KR20190021465A - 감소된 수직 항력을 갖는 단자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 합치 단자를 수용하기 위한 리셉터클 단자(10)에 관한 것이다. 리셉터클 단자(10)는 최하부 벽(20) 및 탄성 접촉 아암(22)을 갖는 접촉부(12)를 포함한다. 탄성 접촉 아암은 최하부 벽(20)의 대향 측면으로부터 연장된다. 탄성 접촉 아암(22) 각각은 이들을 통해 연장되는 개구부(23)를 갖고, 제1 탄성 접촉부(25a) 및 제2 탄성 접촉부(25b)가 개구부(23)의 양 측면으로 연장된다. 제1 탄성 접촉부(25a) 및 제2 탄성 접촉부(25b)는 최하부 벽(20)으로부터 합치 단자 맞물림 부재(50)까지 연장되는 아치형 부분을 갖는다. 제1 탄성 접촉부(25a) 및 제2 탄성 접촉부(25b)는 합치 단자가 단자(10) 내에 삽입될 때에 접촉력을 발생시킨다.

Description

감소된 수직 항력을 갖는 단자
본 발명은 감소된 수직 항력을 갖는 단자에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 곡선형 외팔보 스프링 빔(curved cantilevered spring beam)이 감소된 접촉 스프링 레이트(contact spring rate)를 갖는 소켓형 단자에 관한 것이다.
합치 단자(mating terminal)와의 신속한 연결 및 단절에 적합한 소켓 단자가 공지되어 있다. 이러한 종류의 단자는 소켓 단자 내에 삽입되어 마찰식으로 보유되는 수형(male) 또는 공간 단자에 전기 연결하는 데 사용된다. 이러한 유형의 소켓 단자는 미국 특허 제3,086,193호에 나타나 있다.
예를 들어, 이러한 단자가 사용되는 제품의 최종 검사 및 출하 전에 테스팅 목적으로, 이러한 단자를 여러 번 연결 해제 및 재연결할 필요가 종종 있다. 또한, 이러한 단자와 이루어지는 연결은 추후 서비스에서 진동 및 가능한 변형의 조건 하에서 유지될 필요가 있다. 전통적으로, 이들 단자는 바람직하지 않은 높은 삽입 합치력(mating force)을 갖고 있어, 합치 커넥터가 소켓 단자 내에 삽입될 때에 삽입에 따른 인체 공학적 문제를 야기한다.
따라서, 감소된 접촉 스프링 레이트를 갖는 접촉 스프링을 갖는 소켓형 단자를 제공하여, 접촉 수직 항력(contact normal force)이 동일한 제조 공차로 더욱 정확하게 제어될 수 있게 하는 것이 유리할 것이다. 더욱 제어된 수직 항력은 합치 중에 필요한 삽입력을 감소시키면서 최소한의 접촉 수직 항력이 확실하게 유지될 수 있게 한다.
해결책은 내부에 합치 단자를 수용하기 위한 리셉터클 단자(receptacle terminal)에 의해 제공된다. 리셉터클 단자는 최하부 벽 및 탄성 접촉 아암을 갖는 접촉부를 포함한다. 탄성 접촉 아암은 최하부 벽의 대향 측면으로부터 연장된다. 탄성 접촉 아암 각각은 이들을 통해 연장되는 개구부를 갖고, 제1 탄성 접촉부 및 제2 탄성 접촉부가 개구부의 양 측면으로 연장된다. 제1 탄성 접촉부 및 제2 탄성 접촉부는 최하부 벽으로부터 합치 단자 맞물림 부재까지 연장되는 아치형 부분을 갖는다. 제1 탄성 접촉부 및 제2 탄성 접촉부는 합치 단자가 단자에 삽입될 때에 접촉력을 발생시킨다.
