KR20110084112A - 전기 커넥터, 전자 기기 및 도전 접촉 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는, 접점의 접압이 높고, 또한 접점의 변위량이 큰 소형의 전기 커넥터를 제공하는 것이다.
전기 커넥터(1)는, 하우징(2)에 보유 지지되는 고정부(4)와, 고정부(4)로부터 내향 소용돌이 형상으로 연신되는 내측 권취부(5)와, 내측 권취부(5)로부터 반전되어, 내측 권취부(5)를 따라 외향 소용돌이 형상으로 연신되는 외측 권취부(6)와, 외측 권취부(6)의 말단 부분에 접속되고, 외측 권취부(6)에 접속된 부분의 접선 방향이 외측 권취부(6)의 말단 부분의 접선 방향과 일치하는 아암부(7)와, 아암부(7)의 선단에 설치되고, 하우징(2)의 외측으로 돌출되고, 상대측 전극과 접촉하여, 개략 아암부(7)의 연신 방향으로 압박력을 받는 접점부(8)를 갖는 접점 스프링(3)을 구비한다.

Description

전기 커넥터, 전자 기기 및 도전 접촉 방법{ELECTRICAL CONNECTOR, ELECTRONIC APPARATUS AND CONDUCTION CONTACT METHOD}

본 발명은 전기 커넥터, 전자 기기 및 도전 접촉 방법에 관한 것이다.

전자 기기에는, 다양한 전기 커넥터가 사용되고 있지만, 그 중에서도 배터리의 전극에 도전 접촉하는 전기 커넥터는, 자신의 치수 오차나 실장 위치 어긋남 뿐만 아니라, 전자 기기의 하우징이나 배터리의 치수 오차도 흡수할 수 있도록 큰 변위량을 갖고 있어야 한다.

또한, 배터리가 전자 기기의 하우징 내에서 이동하는 경우가 있으므로, 접점 스프링의 접압을 충분히 높게 해 두지 않으면, 배터리의 전극에 대한 접점 스프링의 전기적 접촉이 순간적으로 손상되는 순단(瞬斷)이 발생할 가능성이 있다. 예를 들어, 대기 상태의 휴대 전화에 있어서 순단이 발생하면, 휴대 전화의 전원이 꺼져 버려, 다시 전원을 켜는 조작을 행하지 않으면 착신을 받을 수 없게 된다.

휴대 전화와 같은 전자 기기에서는, 장치의 소형화를 실현하기 위해, 전기 커넥터의 치수도 작게 하는 것이 요구되고 있다. 단순히 전기 커넥터를 소형화하면 접점 스프링이 짧아지지만, 그렇게 하면 접점 스프링의 굽힘 변형량이 커져, 부분적으로 큰 응력이 집중되어 작용한다. 접점 스프링은, 작용하는 응력이 탄성 한계를 초과하면 소성 변형되어, 접점의 변위량이나 접압이 손상되는, 이른바 세틀링(settling)이 발생한다. 접점 스프링의 두께를 작게 하면 응력 집중이 완화되므로 소성 변형되기 어려워지지만, 그만큼 탄성력이 작아져 접점의 접압은 작아져 버린다.

이러한 문제를 해소하기 위해, 배터리 접속용 전기 커넥터로서, 예를 들어 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 접점 스프링을 개략 S자형으로 사행(蛇行)시킨 형상으로 하는 것이 행해지고 있다. 그러나 이러한 전기 커넥터에 있어서 소형화를 행하면, 상기 세틀링의 문제가 발생하기 쉽다.

또한, 특허 문헌 2에는, 접점 스프링을 롤 형상으로 형성한 커넥터가 기재되어 있지만, 360°이상의 원통 형상으로 접점 스프링을 권취하기 위해서는, 접점 스프링의 일부가 폭 방향으로 겹쳐지므로 그 폭 방향의 치수가 커져 버린다.

