KR20230041837A - 고전류용량을 갖는 전기 커넥터 시스템 - Google Patents

고전류용량을 갖는 전기 커넥터 시스템 Download PDF

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KR20230041837A
KR20230041837A KR1020237008864A KR20237008864A KR20230041837A KR 20230041837 A KR20230041837 A KR 20230041837A KR 1020237008864 A KR1020237008864 A KR 1020237008864A KR 20237008864 A KR20237008864 A KR 20237008864A KR 20230041837 A KR20230041837 A KR 20230041837A
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Abstract

전력 분배 시스템에 사용하기 위한 커넥터 시스템은 수형 단자 어셈블리, 암형 단자 어셈블리, 및 내부 스프링을 포함한다. 수형 단자 어셈블리는, 스프링 수용부, 베이스 벽, 및 베이스 벽으로부터 전방으로 연장되며 곡선형 접촉 암 경로를 따라 배열되는 복수의 접촉 암으로 형성된 수형 단자 본체를 포함한다. 접촉 암은, 복수의 접촉 암 내의 한 쌍의 접촉 암 사이에 접촉 암 개방부가 상주하고, 복수의 접촉 암 내의 한 쌍의 접촉 암 사이에 수형 단자 본체의 개재 구조물이 상주하지 않도록, 공간적으로 배열된다. 내부 스프링은 스프링 수용부 내에 상주하도록 치수 결정되고, 곡선형 스프링 암 경로를 따라 배열된 복수의 스프링 암을 포함한다.

Description

고전류용량을 갖는 전기 커넥터 시스템
관련 출원
본 출원은 2020년 8월 21일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 제63/068,622호의 이익을 주장하며, 그 개시내용은 본원에 참고로 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 전기 커넥터에 관한 것이고, 상세하게는 내부 스프링 부재를 갖는 수형 단자 어셈블리를 구비한 커넥터 시스템에 관한 것이다. 수형 단자 어셈블리는, 곡선형 연장부를 포함하며 엄격한 산업 성능 표준 및 생산 요건을 충족시키는 형상을 갖는다. 커넥터 시스템은 또한 수형 단자 어셈블리의 연장부를 수용하도록 구성된 수용부를 구비한 암형 단자 어셈블리를 포함한다. 수형 단자 어셈블리 및 암형 단자 어셈블리는 다양한 설치 및 애플리케이션에서 고전류용량 성능을 갖는 커넥터 시스템을 제공한다.
지난 수십 년 동안, 자동차와, 기타 온로드 및 오프로드 차량, 예컨대 픽업 트럭, 상용 트럭, 세미 트럭, 오토바이, 전지형 차량, 및 스포츠 유틸리티 차량(총칭하여 "자동차")에 사용되는 전장부품의 수가 극적으로 증가했다. 전장부품은 차량 성능, 배기가스 배출, 안전, 및 자동차의 탑승자에 대한 육체적 안락성을 모니터링하고, 개선하고, 그리고/또는 제어하는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 이유로 인해 자동차에 사용된다. 이러한 전장부품은 아일릿(eyelet) 및 나사형 패스너(threaded fastener)로 구성된 종래의 커넥터 어셈블리에 의해 자동차 내에서 기계적으로 및 전기적으로 연결된다. 자동차 시장의 다양한 요구 및 복잡성을 충족하는 커넥터 어셈블리를 개발하는 데 상당한 시간, 자원, 및 에너지가 소비되었지만, 종래의 커넥터 어셈블리는 다양한 단점을 겪는다.
자동차는 초기 설치를 어렵게 만드는 공간 제약, 가혹한 기후 조건, 진동, 열 부하, 및 수명을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다수의 조건으로 인해 전장부품 및 커넥터 어셈블리 모두에 대해 어려운 전기적 환경에 놓여 있으며, 이들 모든 조건은 부품 및/또는 커넥터에 장애를 유발할 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 조립 공장에서 발생하는 부정확하게 설치된 커넥터와 일반적으로 현장에서 발생하는 이탈된 커넥터는 전장부품 및 자동차의 두 가지 중대한 고장 형태이다. 이들 고장 형태 각각은 상당한 수리 및 보증 비용을 유발하게 된다. 예를 들어, 전세계적으로 모든 자동차 제조업체 및 이들의 직접적인 공급업체에 의한 연간 총 보증 발생액은 500억 달러 내지 1500억 달러로 추정된다.
보다 적절하게는, 강건한 커넥터 시스템은 가혹한 작동 조건, 장시간의 진동 및 과도한 열, 특히 차량의 "후드 아래에" 축적되는 열 부하에 영향을 받지 않아야 한다. 강건한 해결책을 만들기 위해, 많은 회사들은 커넥터를 제자리에 유지시키는 특징부를 갖는, 스프링 장착 커넥터의 변형을 설계하였다. 이러한 스프링 작동식 커넥터는 일반적으로 이들 커넥터가 완전히 삽입되어 있는 것을 보여주는 어떤 표시를 갖는다. 때때로, 커넥터 상의 스프링 작동식 특징부는 플라스틱으로 이루어진다. 또 다른 경우에, 커넥터 상의 스프링 작동식 특징부는 스프링강으로 제조된다. 불행하게도, 더 최근의 커넥터는 아일릿 및 나사형 커넥터를 사용하는 구형 커넥터에 비해 개선되지만, 여전히 너무 많은 고장이 존재하고 있다.