본 발명의 단자는 감소된 접촉 스프링 레이트를 갖는 탄성 접촉 아암을 가짐으로써, 접촉 수직 항력이 동일한 제조 공차로 더욱 정확하게 제어될 수 있게 한다. 더욱 제어된 수직 항력은 합치 중에 필요한 삽입력을 감소시키면서 최소한의 접촉 수직 항력이 확실하게 유지될 수 있게 한다. 탄성 접촉 아암은 합치 단자의 소켓 단자 내로의 더 낮은 삽입력을 가능하게 하면서 안정적인 전기 연결을 제공한다.
이제, 본 발명이 첨부 도면을 참조하여 예로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 단자의 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 단자의 평면도이다.
도 3은 도 1의 단자의 측면도이다.
도 4는 도 1의 단자의 저면도이다.
도 5는 도 1의 단자의 정면도이다.
도 6은 도 2의 단자의 단면도이다.
본 발명의 원리에 따른 예시적인 실시예에 대한 설명은 첨부 도면과 관련하여 읽도록 의도되었으며, 첨부 도면은 기록된 전체 설명의 일부로서 간주되어야 한다. 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예의 설명에서, 방향 또는 방위에 대한 임의의 언급은 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 한정하려고 의도된 것은 아니다. "하부", "상부", "수평", "수직", "위", "아래", "상", "하", "최상부" 및 "최하부"와 같은 상대어뿐만 아니라 이들의 파생어(예를 들어, "수평으로", "하방으로", "상방으로" 등)는 그 때 설명된 또는 논의 하에 도면에 나타낸 방위를 지칭하는 것으로 해석되어야 한다. 이들 상대어는 단지 설명의 편의를 위한 것일 뿐이며, 이와 같이 명시적으로 표시되지 않는 한, 장치가 특정 방위로 구성되거나 작동될 필요는 없다. "부착된", "첨부된", "연결된", "결합된", "상호 연결된", 및 유사 용어와 같은 용어는, 달리 명시적으로 설명되지 않는 한, 구조물들이 직접적으로 또는 개입 구조물을 통해 간접적으로 서로 고정되거나 부착되는 관계뿐만 아니라, 이동 가능한 또는 견고한 부착 또는 관계를 지칭한다. 또한, 본 발명의 특징 및 이점은 바람직한 실시예를 참조하여 예시된다. 따라서, 본 발명은 단독으로 또는 특징들의 다른 조합으로 존재할 수 있는 특징들의 일부 가능한 비한정 조합을 예시하는 이러한 바람직한 실시예에 명시적으로 한정되지 않아야 하며; 본 발명의 범위는 본 명세서에 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.
도 1 내지 도 4에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 리셉터클, 소켓 또는 암형(female) 단자(10)는 접촉부(12), 접촉부(12) 뒤쪽의 와이어 배럴(wire barrel)(14) 및 와이어 배럴(14) 뒤쪽의 절연 배럴(16)을 포함한다. 와이어 배럴(14)은 절연 와이어의 전도성 코어의 단부와의 크림프 연결(crimped connection)을 위해 구성된다. 절연 배럴(16)은 와이어의 절연 코팅 또는 재킷의 단부와의 크림프 연결을 위해 구성된다. 와이어 배럴(14) 및 절연 배럴(16)이 나타나 있지만, 접촉부(12)는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 유형의 종단 부재와 함께 사용될 수 있다. 나타낸 예시적인 실시예에서, 단자(10)는 양호한 전기 전도성을 갖는 금속판으로부터 스탬핑되고 성형된다.
도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 접촉부(12)는 최하부 벽(20)과 최하부 벽(20)의 양 측면(24, 26)으로부터 연장되는 탄성 접촉 아암(22)을 포함한다. 도 6에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 최하부 벽(20)은 그 위에 제공된 스프링 아암(42)을 갖는다. 스프링 아암(42)은 최하부 벽(20)으로부터 스탬핑되고 성형된다.