일본 특허 출원 공개 제2008-218035호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-153107호 공보

상기 문제점에 비추어, 본 발명은 접점의 접압이 높고, 또한 접점의 변위량이 큰 소형의 전기 커넥터, 소형의 전자 기기 및 점유 공간이 작은 도전 접촉 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 전기 커넥터는, 하우징에 보유 지지되는 고정부와, 상기 고정부로부터 내향 소용돌이 형상으로 연신되는 내측 권취부와, 상기 내측 권취부로부터 반전되어, 상기 내측 권취부를 따라 외향 소용돌이 형상으로 연신되는 외측 권취부와, 상기 외측 권취부의 말단 부분에 접속되고, 상기 외측 권취부에 접속된 부분의 접선 방향이 상기 외측 권취부의 말단 부분의 접선 방향과 일치하는 아암부와, 상기 아암부의 선단에 설치되고, 상기 하우징의 외측으로 돌출되고, 상대측 전극과 접촉하여, 개략 상기 아암부의 연신 방향으로 압박력을 받는 접점부를 갖는 접점 스프링을 구비하는 것으로 한다.

이 구성에 따르면, 접점 스프링을 2중의 소용돌이 형상으로 형성함으로써, 접점 스프링의 점유 공간에 대한 길이를 길게 할 수 있다. 또한, 상대측 전극의 압박력을 소용돌이의 접선 방향으로 작용시킴으로써, 압박력이 접점 스프링의 연신 방향을 따라 압축 응력 또는 인장 응력으로서 전달되어, 접점 스프링을 감아 들이도록 또는 되감도록(rewind) 작용한다. 이에 의해, 접점 스프링의 내측 권취부 및 외측 권취부의 전체에 굽힘 응력이 분산되어 작용하여, 국부적으로 응력이 집중되지 않으므로, 접점 스프링이 소성 변형될 위험이 없어, 그 치수에 비해 큰 접압과 변위량을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 전기 커넥터에 있어서, 상기 아암부는 상기 외측 권취부와 동일한 방향, 또한 상기 외측 권취부보다도 큰 곡률로 만곡되는 활형으로 형성되어 있어도 된다.

이 구성에 따르면, 아암부도 휨으로써 접점부의 변위량에 기여할 수 있다. 또한, 접점부가 상대측 전극에 밀어 넣어질 때에, 상대측 전극의 압박 방향에 대해 직교하는 방향으로 이동시켜, 접점부 및 상대측 전극의 부착물을 제거하는 와이핑 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 전기 커넥터에 있어서, 상기 아암부는 상기 외측 권취부의 말단 부분의 접선 방향과 다른 방향으로 사행하는 릴리프부를 가져도 된다.

이 구성에 따르면, 릴리프부의 변형에 의해 아암부의 좌굴(buckling)을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 전기 커넥터에 있어서, 상기 하우징은 상기 아암부 및 상기 접점부 중 적어도 어느 하나를, 상기 외측 권취부의 접선 방향으로 안내하는 가이드부를 가져도 된다.

이 구성에 따르면, 상대측 전극의 압박력을, 외측 권취부의 외측 단부에 대해 정확하게 그 소용돌이의 접선 방향으로 전달할 수 있다.

또한, 본 발명의 전기 커넥터에 있어서, 상기 접점부는 상기 아암부로부터 먼 측의 단부가, 상기 하우징의 내부로 연신되어도 좋다.

이 구성에 따르면, 접점부의 비틀림을 방지하여, 접점 스프링의 원활한 탄성 변형을 확보하고, 충분한 접점 압력을 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자 기기는, 상기 전기 커넥터 중 어느 하나를 구비하고, 또한 배터리를 장착 가능하고, 상기 전기 커넥터의 상기 접점 스프링을 통해 상기 배터리로부터 전력 공급을 받을 수 있는 것으로 한다.

이 구성에 따르면, 배터리의 전극에 대한 전기 커넥터의 접촉 신뢰성이 높으므로, 전자 기기에의 전력 공급이 확실하여, 전자 기기의 동작이 확실하다.