기존의 스프링 작동식 커넥터 어셈블리가 자동차 응용 분야에서 고장나기 쉬운 이유 중 일부는 어셈블리의 설계 때문이며, 즉 탭과 같은 스프링 요소가 커넥터의 주변부에 위치하기 때문이다. 제조업체는 스프링 탭을 커넥터의 외부 표면 상에 배치함으로써, 공장에서 부품을 조립하는 작업자에게 어셈블리의 부품들의 맞물림(engagement)을 명확하게 보여주려고 한다. 불행하게도, 플라스틱 및 금속 둘 모두의 경우, 자동차 환경의 온도 증가로 인해 주변부 스프링이 조기에 고장을 일으키기 쉽다. 자동차 엔진의 개별 부품들이 180℃에 도달하거나 이를 초과하는 상태에서, 자동차의 엔진실이 100℃에 도달하거나 이를 초과하는 것은 특별한 것이 아니다. 100℃에서, 대부분의 플라스틱은 가소화하기 시작하여, 주변부 스프링 작동식 요소의 유지력을 감소시킨다. 100℃에서, 스프링강의 열팽창은 주변부 스프링 작동식 커넥터의 유지력을 감소시킬 것이다. 또한, 스프링강으로 형성된 스프링 작동식 특징부와 관련해서는, 스프링강이 고온과 저온 사이에서 반복적으로 열 순환됨에 따라, 스프링강에 고유한 잔류 재료 기억 효과가 있다. 많은 온도 사이클 후, 스프링강은 자신의 원래의 미리 형성된 형상으로 복귀하기 시작할 것이며, 이는 커넥터 시스템의 다른 부품과의 스프링 작동식 요소의 유지력을 감소시킨다. 이러한 거동으로 인해 기존의 커넥터 시스템은 진동 및 고장에 취약하게 되고, 이들 진동 및 고장 각각은 기존의 커넥터의 성능 및 신뢰성을 크게 저하시킨다. 이러한 이유와 다른 많은 이유로 인해, 자동차 산업에서는 저비용이고, 내진동성이고, 내온성이고, 전반적인 전기 및 기계적 성능이 더 우수한, 더욱 신뢰성 있는 커넥터 시스템을 필요로 한다.
자동차에서 발견되는 것과 같은 전력 분배 시스템에서 사용하기 위한 고전류용량과 함께 기계적으로 간단하고, 경량이고, 저렴하고, 내진동성이고, 내온성이며, 강건한 전기 커넥터 시스템에 대한 시장 요구가 명백히 존재한다. 배경기술 단락에 제공된 설명은, 배경기술 단락에서 언급되어 있다거나 배경기술 단락과 연관되어 있기 때문에 단순히 종래 기술인 것으로 가정되어서는 안 된다. 배경기술 단락은 본 발명의 기술의 하나 이상의 양태를 설명하는 정보를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 커넥터 시스템은 고전류용량 성능을 특징으로 하고, 수형 커넥터 어셈블리 및 암형 커넥터 어셈블리를 포함한다. 수형 커넥터 어셈블리와 암형 커넥터 어셈블리는 모두 하우징 및 단자를 갖는다. 수형 단자 어셈블리는 암형 단자 내에 삽착되어서 이들 단자들 사이의 기계적 연결과 전기적 연결 모두가 형성되도록 설계 및 구성된다. 구체적으로, 수형 단자 어셈블리는, 수형 단자와 암형 단자 사이에 적절한 연결이 생성되도록 하기 위해 수형 단자의 연장부와 상호작용하도록 설계된 내부 스프링 부재를 포함한다. 암형 단자 어셈블리는 수형 단자 어셈블리의 연장부를 수용하도록 구성된 수용부를 포함한다.
수형 단자 어셈블리는 복수의 접촉 암(contact arm)을 포함하는 최후방 연장부 수형 단자 본체(rearmost extent male terminal body)를 갖는다. 스프링 부재는 수형 단자 본체 내부에 내포된다. 스프링 부재는 내부로의 편향에 저항하고, 접촉 암에 외측 방향으로 향하는 힘을 가함으로써, 암형 단자에 대해 그리고 암형 단자 내에서 수형 단자와의 양의 연결 및 유지력을 생성한다. 다른 종래 기술의 연결 시스템과는 달리, 수형 단자와 암형 단자 간의 연결은 커넥터 시스템이 상승된 온도와, 열 순환과. 전력, 특히 고전류 부하의 적용을 경험할 때 더 강해진다.
본 개시내용의 다른 양태 및 이점은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 고려할 때 명백해질 것이며, 여기서 유사한 번호는 명세서 전체에 걸쳐 유사한 구조를 나타낸다.
본 발명을 한층 더 이해하도록 포함되며 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 개시된 실시예를 예시하고, 설명과 함께, 개시된 실시예의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면에서:
도 1은, 고전류용량 성능을 특징으로 하며 수형 커넥터 어셈블리 및 암형 커넥터 어셈블리를 갖는 커넥터 시스템의 제1 실시예의 사시도로서, 커넥터 시스템을 연결 해제 상태(SDCON)에서 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 커넥터 시스템의 분해도이다.