스프링 아암(42)은 최하부 벽(20)으로부터 연장되어, 최하부 벽(20)의 내면으로부터 탄성 아암(22)을 향해 연장되는 상승부 또는 아암을 생성한다. 스프링 아암(42)은, 스프링 아암(42)의 내면 상에 상승 영역을 생성하기 위해 스프링 아암(42)으로부터 형성되는 멈춤쇠(detent), 딤플(dimple) 또는 랜스(lance)(41)(도 6에 가장 잘 나타낸 바와 같이)와 같지만 이에 한정되지 않는 돌출부 또는 양각(embossment)을 포함한다. 랜스(41)는, 이하에서 더욱 충실히 설명되는 바와 같이, 합치 단자가 단자(10) 내에 삽입됨에 따라 합치 단자와 맞물린다.
나타낸 예시적인 실시예에서, 각각의 탄성 아암(22)은 개구부 또는 절개부(23)를 갖고, 제1 탄성 접촉부(25a) 및 제2 탄성 접촉부(25b)가 개구부(23)의 양 측면으로 연장된다. 제1 탄성 접촉부(25a)는 접촉부(12)의 합치 단부(36)에 근접하여 위치된다. 제2 탄성 접촉부(25b)는 와이어 배럴(14)을 향하여 합치 단부(36)로부터 제거된다. 개구부는 탄성 접촉부(25a, 25b) 사이에서 연장되어 이들을 분리시킨다. 나타낸 실시예에서, 개구부(23)는 단자를 형성하기 전에 블랭크로부터 재료를 제거함으로써 형성된다. 제거된 재료는 추가 단자의 제조에 재사용될 수 있다. 개구부(23)를 형성하기 위한 다른 방법이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
도 5에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 탄성 접촉부(25a, 25b)는 최하부 벽(20)으로부터 합치 단자 맞물림 부재(50)까지 연장되는 아치형 또는 컬링된 부분을 갖는다. 하나의 예시적인 실시예에서, 탄성 접촉부(25a, 25b) 중 하나 또는 전부는 테이퍼형 또는 사다리꼴 구성을 가질 수 있고, 이에 따라 최하부 벽(20)에 연결하는 루트 또는 베이스(60)(도 3)에서의 각각의 아암의 폭은 합치 단자 맞물림 부재(50)에 근접한 각각의 아암의 부분(62)(도 3)의 폭보다 더 크다. 그러나, 다른 구성이 사용될 수 있다. 탄성 접촉 아암(22)의 각각의 접촉부(25a, 25b)의 구성은 각각의 탄성 접촉부(25a, 25b) 및 탄성 접촉 아암(22)의 강성 및 스프링 레이트가 제어될 수 있게 한다. 더 넓은 루트 또는 베이스(60)는 더 높은 스프링 레이트를 가능하게 하고, 각각의 탄성 접촉부(25a, 25b)로부터 최하부 벽(20)까지 힘의 더욱 균일한 분포를 가능하게 한다. 대조적으로, 각각의 탄성 접촉부(25a, 25b)가 좁을수록, 아암의 스프링 레이트가 낮아지고, 탄성 접촉 아암(22)의 유효 스프링 레이트가 낮아진다. 따라서, 각각의 탄성 접촉부(25a, 25b)는 각각 상이한 접촉력을 발생시키도록 구성되어, 탄성 접촉 아암(22)에 대해 상이한 접촉력을 초래할 수 있다.
다양한 예시적인 실시예에서, 탄성 접촉부(25b)는 단자(10)의 길이방향 축에 본질적으로 수직인 방향으로 연장되는 배면 또는 에지(66)를 갖는다. 이것은, 하우징 내에 단자(10)를 위치시킬 때 또는 합치 단자를 단자(10)에 합치시킬 때에 사용될 수 있는 기준면을 제공한다.