또한, 본 발명에 따른 도전 접촉 방법은, 하우징에 보유 지지되는 고정부와, 상기 고정부로부터 내향 소용돌이 형상으로 연신되는 내측 권취부와, 상기 내측 권취부로부터 반전되어, 상기 내측 권취부를 따라 외향 소용돌이 형상으로 연신되는 외측 권취부와, 상기 외측 권취부로부터 개략 상기 외측 권취부의 접선 방향으로 연신되는 아암부와, 상기 아암부의 선단에 설치되고, 상기 하우징의 외측으로 돌출되는 접점부를 갖는 접점 스프링을 구비하는 전기 커넥터를 배치하고, 상대측 전극을 상기 접점부에 접촉시켜, 상기 아암부의 연신 방향으로 상기 접점부를 밀어 넣는 방법으로 한다.

이 방법에 따르면, 압박력이 접점 스프링의 연신 방향을 따라 압축 응력 또는 인장 응력으로서 전달되어, 국부적으로 응력이 집중되지 않으므로, 높은 접압과, 큰 변위량을 양립하여 확실한 도전 접촉을 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 전기 커넥터의 사시도.
도 2는 도 1의 전기 커넥터의 접점 스프링의 사시도.
도 3은 도 2의 접점 스프링의 단면도.
도 4는 도 1의 전기 커넥터의 초기 상태의 단면도.
도 5는 도 1의 전기 커넥터의 접점 스프링 밀어 넣음 도중의 단면도.
도 6은 도 1의 전기 커넥터의 접점 스프링 밀어 넣음시의 단면도.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태의 전기 커넥터의 접점 스프링 단일 부재의 측면도.
도 8은 도 1의 전기 커넥터를 구비하는 휴대 전화의 배면도.

지금부터 본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 배터리 접속용 전기 커넥터(1)의 사시도이다. 전기 커넥터(1)는 하우징(2)에 형성된 3개의 슬롯에 각각 접점 스프링(3)을 삽입하여 고정되어 있다.

3개의 접점 스프링(3)은, 중앙의 1개가 제어용 접점이고, 그 양측이, 각각 전원 공급을 위해 배터리의 전극(상대측 전극)에 접촉하는 접점으로서 사용된다. 또한, 전력 공급용 접점을, 각각 2개 1세트의 접점쌍으로 하면, 상대측 전극과의 도전 접촉의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.

도 2 및 도 3에, 접점 스프링(3)의 형상을 도시한다. 접점 스프링(3)은, 하우징(2)에 보유 지지되는 고정부(4)와, 고정부(4)로부터 소용돌이를 그리도록 그 소용돌이의 중심을 향해 연신되는 내측 권취부(5)와, 소용돌이의 중앙 부근에서 내측 권취부(5)로부터 반전되어, 내측 권취부(5)를 따라 소용돌이를 그리도록 외향으로 연신되는 외측 권취부(6)와, 외측 권취부(6)로부터 연속하여 개략 소용돌이의 접선 방향으로 연신되는 아암부(7)와, 아암부(7)의 선단에 형성되고, 하우징(2)의 외측으로 돌출되어 배터리의 전극에 접촉 가능하고, 호를 그리도록 되꺾어 선단이 하우징(2)의 슬롯 내로 연신되는 접점부(8)를 갖는 판 스프링이다.

아암부(7)는 외측 권취부(6)에 접속하는 부분의 접선 방향이, 외측 권취부(6)의 말단의 접선 방향에 일치하도록 형성되어 있다. 또한, 아암부(7)는 외측 권취부(6)와 동일한 방향, 또한 외측 권취부(6)보다도 상당히 큰 곡률로 만곡되고, 개략 형상이 아래로 볼록한 활형으로 되도록 형성되어 있다. 환언하면, 아암부(7)는 외측 권취부(6)로부터 연속되는 부분, 즉, 외측 권취부(6)의 말단 부분의 근방의 부분이, 외측 권취부(6)의 말단 부분에 있어서의 접선 방향에 대략 일치하는 방향으로, 또한 선단이 외측 권취부(6)로부터 충분히 이격되도록 연신되어 있다. 또한, 아암부(7)는 중앙부에, 한 번 외측 권취부(6)의 말단 부분의 접선 방향으로부터 크게 벗어나 상측으로 연신된 후 원래의 활형의 연장선 상으로 복귀되도록 사행된 릴리프부(9)가 형성되어 있다.