도 3은 도 1의 수형 커넥터 어셈블리, 즉 수형 단자 본체 및 스프링 부재를 포함하는 수형 단자 어셈블리와 하우징을 구비한 수형 커넥터 어셈블리의 분리된 상태(SDC)의 분해도이다.
도 4는 도 3의 수형 단자 본체의 해체 상태(SDJ)의 사시도이다.
도 5는 도 4의 수형 단자 본체의 내부 부분의 측면도이다.
도 6은 도 5의 수형 단자 본체의 내부 부분의 사시도이다.
도 7은 도 3의 수형 단자 본체의 합체 상태(SJ)의 사시도이다.
도 8은 도 7의 수형 단자 본체의 측면도이다.
도 9는 도 7의 수형 단자 본체의 정면도이다.
도 10은 도 7의 수형 단자 본체의 평면도이다.
도 11은 도 3의 수형 커넥터 어셈블리의 스프링 부재의 전방 사시도이다.
도 12는 도 11의 스프링 부재의 정면도이다.
도 13은 도 11의 스프링 부재의 평면도이다.
도 14는 도 11의 스프링 부재의 후방 사시도이다.
도 15는 도 3의 수형 단자 어셈블리의 분리 상태(SDC)의 분해도이다.
도 16은 도 3의 수형 단자 어셈블리의 결합 상태(SC)의 사시도이다.
도 17은 도 16의 수형 단자 어셈블리의 평면도이다.
도 18은 도 16의 수형 단자 어셈블리의 정면도이다.
도 19는 도 16의 수형 단자 어셈블리의 측면도이다.
도 20은 도 19의 선 20-20에 따른 수형 단자 어셈블리의 단면도이다.
도 21은 도 3의 수형 커넥터 어셈블리의 하우징의 연장부의 정면도이다.
도 22는 도 21의 선 22-22에 따른 하우징의 단면도이다.
도 23은 도 21의 수형 커넥터 어셈블리의 하우징의 연장부의 후방 사시도이다.
도 24는 도 3의 수형 커넥터 어셈블리의 분해 상태(SDA)의 사시도로서, 하우징의 후방 연장부는 생략된 도면이다.
도 25는 도 42의 수형 커넥터 어셈블리의 부분 조립 상태(SPA)의 사시도이다.
도 26은 도 25의 수형 커넥터 어셈블리의 측면도이다.
도 27은 도 25의 수형 커넥터 어셈블리의 평면도이다.
도 28은 도 27의 선 28-28에 따른 수형 커넥터 어셈블리의 단면도이다.
도 29는 도 27의 선 29-29에 따른 수형 커넥터 어셈블리의 단면도이다.
도 30은 도 3의 수형 커넥터 어셈블리의 부분 조립 상태(SPA)의 사시도이다.
도 31은 도 3의 수형 커넥터 어셈블리의 완전 조립 상태(SFA)의 사시도이다.
도 32는 도 31의 수형 커넥터 어셈블리의 측면도이다.
도 33은 도 32의 선 33-33에 따른 수형 커넥터 어셈블리의 단면도이다.
도 34는 도 31의 수형 커넥터 어셈블리의 정면도이다.
도 35는 도 34의 선 35-35에 따른 수형 커넥터 어셈블리의 단면도이다.
도 36은 도 31의 수형 커넥터 어셈블리의 평면도이다.
도 37은 도 3의 암형 단자 어셈블리의 사시도이다.
도 38은 도 37의 암형 단자 어셈블리의 정면도이다.
도 39는 도 38의 선 39-39에 따른 암형 단자 어셈블리의 단면도이다.
도 40은 도 1의 커넥터 시스템의 연결 해제 상태(SDCON)의 측면도이다.
도 41은 도 40의 선 41-41에 따른 고전류용량 커넥터 시스템의 단면도이다.
도 42는 도 1의 커넥터 시스템의 부분 연결 상태(SPCON)의 측면도이다.
도 43은 도 42의 선 43-43에 따른 커넥터 시스템의 단면도이다.
도 44는 도 1의 커넥터 시스템의 완전 연결 상태(SFCON)의 측면도이다.
도 45는 도 44의 선 45-45에 따른 커넥터 시스템의 단면도이다.
도 46은 도 1의 커넥터 시스템의 완전 연결 상태(SFCON)의 측면도이다.
도 47은 도 46의 선 47-47에 따른 커넥터 시스템의 단면도이다.
도 48은 고전류용량 성능을 특징으로 하며 수형 커넥터 어셈블리 및 암형 커넥터 어셈블리를 갖는 커넥터 시스템의 제2 실시예의 사시도로서, 커넥터 시스템을 연결 해제 상태(SDCON)에서 도시한 도면이다.
도 49는 도 48의 커넥터 시스템의 분해도이다.
도 50은 도 48의 커넥터 시스템의 수형 커넥터 어셈블리, 즉 수형 단자 본체 및 스프링 부재를 포함하는 수형 단자 어셈블리와 하우징을 구비한 수형 커넥터 어셈블리의 분해 상태(SDA)의 분해도이다.
도 51은 도 50의 수형 단자 어셈블리의 수형 단자 본체의 사시도이다.
도 52는 도 51의 수형 단자 본체의 평면도이다.
도 53은 도 51의 수형 단자 본체의 정면도이다.
도 54는 도 51의 수형 단자 본체의 측면도이다.