탄성 접촉 아암(22)의 합치 단자 맞물림 부재(50)는 탄성 접촉부(25a, 25b) 및 스팬 개구부(23)로부터 연장된다. 나타낸 예시적인 실시예에서, 합치 단자 맞물림 부재(50)는 비대칭이고, 합치 단부(36)에 근접하여 위치된 도입면(44)을 갖는다. 도입면(44)은, 탄성 아암(22)의 에지 상의 합치 컨택트의 스터빙(stubbing)을 방지하고 합치 단자를 접촉부(12)의 합치 슬롯(46) 내로 안내하는 것을 도우며 합치 단자를 슬롯(46) 내에 삽입하는 데 필요한 삽입력을 감소시키기 위해 제공된다. 합치 단자 맞물림면(52)이 각각의 합치 단자 맞물림 부재(50) 상에 제공된다. 나타낸 실시예에서, 합치 단자 맞물림 부재(50)는 탄성 접촉 아암(22)으로부터 연장되어, 합치 단자 맞물림면(52)을 합치 슬롯(46)의 최상부에 위치시킨다. 탄성 접촉 아암(22)의 구성은, 합치 단자가 슬롯(46) 내에 삽입됨에 따라 합치 단자 맞물림 부재(50)가 최하부 벽(20)에 대해 이동될 수 있게 하는 데 필요한 탄성을 제공한다. 도 5에 가장 잘 나타낸 바와 같이, 합치 단자 맞물림면(52)은 아치형 또는 원형 구성을 갖는다. 그러나, 다른 구성의 맞물림면(52)이 사용될 수도 있다.
나타낸 예시적인 실시예에서, 스프링 아암(42)은 최하부 벽(20)으로부터 스탬핑되고 성형된다. 스프링 아암(42)은, 그 자유 단부(43)가 최하부 벽(20)에 대해 이동하거나 탄성 변형될 수 있게 형성되어, 스프링 아암(42) 및 랜스(41)가 합치 단자 맞물림 부재(50)를 향하여 이동할 수 있게 하고 그로부터 멀리 이동할 수 있게 한다.
나타낸 예시적인 실시예에서, 스프링 아암(42)은 그 위에 제공된 단부 벽(40)을 갖는다. 단부 벽(40)은 스프링 아암(42)으로부터 연장되어, 스프링 아암(42)의 내면으로부터 합치 단자 맞물림 부재(50)를 향하여 연장되는 정지부를 생성한다. 단부 벽(40)은 합치 단자가 슬롯(46) 내에 삽입될 수 있는 거리를 제한하기 위해 제공된다.
탄성 접촉 아암(22) 및 스프링 아암(42)의 구성은, 접촉부(12)가 합치 단자의 임의의 약간의 오정렬 또는 합치 단자와 관련된 임의의 약간의 휨(warpage) 또는 결점을 보상할 수 있게 한다.
본 발명의 교시에 따른 단자는 공지된 단자보다 더 낮은 스프링 레이트를 갖는다. 접촉부(25a, 25b) 및 개구부(23)의 공간 및 크기를 제어함으로써, 단자(10)와 합치 단자 간의 적절한 전기 연결을 허용하면서, 탄성 접촉 아암(22)의 수직 항력 및 삽입력이 제어될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따라 제조된 단자의 삽입력은 개구부(23)에 의해 분리된 개별 접촉부(25a, 25b)가 없는 단자와 비교하여 감소될 수 있다.
또한, 스프링 레이트가 감소됨에 따라, 탄성 아암(22)은 영구 변형(permanent set)을 취하기 전에 더 큰 스프링 변위(spring deflection)를 가능하게 한다. 이것은, 단자가 제조 공차에 일부 변동이 있는 합치 단자와 함께 사용될 수 있게 한다. 즉, 탄성 아암(22)이 영구 변형을 취하지 않고 더 큰 거리를 변위시키는 능력을 갖기 때문에, 합치 단자의 두께는 정밀하게 제어되지 않는다.