도 4에, 배터리의 전극에 접촉되어 있지 않은 초기 상태의 전기 커넥터(1)의 단면을 도시한다. 접점 스프링(3)은, 고정부(4)가 하우징(2)에 삽입되어 고정되었을 때, 아암부(7)의 선단과 접점부(8)가 하우징(2)의 전방면의 개구로부터 돌출된다. 단, 접점부(8)는 아암부(7)와는 반대측의 선단 부분이 하우징(2) 내에 위치하도록 연신되어 있다.

접점 스프링(3)은, 하우징(2)에 삽입된 상태에서, 아암부(7)가 하우징(2)의 슬롯 내에 형성된 하측 가이드(10)에 접촉하여, 약간이지만 접점부(8)를 상측으로 밀어 올린 상태로 되어 있다. 이에 의해, 접점부(8)도 하우징(2)의 상벽으로 이루어지는 상측 가이드(11)에 접촉되어 있다.

도 5 및 도 6에, 도시하지 않은 배터리의 전극 등에 의해, 접점부(8)를 하우징(2)을 향해 밀어 넣는 도중 및 밀어 넣은 상태를 도시한다. 배터리의 전극은, 접점부(8)를 통해 외측 권취부(6)의 외측 선단에 있어서의 접선 방향과 대략 동일 방향으로 아암부(7)를 밀어 넣는다. 아암부(7)는 활형으로 만곡되어 있으므로, 양단부를 서로 근접시키는 굽힘 응력도 작용하지만, 아암부(7)의 곡률이 크기 때문에 곧은 막대에 가까운 거동을 나타내고, 주로 그 연신 방향의 압축 응력이 작용한다.

즉, 아암부(7)는 자신의 휨에 의해 접점부(8)의 변위량에도 기여하지만, 주로 접점부(8)에 작용하는 압박력을 외측 권취부(6)에, 외측 권취부(6)의 말단에 있어서의 접선 방향에 대략 일치하는 방향의 압축 응력으로서 전달하는 기능을 한다. 또한, 아암부(7)는 외측 권취부(6)로부터 멀어지도록 연신되어 있고, 도 6에 도시하는 바와 같이, 접점부(8)가 밀어 넣어졌을 때에, 접점부(8)와 내측 권취부(5)의 접촉을 방지하기 위한 공간을 형성한다.

또한, 릴리프부(9)는 아암부(7)의 연신 방향으로 과대한 압축 응력이 작용한 경우에, 굴곡됨으로써 아암부(7)의 압축 응력을 저감하여, 아암부(7)의 좌굴을 방지하기 위해 설치되어 있다.

또한, 아암부(7)는 중앙부가 하측 가이드(10)에 의해 하방으로 이동할 수 없게 되어 있으므로, 접점부(8)가 하우징(2)을 향해 밀어 넣어짐에 따라 서서히 굴곡됨으로써, 접점부(8)를 상방으로 이동시키는 움직임을 실현한다. 이와 같이, 접점부(8)가 상대측 전극의 압박 방향에 대해 직교하는 방향으로 어긋남으로써, 상대측 전극과 접점부(8) 사이에 존재하는 오염물을 긁어 떨어뜨려, 전기적 접촉을 확실하게 하는 와이핑 효과를 발휘한다.

또한, 하측 가이드(10) 및 상측 가이드(11)는 아암부(7)의 판 두께 방향의 요동을 방지하여, 상대측 접점에 의한 압박력이, 외측 권취부(6)의 외측 단부에, 그 위치에 있어서의 접선 방향으로 작용하는 것도 보증하고 있다.