도 55는 도 50의 수형 단자 어셈블리의 분리 상태(SDC)의 사시도로서, 수형 단자 본체 및 스프링 부재를 보여주는 도면이다.
도 56은 도 50의 수형 단자 어셈블리의 결합 상태(SC)의 사시도로서, 스프링 부재가 수형 단자 본체 내에 상주해 있는 상태의 도면이다.
도 57은 도 56의 수형 단자 어셈블리의 정면도이다.
도 58은 도 56의 수형 단자 어셈블리의 평면도이다.
도 59는 도 56의 수형 단자 어셈블리의 측면도이다.
도 60은 도 59의 선 60-60에 따른 수형 단자 어셈블리의 단면도이다.
도 61은 도 50의 수형 커넥터 어셈블리의 하우징의 연장부의 후방 사시도이다.
도 62는 도 50의 수형 커넥터 어셈블리의 분해 상태(SDA)의 사시도이다.
도 63은 도 50의 수형 커넥터 어셈블리의 완전 조립 상태(SFA)의 사시도이다.
도 64는 도 63의 수형 커넥터 어셈블리의 정면도이다.
도 65는 도 63의 수형 커넥터 어셈블리의 측면도이다.
도 66은 도 65의 선 66-66에 따른 수형 커넥터 어셈블리의 단면도이다.
도 67은 도 63의 수형 커넥터 어셈블리의 측면도이다.
도 68은 도 67의 선 68-68에 따른 수형 커넥터 어셈블리의 단면도이다.
도 69는 도 63의 수형 커넥터 어셈블리의 측면도이다.
도 70은 도 69의 선 70-70에 따른 수형 커넥터 어셈블리의 단면도이다.
도 71은 도 48의 커넥터 시스템의 연결 해제 상태(SDCON)의 측면도이다.
도 72는 도 71의 선 72-72에 따른 커넥터 시스템의 단면도이다.
도 73는 도 48의 커넥터 시스템의 부분 연결 상태(SPCON)의 측면도이다.
도 74는 도 73의 선 74-74에 따른 커넥터 시스템의 단면도이다.
도 75는 도 48의 커넥터 시스템의 완전 연결 상태(SFCON)의 측면도이다.
도 76은 도 75의 선 76-76에 따른 고전류용량 커넥터 시스템의 단면도이다.
도 77은 배터리 팩을 갖는 차량 스케이트보드로서, 커넥터 시스템을 포함하는 차량 스케이트보드의 사시도이다.
도 78은 배터리 팩을 갖는 차량으로서, 커넥터 시스템을 포함하는 차량의 사시도이다.
도 79는 수형 커넥터 어셈블리(1000) 및 암형 커넥터 어셈블리(2000)를 포함하는 본 발명의 커넥터 시스템(100)의 부품들을 나타내는 블록도이다.
도 80은 커넥터 시스템(100)의 수형 하우징 어셈블리(1100)의 부품들을 나타내는 블록도이다.
도 81a는 커넥터 시스템(100)의 수형 하우징 어셈블리(1100)의 내부 수형 하우징 부분(1104)의 부품들을 나타내는 블록도이다.
도 81b는 커넥터 시스템(100)의 수형 하우징 어셈블리(1100)의 외부 수형 하우징 부분(1150)의 부품들을 나타내는 블록도이다.
도 82는 커넥터 시스템(100)의 수형 단자(1470)의 부품들을 나타내는 블록도이다.
도 83은 커넥터 시스템(100)의 스프링 부재(1440a)의 부품들을 나타내는 블록도이다.
도 84는 커넥터 시스템(100)의 조립 상태를 나타내는 흐름도이다.
이하의 상세한 설명에서는, 관련 교시내용의 완벽한 이해를 제공하기 위해 다양한 특정 세부사항을 예로서 제시하고 있다. 그러나, 본 기술 분야의 기술자에게는 본 교시내용이 이들 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것이 명백하다. 다른 경우에, 본 교시내용의 양태를 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 잘 알려진 방법, 절차, 부품, 및/또는 회로부는 상세하지 않게 비교적 상위 수준에서 설명되었다.
도면은 전원(예컨대, 교류 발전기 또는 배터리)을 장치(예컨대, 라디에이터 팬, 가열식 시트, 전력 분배 부품, 또는 다른 전류 인출 부품)에 기계적 및 전기적으로 결합시키도록 설계된 고전류용량 커넥터 시스템(100)을 도시하고 있다. 고전류용량 커넥터 시스템(100)은 비행기, 자동차, 군용 차량(예컨대, 탱크, 인력 수송차, 대형 트럭, 및 병력 수송차), 버스, 기관차, 불도저, 굴착기, 선박(예컨대, 요트, 유람선, 화물 운반선, 해군 함정), 잠수함, 광산 장비, 임업 장비, 농업 장비(예컨대, 트랙터, 절단기, 식재기, 콤바인, 탈곡기, 수확기), 배터리 팩, 또는 24-48 볼트 시스템을 포함한 다양한 응용분야에 설치되는 전력 분배 시스템(10)에 사용될 수 있다. 전력 분배 시스템 및 이들의 응용분야의 산업 표준, 생산, 및 성능 요건을 충족시키는 데 전력 분배 부품의 일관되고 신뢰할 수 있는 작동은 필수적이다. 다수의 고전류용량 커넥터 시스템(100)이 단일 전력 분배 시스템(10)에서 단일 용도로 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본원에 사용되는 다음의 용어는 일반적으로 다음을 의미한다는 것을 이해해야 한다:
a. "고전력"은 (i) 전류에 관계없이 또는 (ii) 전압에 관계없이 80 암페어(amp) 이상의 모든 전류에서의 20 내지 1,000 볼트의 전압을 의미하게 된다.
