등과 같은 기계적인 접합을 적용 가능하게 됨은 이해 가능한 것이다.

이에 따라, 이들의 접속면에서 접촉불량이 발생되는 현상 또한 미연에 방지하는 효과를 기대할 수 있다.

도 3은 본 발명의 리셉터클 커넥터를 나타낸 분해 사시도로써, 리셉터클 커넥터(200)는 절연재질로 이루어지며 삽입공(211)이 형성된 아우터 쉴드(210), 상기 이우터 쉴드(210)의 삽입공(211)에 끼워져 절연재질의 인슐레이터 링(220)에 의해 고정되며 복수 개의 절결부(231)가 형성된 인너 쉴드(230), 상기 인너 쉴드(230)의 내부에 삽입되어 인슐레이터 링(220)에 의해 지지되며 금속재질의 콘택트(250)가 끼워지는 구멍(241)이 형성된 인슐레이터(240)로 구성되어 있다.

따라서 플러그 커넥터(100)를 조립하면 아우터 콘택트(160)의 접촉부(161)가 인너 콘택트(170)에 형성된 넓은 면적의 패드(172) 구간에서 슬라이딩하면서 접촉하게 되므로 임피던트 매칭에 따른 문제점을 해소할 수 있게 된다.

또한, 텐션 스프링(150)과 인너 쉴드(140) 그리고 텐션 스프링(150)과 아우터 쉴드(130)가 여러 군데에서 스폿 용접으로 일체화되어 있어 플러그 커넥터(100)에서 리셉터클 커넥터(200)를 탈거할 때 리셉터클 커넥터(200)의 콘택트(210)가 플러그 커넥터(100)의 단자봉(171)에 긴밀하게 끼워져 있더라도 인너 쉴드(140)가 들리는 현상을 방지하게 된다.

이와 더불어, 텐션 스프링(150)의 탄성부(152)에 의한 플로팅 레인지를 ±0.5mm의 범위 내에서 보증할 수 있게 되는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 플러그 커넥터 110 : 아우터 인슐레이터
111 : 안착면 112 : 공간부
120 : 인너 인슐레이터 122 : 환형의 홈
130 : 아우터 쉴드 140 : 인너 쉴드
142 : 플랜지부 150 : 텐션 스프링
151 : 링부 152 : 탄성부
153 : 판재 160 : 아우터 콘택트
161 : 접촉부 170 : 인너 콘택트
172 : 패드

Claims (4)

1. 플러그 커넥터와 리셉터클 커넥터로 이루어진 동축 커넥터에 있어서,
   상기 플러그 커넥터가 안착면 및 공간부 그리고 각 모서리부위에 돌기가 형성되며, 아우터 콘택터가 고정되는 절연재질의 아우터 인슐레이터와,
   상기 아우터 인슐레이터의 안착면에 접속되는 링부가 형성되고 링부에는 탄성부와 일체로 판재가 양측으로 대향되게 구비되어 플로팅을 구현하는 텐션 스프링과,
   상기 텐션 스프링의 링부에 접속되는 플랜지부가 형성되고 내부에는 아우터 콘택트와 전기적으로 접속되는 인너 콘택트와 조립된 인너 인슐레이터가 조립되는 인너 쉴드와,
   상기 인너 쉴드의 플랜지부를 감싸면서 아우터 인슐레이터에 조립되어 그라운드역할을 하는 아우터 쉴드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동축 커넥터.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 텐션 스프링의 링부와 인너 쉴드의 플랜지부를 스폿 용접하여 일체화한 것을 특징으로 하는 동축 커넥터.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 아우터 쉴드와 텐션 스프링의 판재를 스폿 용접하여 일체화한 것을 특징으로 하는 동축 커넥터.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 인너 쉴드의 하부에 인너 인슐레이터의 요입홈에 수용되는 패드를 구비하고 아우터 인술레이터에는 접촉부를 갖는 아우터 콘택트를 조립하여 상기 아우터 콘택트의 일단이 기판에 전기적으로 접촉되도록 하고, 타단에 형성된 접촉부는 패드의 저면에 슬라이딩 가능하게 접촉되도록 한 것을 특징으로 하는 동축 커넥터.