상대측 전극이 접점부(8)를 압박함으로써 아암부(7)에 작용하는 압축 응력은, 이와 같이 외측 권취부(6)에 대해 그 소용돌이의 접선 방향으로 전달된다. 소용돌이 형상의 판 스프링의 연신 방향으로 작용하는 압축 응력 또는 인장 응력은, 판 스프링을 구부리는 힘보다도, 판 스프링을 권취하는 힘 또는 되감는 힘으로서 그 연신 방향을 따라 전파된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서, 상대측 전극이 접점부(8)를 밀어 넣는 힘은, 외측 권취부(6)를 감아 들이는 방향의 힘 및 내측 권취부(5)의 중심부에, 내측 권취부(5)를 되감도록 밀어 내는 힘으로서 작용한다.

즉, 접점부(8)를 밀어 넣는 힘은, 접점 스프링(3)의 대략 전체 길이에 걸쳐, 그 연신 방향의 압축력으로서 작용하고, 응력의 작용 방향의 변화분의 횡방향의 성분만이, 접점 스프링(3)의 각 부분에 조금씩 굽힘 응력으로서 분산되어 작용한다.

이로 인해, 접점 스프링(3)은 주로 그 압축 응력의 반력으로서, 배터리의 전극에 대해 접점부(8)를 압접하므로, 굽힘 응력에 의한 경우에 비해 높은 접압이 얻어진다. 또한, 접점 스프링(3)은, 압축 응력의 방향을 소용돌이 형상으로 서서히 변화시킴으로써, 각 부분에 굽힘 응력이 조금씩 분산되어 작용하므로, 응력 집중에 의해 국소적으로 탄성 범위를 초과하는 큰 응력이 작용하는 일이 없어, 소성 변형되어 세틀링되는 일이 없다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 접점 스프링(3)의 고정부(4)에는, 굽힘 응력이 작용할 수 있으므로, 이 부분만은 판 두께를 두껍게 함으로써, 굽힘 변형을 억제하여, 소성 변형을 방지하도록 되어 있다. 이에 의해, 하우징(2)이 접점 스프링(3)의 탄성 변형을 저해하여, 접점 압력을 얻을 수 없게 되는 문제가 없다.

또한, 접점 스프링(3)은, 단면 형상의 어스펙트비(판 폭의 판 두께에 대한 비)를 2배 이상으로 하면, 판 폭 방향에 변형에 의해 비틀리는 일이 없어, 하우징(2)에 걸려, 스프링으로서 탄성력을 발휘하는 것이 저해되는 문제를 방지할 수 있다. 단, 접점 스프링(3)의 어스펙트비를 5 이상으로 해도, 가일층의 비틀림 방지 효과는 기대할 수 없으며, 전기 커넥터(1)의 치수가 커질 뿐이다.

또한, 본 실시 형태의 전기 커넥터(1)에서는, 접점부(8)의 선단이 하우징(2)의 슬롯의 내부까지 연신되어 있음으로써, 접점 스프링(3)이 비틀려 판 폭 방향으로 어긋남이 발생하는 것을 방지한다.

계속해서, 도 7에 본 발명의 제2 실시 형태의 전기 커넥터에 관한 접점 스프링(3a)을 도시한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.

본 실시 형태의 접점 스프링(3)은, 외측 권취부(6)의 외측 단부가 내측 권취부(5)의 외측 단부와 반대측에, 즉, 아암부(7)가 내측 권취부(5) 및 외측 권취부(6)를 사이에 두고 고정부(4)와 반대측에 위치하고 있다. 본 실시 형태가 나타내는 바와 같이, 아암부(7)는 외측 권취부(6)의 외측 단부에 있어서의 접선 방향에 대략 일치하는 방향으로 압축 응력을 받는 것이면, 앞서 설명한 바와 같이, 주로 압축 응력에 의해 접점부(8)의 접압을 발생시켜, 내측 권취부(5) 및 외측 권취부(6)에 연속해서 압축 응력을 전달할 수 있다.