완전히 삽입된 위치에서, 스프링 아암(42)의 랜스(41) 및 합치 단자 맞물림면(52)은 모두 합치 단자와 전기 및 기계 접촉하도록 제공된다. 다수의 접촉 영역은, 리셉터클 컨택트(10)가 15 내지 20 또는 그 이상의 암페어와 같지만 이에 한정되지 않는 더 높은 전류 레벨을 갖는 적용예에서 사용될 수 있게 한다. 스프링 아암(42) 및 합치 단자 맞물림면(52)의 구성은 합치 단자와 단자(10) 간에 안정적이고 신뢰성있는 전기 연결을 제공한다. 스프링 아암(42)의 랜스(41) 및 합치 단자 맞물림면(52)의 구성은 더 높은 헤르츠 응력(hertzian stress)을 제공하여, 단자(10)와 합치 단자 간의 찰과 부식(fretting corrosion)을 소거 또는 최소화함으로써, 합치 단자와 단자(10) 간에 안정적이고 신뢰성있는 전기 연결을 제공한다.
랜스(41)와 합치 단자 맞물림면(52)의 협력은 서로에 대해 측방향으로 이격되어, 합치 단자와 리셉터클 단자(10) 간의 연결이 모든 환경에서 안정적일 수 있게 함으로써, 진동이 발생할 때에 합치 단자가 리셉터클 단자(10) 내에 적절히 위치된 상태로 잔류하는 것을 보장한다.
스프링 아암(42)의 랜스(41) 및 합치 단자 맞물림면(52)이 서로로부터 측방향으로 오프셋될 때, 리셉터클 단자(10)는 합치 단자가 구부러진 경우에도 다수의 접촉 영역을 제공한다. 또한, 다수의 접촉 영역은 합치 단자의 비틀림 또는 오정렬에 저항한다.
일 실시예에서, 탄성 아암(22)은, 합치 단자 맞물림면(52)의 접촉 영역이 스프링 아암(42)의 랜스(41)에 의해 발생된 힘에 저항하기 위해 동일하고 대향하는 힘을 발생시키도록 구성된다. 또한, 탄성 아암(22)은 스프링 아암(42)의 랜스(41)의 접촉 영역이 합치 단자 맞물림면(52)에 의해 발생된 힘에 저항하기 위해 동일하고 대향하는 힘을 발생시키도록 구성된다. 그러나, 탄성 아암(22)의 구성은 접촉 영역이 이와 관련된 가변 힘을 가질 수 있게 가변될 수 있다. 특히, 스프링 아암(42)의 랜스(41)의 위치 설정은 각각의 접촉 영역에 의해 가해진 힘을 변경할 수 있다.
탄성 접촉 아암(22) 및 스프링 아암(42)의 구성 및 다수의 접촉 영역의 사용은, 리셉터클 컨택트(10)로부터 합치 단자의 합치 및 합치 해제 중에 낮은 수직 항력을 가능하게 한다. 이것은, 낮은 합치 또는 수직 항력으로 인해 도금 마모가 적기 때문에, 합치 단자 또는 리셉터클 컨택트(10)가 다수의 사이클에 걸쳐 더욱 내구성을 가질 수 있게 한다. 또한, 다수의 접촉 영역은 고전류 레벨과 관련된 극도의 열이 분산될 수 있게 하기 때문에, 다수의 접촉 영역은 리셉터클 컨택트(10)가 더 높은 전류 레벨에서 사용될 수 있게 함으로써, 접촉 애스패리티(contact asperity)의 용접을 방지한다.
10: 단자
12: 접촉부
14: 와이어 배럴
16: 절연 배럴
20: 최하부 벽
22: 탄성 접촉 아암
23: 개구부
24, 26: 측면
25a: 제1 탄성 접촉부
25b: 제2 탄성 접촉부
36: 합치 단부
41: 랜스
42: 스프링 아암
43: 자유 단부
44: 도입면
46: 슬롯
50: 단자 맞물림 부재
52: 단자 맞물림면
60: 베이스
66: 에지

Claims (13)

  1. 내부에 합치 단자(mating terminal)를 수용하기 위한 리셉터클 단자(10)로서, 상기 리셉터클 단자(10)는 접촉부(12)를 갖고, 상기 접촉부(12)는,
    최하부 벽(20)으로서, 탄성 접촉 아암(22)이 상기 최하부 벽(20)의 대향 측면으로부터 연장되는, 상기 최하부 벽(20);
    각각의 상기 탄성 접촉 아암(22)으로서, 이들을 통해 연장되는 개구부(23)를 갖고, 제1 탄성 접촉부(25a) 및 제2 탄성 접촉부(25b)가 상기 개구부(23)의 양 측면으로 연장되는, 상기 각각의 탄성 접촉 아암(22);
    상기 최하부 벽(20)으로부터 합치 단자 맞물림 부재(50)까지 연장되는 아치형 부분을 갖는 상기 제1 탄성 접촉부(25a) 및 상기 제2 탄성 접촉부(25b); 및
    합치 단자가 상기 단자(10) 내에 삽입될 때에 접촉력을 발생시키는 상기 제1 탄성 접촉부(25a) 및 상기 제2 탄성 접촉부(25b)를 포함하는, 리셉터클 단자(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탄성 접촉부(25a) 및 상기 제2 탄성 접촉부(25b) 중 적어도 하나는 사다리꼴 구성을 갖는, 리셉터클 단자(10).