b. "고전류"는 커넥터를 손상시키지 않으면서 전압에 관계없이 80 암페어 이상인 전류를 의미하게 된다.
c. "전류용량(ampacity)"은 커넥터가 온도 정격을 초과하지 않는 작동 조건 하에서 연속적으로 운반할 수 있는 최대 전류를 의미하게 된다.
d. "고전류용량"은 커넥터를 손상시키지 않거나 또는 커넥터가 성능 저하를 경험하지 않으면서 작동 동안 적어도 500 이상의 암페어를 운반하는 커넥터의 능력을 의미하게 된다.
e. "고전압"은 전류에 관계없이 20 내지 1,000 볼트의 전압을 의미하게 된다.
일반적으로, 고전류용량 커넥터 시스템(100)은 수형 커넥터 어셈블리(1000) 및 암형 커넥터 어셈블리(2000)를 포함한다. 수형 어셈블리는 수형 단자 본체(1472) 및 스프링 부재(1440)를 포함한다. 수형 단자 본체(1472)는 자유 단부가 곡선, 즉 원주 경로를 따라 배열된 복수의 접촉 암(1494)을 포함한다. 유사하게, 스프링 부재는 자유 단부가 곡선, 즉 원주 경로를 따라 배열된 복수의 스프링 암(1452)을 포함한다. 커넥터 시스템(100)이 특정 상태에 있거나 전력 분배 시스템(10)과 관련된 특정 작동 조건에 노출되는 경우, 자유 단부에 의해 제공되는 곡선형 경로들은 협력적으로 치수 결정되고, 스프링 부재(1440)와 수형 단자 본체(1472)의 축방향 정렬에 의해 복수의 접촉 암(1494)과 복수의 스프링 암(1452) 간의 기계적 상호작용이 생성된다. 스프링 암(1452)과 접촉 암(1494)의 협력적 구성 및 위치설정에 의해, 다양한 표준(예컨대, USCAR-2, USCAR-12, USCAR-21, USCAR-25, USCAR-37, 및/또는 USCAR-38)을 충족하고/하거나 초과하는 360도 순응형 커넥터 시스템(compliant connector system)(100)이 생성된다.
고전류용량 커넥터 시스템(100)은 적어도 다음의 구조적 특징 또는 성능 속성: (i) 수형 하우징 어셈블리(1100)가 단자 본체(1472)와 스프링 부재(1440) 사이의 적절한 정렬을 보장하는 방식으로 구성되는 것, (ii) 아래에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 접촉 암 개방부 폭과 접촉 암 폭 사이의 비율이 대략적인 1:1인 것, (iii) 수형 단자 본체와 연결 플레이트 사이에 전류 초크 지점이 포함되지 않는 것, (iii) 베이스 벽 길이가 접촉 암 길이의 적어도 90%인 것, (iv) 접촉 암을 둘러싸는 수형 단자 본체의 연장부가 포함되지 않는 것, (v) USCAR 클래스 2 커넥터에 대해 레버 지원 없이도 45 뉴톤 미만의 삽입력 요건을 충족할 수 있다는 것, (vi) 시스템에 포함된 각 수형 단자 어셈블리(1430)에 대해, 주변 대비 상승 온도(RoA: rise over ambient) 55℃에서 또는 80℃에서 80%의 전류 경감을 유지하면서 120 ㎟인 와이어 크기로 적어도 500 암페어의 전류 정격을 갖는 것, 및 (vii) 다수의 별개의 개별 피스로 만들어져 함께 합체되는 수형 단자 본체를 갖는 것을 포함할 수 있다.
본 개시내용은 많은 상이한 형태의 고전류용량 커넥터(100)의 여러 실시예를 포함하지만, 도면에서는 특정 실시예가 도시되고, 본원에서는 특정 실시예에 대해 상세히 설명될 것이며, 본 개시내용은 개시된 방법 및 시스템의 원리의 예시로서 간주되어야 하고, 개시된 개념의 광범위한 양태를 예시된 실시예로 제한하려는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 실현되는 바와 같이, 개시된 방법 및 시스템은 다른 상이한 구성이 가능하고, 여러 세부사항은 개시된 방법 및 시스템의 범위를 벗어나지 않고 수정될 수 있다. 예를 들어, 아래의 실시예 중 하나 이상은, 부분적으로 또는 전체적으로, 개시된 방법 및 시스템과 일관되게 조합될 수 있다. 따라서, 도면 및 상세한 설명은 본질적으로 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다.