또한, 도 8에 제1 실시 형태의 전기 커넥터(1)를 구비하는, 본 발명에 관한 전자 기기의 하나의 실시 형태인 휴대 전화(12)를 도시한다. 휴대 전화(12)는 내부에 상기 전기 커넥터(1)가 배치되어 있고, 전기 커넥터(1)에 인접하는 내부 공간에, 배터리(13)를 수용 가능하다. 휴대 전화(12)에 배터리(13)를 수용하면, 배터리(13)의 전극(14)에 전기 커넥터(1)의 접점부(8)가 압접되도록 되어 있다.

전기 커넥터(1)는, 상술한 바와 같이 소형이면서, 접점부(8)의 변형 가능량이 크고, 접점 압력이 높고, 또한 접점 스프링(3)이 소성 변형되기 어렵다. 그로 인해, 휴대 전화(12)는 항상 그 본체에 배터리(13)로부터 전력이 공급되어, 대기 등의 처리를 확실하게 행할 수 있다.

1 : 전기 커넥터
2 : 하우징
3, 3a : 접점 스프링
4 : 고정부
5 : 내측 권취부
6 : 외측 권취부
7 : 아암부
8 : 접점부
9 : 릴리프부
10 : 하측 가이드
11 : 상측 가이드
12 : 휴대 전화(전자 기기)
13 : 배터리
14 : 전극

Claims (7)

1. 하우징에 보유 지지되는 고정부와,
   상기 고정부로부터 내향 소용돌이 형상으로 연신되는 내측 권취부와,
   상기 내측 권취부로부터 반전되어, 상기 내측 권취부를 따라 외향 소용돌이 형상으로 연신되는 외측 권취부와,
   상기 외측 권취부의 말단 부분에 접속되고, 상기 외측 권취부에 접속된 부분의 접선 방향이 상기 외측 권취부의 말단 부분의 접선 방향과 일치하는 아암부와,
   상기 아암부의 선단에 설치되고, 상기 하우징의 외측으로 돌출되고, 상대측 전극과 접촉하여, 개략 상기 아암부의 연신 방향으로 압박력을 받는 접점부를 갖는 접점 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
2. 제1항에 있어서, 상기 아암부는, 상기 외측 권취부와 동일 방향, 또한 상기 외측 권취부보다도 큰 곡률로 만곡되는 활형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
3. 제1항에 있어서, 상기 아암부는, 상기 외측 권취부의 말단 부분의 접선 방향과 다른 방향으로 사행되는 릴리프부를 갖는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
4. 제1항에 있어서, 상기 하우징은, 상기 아암부 및 상기 접점부 중 적어도 어느 하나를, 상기 외측 권취부의 접선 방향으로 안내하는 가이드부를 갖는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
5. 제1항에 있어서, 상기 접점부는, 상기 아암부로부터 먼 측의 단부가, 상기 하우징의 내부로 연신되어 있는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
6. 제1항에 기재된 전기 커넥터를 구비하고, 또한 배터리를 장착 가능하고,
   상기 전기 커넥터의 상기 접점 스프링을 통해 상기 배터리로부터 전력 공급을 받을 수 있는 것을 특징으로 하는, 전자 기기.
7. 하우징에 보유 지지되는 고정부와,
   상기 고정부로부터 내향 소용돌이 형상으로 연신되는 내측 권취부와,
   상기 내측 권취부로부터 반전되어, 상기 내측 권취부를 따라 외향 소용돌이 형상으로 연신되는 외측 권취부와,
   상기 외측 권취부로부터 개략 상기 외측 권취부의 접선 방향으로 연신되는 아암부와,
   상기 아암부의 선단에 설치되고, 상기 하우징의 외측으로 돌출되는 접점부를 갖는 접점 스프링을 구비하는 전기 커넥터를 배치하고,
   상대측 전극을 상기 접점부에 접촉시켜, 상기 아암부의 연신 방향으로 상기 접점부를 밀어 넣는 것을 특징으로 하는, 도전 접촉 방법

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