  3. 제1항에 있어서,
    스프링 아암(42)이 상기 최하부 벽(20)으로부터 연장되는, 리셉터클 단자(10).
  4. 제3항에 있어서,
    돌출부가 상기 최하부 벽(20)의 상기 스프링 아암(42)으로부터 형성되고, 상기 돌출부는 상기 스프링 아암(42)으로부터 연장되어 상기 스프링 아암(42)의 내면 상에 상승 영역을 생성하는, 리셉터클 단자(10).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탄성 접촉부(25a) 및 상기 제2 탄성 접촉부(25b) 중 적어도 하나는 합치 단자 맞물림 부재(50)에 근접한 폭보다 더 큰 상기 최하부 벽(20)에 근접한 폭을 갖고, 상기 최하부 벽(20)에 근접한 폭은 상기 최하부 벽(20)으로 힘을 분산시키는, 리셉터클 단자(10).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 탄성 접촉부(25a)와 상기 제2 탄성 접촉부(25b)는 서로 다른 크기를 갖는, 리셉터클 단자(10).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탄성 접촉부(25a) 및 상기 제2 탄성 접촉부(25b)는 동일한 크기인 상기 최하부 벽(20)에 근접한 폭을 갖는, 리셉터클 단자(10).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탄성 접촉부(25a)는 상기 접촉부(12)의 합치 단부(36)에 근접하여 위치되는, 리셉터클 단자(10).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 합치 단자 맞물림 부재(50)는 상기 탄성 접촉 아암(22)으로부터 상기 최하부 벽(20)을 향하여 연장되고, 상기 합치 단자 맞물림 부재(50)의 합치 단자 맞물림면(52)은 합치 슬롯(46)의 최상부에 위치되며, 상기 탄성 접촉 아암(22)은 상기 합치 단자가 상기 합치 슬롯(46) 내에 삽입됨에 따라 상기 합치 단자 맞물림 부재(50)가 상기 최하부 벽(20)에 대해 이동할 수 있게 하기 위한 탄성을 제공하는, 리셉터클 단자(10).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 최하부 벽(20)에 근접한 상기 제1 탄성 접촉부(25a)의 폭은 상기 합치 단자 맞물림 부재(50)에 근접한 상기 제1 탄성 접촉부(25a)의 폭보다 더 큰, 리셉터클 단자(10).
  11. 제9항에 있어서,
    상기 최하부 벽(20)에 근접한 상기 제2 탄성 접촉부(25b)의 폭은 상기 합치 단자 맞물림 부재(50)에 근접한 상기 제2 탄성 접촉부(25b)의 폭보다 더 큰, 리셉터클 단자(10).
  12. 제9항에 있어서,
    상기 합치 단자 맞물림면(52)은 아치형 구성을 갖는, 리셉터클 단자(10).
  13. 제9항에 있어서,
    상기 합치 단자 맞물림 부재(50)는 상기 합치 단자를 상기 합치 슬롯(46) 내로 안내하는 것을 돕기 위해 제공된 도입면(44)을 갖는, 리셉터클 단자(10).
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