1) 수형 커넥터 어셈블리
수형 커넥터 어셈블리(1000)는 주로 (i) 수형 하우징 어셈블리(1100) 및 (ii) 수형 단자 어셈블리(1430)로 구성된다. 수형 커넥터 어셈블리(1000)는 도면 내에 도시되지 않은 추가적인 특징부를 가질 수 있지만, 이러한 추가적인 특징부는 본 개시내용에 의해 고려된다. 예를 들어, 수형 커넥터 어셈블리(1000)는 (i) (예컨대, PCT/US2020/49870에 설명된 바와 같이) USCAR 사양을 충족하는 커넥터 위치 보장(CPA) 어셈블리, (ii) 인터락(IL) 또는 고전압 인터락(HVIL: high voltage interlock) - 여기서 상기 인터락은 (예컨대, PCT/US2020/143686에 설명된 바와 같이) 단자(1430, 2430) 외부에 배치되거나 스프링 부재(1440a) 내에 배치될 수 있음 -, (iii) 단자 어셈블리(1430)의 연장부를 둘러싸며, EMI 노이즈를 최소화하는 데 사용될 수 있는 금속, 전도성 플라스틱(예컨대, PCT/US2020/13757에 설명됨), 또는 다른 재료로 형성되는 차폐 어셈블리, (iv) 방수 밀봉 특징부(예컨대, 커넥터를 위한 씰, 코팅, 등), (v) 수형 커넥터 어셈블리(1000)를 암형 커넥터 어셈블리(2000)에 연결하는 데 도움이 되고/되거나 고전류용량 커넥터 시스템(100)이 완전 연결 상태로 유지되도록 보장하는 데 도움이 되는 로킹 핸들, 레버, 또는 구조물, 및/또는 (vi) 이들 구조물의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 추가적으로, 본원에 포함되는 임의의 출원들에 개시된 다른 구조물은 수형 커넥터 어셈블리(1000)와 관련하여 사용될 수 있다.
도 21 내지 도 24에 가장 잘 도시된 바와 같이, 수형 하우징 어셈블리(1100)는, (i) 수형 단자 어셈블리(1430)를 외부 물체로부터 보호 및 분리하고, (ii) 단자 어셈블리(1430)에 구조적 강성을 부가하고, (iii) 암형 단자 어셈블리(2430)에 대한 수형 단자 어셈블리(1430)의 결합을 돕고, (iv) 수형 단자 본체(1472) 내에 스프링 부재(1440a)를 정렬시키도록 설계된다. 수형 하우징 어셈블리(1100)는 일반적으로 내부 수형 하우징 부분(1104) 및 외부 수형 하우징 부분(1150)을 포함한다. 내부 수형 하우징 부분(1104)은 (i) 외측 후방 벽 또는 정합 링(1106), (ii) 외측 측벽 또는 접촉 암 벽(1110), (iii) 전방 벽(1114), (iv) 내부 측벽(1116), (v) 내부 후방 벽(1120), 및 (vi) 분리 벽(1122a 내지 1122p)을 포함한다.
도 21 내지 도 23, 도 26, 도 33, 및 도 35에 도시된 바와 같이, 외측 후방 벽(1106)은 (i) 외측 표면(1106a) 및 내측 표면(1106b)을 가지며, 여기서 각각의 표면(1106a, 1106b)은 곡선형 형태를 가지며, 외경이 30 mm 내지 32 mm, 바람직하게는 31 mm이고 내경이 20 mm 내지 22 mm, 바람직하게는 21 mm인 중공 원통 또는 원통형 쉘 형상을 형성하도록 배치됨, (ii) 외측 측벽 또는 접촉 암 벽(1110)의 후방에 배치되고, 외측 표면(1106a)이 외측 측벽(1110)으로부터 반경 방향의 외측에 배치되도록 하는 높이를 가지며, (iii) 접촉 암(1494a 내지 1494p)과 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 후방에 배치되며, (iv) 수형 단자 본체(1472)의 후방 벽 어셈블리(1478a 및 1478b)의 연장부를 둘러싼다. 추가적으로, 도 33에 도시된 바와 같이, 외측 후방 벽(1106)의 대부분은 스프링(1440a)과 수형 단자 본체(1472)의 후방에 배치된다. 또한, 외측 후방 벽(1106)은 (i) 수형 커넥터 어셈블리(1000)가 완전 조립 상태(SFA)일 때, 외부 수형 하우징(1150)의 연장부와 접하도록 설계된 외측 표면(1106a)을 가지며, (ii) 내부 하우징(1104)의 후방 연장부에 안정성을 부가하도록 설계되며, (iii) 암형 커넥터 어셈블리(2000)의 연장부를 외부 수형 하우징 부분(1150) 내에 배치될 수 있게 하는 오프셋을 제공하도록 구성된다. 마지막으로, 외측 후방 벽(1106)은 외측 후방 벽(1106)의 내측 표면(1106b) 내에 형성된 접촉 암 리세스(1107a 내지 1107p)를 포함한다(도 23 참조). 도 29 및 도 33에 도시된 바와 같이, 상기 접촉 암 리세스(1107a 내지 1107p)는 상기 본체(1472) 또는 암(1494a 내지 1494p)을 압축하지 않아도 수형 단자 본체(1472) 및 주로 접촉 암(1494a 내지 1494p)을 삽입시킬 수 있도록 구성된다.
내부 수형 하우징 부분(1104)을 외부 수형 하우징 부분(1150)에 고정하기 위해, 하우징 어셈블리(1100)는 하우징 커플링 수단(1140)을 포함한다. 상기 하우징 커플링 수단(1140)은 내부 하우징 커플링 부재(1142) 및 외부 하우징 커플링 부재(1146)를 포함한다. 제1 실시예에서, 내부 하우징 커플링 부재(1142)는 외측 후방 벽(1106) 내에 형성되고, 복수의 리세싱된 및 각진 돌출부(1143)와 커플링 개구부(1144)로 구성된다. 커플링 개구부(1144)는 외측 후방 벽(1106)의 내측 표면(1106b)과 외측 표면(1106a) 사이와 각진 돌출부(1143) 아래에 형성된다. 이러한 커플링 개구부(1144)는, 내부 수형 하우징 부분(1104)이 외부 수형 하우징 부분(1150)에 결합되는 과정에 있을 경우, 각진 돌출부(1143)가 커넥터(1000)의 중심을 향해 또는 그 내부로 일시적으로 변형될 수 있게 한다. 제1 실시예에 도시된 바와 같이, 내부 하우징 커플링 부재(1142)는 서로 90도로 배치된 4개의 각진 돌출부(1143)를 포함한다. 내부 하우징 커플링 부재(1142)는 (i) 추가적인 구조물(예컨대, 5 내지 30)을 포함할 수 있고, (ii) 보다 적은 개수의 구조물(예컨대, 1 내지 3)을 포함할 수 있고, (iii) 외부 하우징 커플링 부재(1146)와 상호작용하도록 협력적으로 치수 결정되고 설계되는 개방부(opening), 개구부(aperture), 리세스(recess), 또는 상이한 유형의 돌출부(projection)와 같은 다른 구조물을 이용할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 23, 도 30, 및 도 34에 가장 잘 도시된 바와 같이, 외측 후방 벽(1106)은 다수의 리세스 키 또는 정렬 리세스(1108)를 포함한다. 이러한 리세스 키(1108)는, 수형 커넥터 어셈블리(1000)가 완전 조립 상태(SFA)일 경우, 수형 하우징 어셈블리(1100)의 외부 수형 하우징 부분(1150) 내에 형성된 돌출 키 또는 정렬 돌출부(1156)를 수용하도록 협력적으로 치수 결정된다. 리세스 키(1108)와 돌출 키(1156)의 조합은 외부 수형 하우징 부분(1150) 내에서 수형 단자 어셈블리(1430)를 적절하게 정렬시키는 것을 돕도록 구성된다. 다른 실시예에서, 리세스 키(1108)와 돌출 키(1156)는 (i) 추가적인 유사한 구조물(예컨대, 5 내지 30)로 대체될 수 있고, (ii) 보다 적은 개수의 유사한 구조물(예컨대, 1 내지 3)로 대체될 수 있고, (iii) 외부 수형 하우징 부분(1150) 내에서 수형 단자 어셈블리(1430)를 적절하게 정렬시키도록 협력적으로 치수 결정되고 설계되는 개방부, 개구부, 리세스, 또는 상이한 유형의 돌출부와 같은 다른 구조물을 이용할 수 있고, (iv) 암형 커넥터 어셈블리(2000)의 연장부와 상호작용하도록 설계될 수 있고, 그리고/또는 (v) 하우징 커플링 수단(1140)과 조합되거나 이로 교체될 수 있도록 도울 수 있다.
도 21 내지 도 24, 도 26, 및 도 28에 도시된 바와 같이, 외측 측벽 또는 외측 측면 벽(1110)은 외측 후방 벽(1106)의 최전방 연장부로부터 측면 방향의 전방으로 연장되고, 외측 후방 벽(1106)의 외측 표면(1106a)으로부터 내부의 반경 방향으로 배치된 외측 표면(1110a)을 가지며, 외측 후방 벽(1106)의 내측 표면(1106b)과 실질적으로 정렬되는 내측 표면(1110b)을 갖는다. 이러한 구성에 기반하여, 외측 및 내측 표면(1110a, 1110b)은 곡선형 형태를 갖고, 외경이 22 mm 내지 24 mm이고, 바람직하게는 22.8 mm이고, 내경이 20 mm 내지 22 mm이고, 바람직하게는 21 mm인 중공 원통 또는 원통형 쉘 형상을 형성하도록 배치된다. 추가적으로, 외측 측벽(1110)은, 내부에 형성되고, 외측 측벽(1110)의 길이를 따라 연장되는 접촉 암 개구부 배열체(1111)를 포함한다. 접촉 암 개구부 배열체(1111)는, 수형 하우징 어셈블리(1100)가 수형 단자 어셈블리(1430)의 대부분을 감싸거나 둘러싸게 하면서, 여전히 접촉 암(1494a 내지 1494p)이 암형 단자 어셈블리(2430)와 접촉하게 한다. 접촉 암 개구부 배열체(1111)는 복수의 접촉 암 개구부(1112a 내지 1112p)를 포함하고, 각각의 접촉 암 개구부(1112a 내지 1112p)는 접촉 암 리세스(1107a 내지 1107p) 중 하나와 정렬되고, 수형 단자 본체(1472)의 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 연장부를 수용하도록 설계된다. 다수의 접촉 암(1494a 내지 1494p)이 단일 개구부(1112a 내지 1112p) 내에 배치될 수 있기 때문에, 보다 적은 개수의 접촉 암 개구부(1112a 내지 1112p)가 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 2개의 접촉 암(1494a 내지 1494p)은 단일 개구부(1112a 내지 1112p) 내에 배치될 수 있거나, 단일 개구부가 모든 접촉 암(1494a 내지 1494p)을 포함할 수 있다.
도 22 및 도 33에 가장 잘 도시된 바와 같이, 전방 벽(1114)은 외측 측벽(1110)으로부터 연장되고, 외측 측벽(1110)의 연장부에 실질적으로 수직으로 배치된다. 전방 벽(1114)은 외측 가장자리부(1114a) 및 내측 가장자리부(1114b)를 포함하고, 여기서 각각의 가장자리부(1114a, 1114b)는 곡선형 형태를 갖고, 중공 원통 또는 원통형 쉘 형상을 형성하도록 배치된다. 외측 가장자리부(1114a)는 외측 측벽(1110)의 외측 표면(1110a)과 실질적으로 정렬되는 반면, 내측 가장자리부(1114b)는 외측 측벽(1110)의 내측 표면(1110b)으로부터 내부의 반경 방향으로 배치된다. 따라서, 외측 가장자리부(1114a)는 22.8 mm인 직경을 갖고, 내측 가장자리부(1114b)는 12.8 mm인 직경을 갖는다. 외측 측벽(1110)의 구성은, 수형 커넥터 어셈블리(1000)가 완전 조립 상태(SFA)에 있을 경우, 전방 벽(1114)을 접촉 암(1494a 내지 1494p) 및 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 전방에 배치하도록 설계된다. 실제로, 전방 벽(1114)의 내측 표면(1114c)은 스프링 부재(1440a)의 자유 단부(1446)에 인접하게 배치되고, 이와 거의 접하고 있다. 전방 벽(1114)은, 고전류용량 커넥터 시스템(100)이 (아래에서 보다 상세히 기재되는) 완전 연결 상태(SFCON)에 있을 경우, 암형 커넥터 어셈블리(2000)의 연장부와 접촉하도록 설계된다.
도 22, 도 23, 도 29, 및 도 33에 도시된 바와 같이, 내부 측벽 또는 내측 측면 벽(1116)은 전방 벽(1114)으로부터 후방으로 연장되고, 외측 측벽(1110)을 보완하는 형상을 갖는다. 다시 말해서, 내부 측벽(1116)이 외측 측벽(1110)과 실질적으로 평행하고, 외측 측벽(1110)보다 짧은 길이를 갖는다. 내부 측벽(1116)은 (i) (a) 외측 후방 벽(1106)의 내측 표면(1106b) 및 (b) 전방 벽(1114)의 외측 가장자리부(1114a)로부터 내부의 반경 방향으로 배치되는 외측 표면(1116a), 및 (ii) 전방 벽(1114)의 내측 가장자리부(1114b)와 실질적으로 정렬된 내측 표면(1116b)을 갖는다. 이러한 구성에 기반하여, 외측 및 내측 표면(1116a, 1116b)은 곡선형 형태를 갖고, 외경이 12 mm 내지 15 mm이고, 바람직하게는 13.8 mm이고, 내경이 11 mm 내지 14 mm이고, 바람직하게는 12.8 mm인 중공 원통 또는 원통형 쉘 형상을 형성하도록 배치된다. 도 29 및 도 47에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 외측 표면(1116a)은 내부 스프링 부재(1440a)와 접촉하지 않도록 구성된다. 특히, 외측 표면(1116a)은, 스프링 부재(1440a)가 비압축 상태에 있는 경우(즉, 수형 단자 본체(1472)가 암형 단자 본체(2434)의 연장부 내에 배치되지 않는 경우), 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 내측 표면으로부터 하우징 간극 거리(DHG)를 한정하는 거리에 배치된다. 비압축 상태에서, 하우징 간극 거리(DHG)는 0.5 mm 내지 3 mm이고, 바람직하게는 1 mm이다(도 29 참조). 이러한 하우징 간극 거리(DHG)는 스프링 부재(1440a)가 압축 상태에 있는 경우(즉, 수형 단자 본체(1472)가 암형 단자 본체(2434)의 연장부 내에 배치되거나 커넥터(100)가 완전 연결 상태(SFCON)에 있는 경우) 감소된다. 구체적으로, 압축 상태에서 하우징 간극 거리(DHG)의 감소량은 0.1 mm 내지 1 mm이고, 바람직하게는 0.4 mm이다(도 47 참조). 내부 측벽(1116)의 내부 위치설정은 이 벽(1116)이 수형 단자 어셈블리(1430)의 작동을 방해하지 않도록 보장한다.
도 22, 도 23, 도 28, 도 29, 및 도 47에 도시된 바와 같이, 내부 수형 하우징 부분(1104)은 접촉 암(1494a 내지 1494p)과 스프링 암(1452a 내지 1452p)을 서로 분리시키도록 구성된 분리 벽(1122a 내지 1122p)을 포함한다. 다시 말해서, 외측 측벽(1110)과 전방 벽(1114)과 내부 측벽(1116)의 조합은 수형 단자 본체(1472)의 연장부를 수용하는 수형 단자 본체 수용부(1124)를 형성한다. 분리 벽(1122a 내지 1122p)은 수형 단자 본체 수용부(1124) 내에 배치되고, 구체적으로는 내부 측벽(1116)의 외측 표면(1116a)과 외측 측벽(1110)의 내측 표면(1110b) 사이에서 연장된다. 측벽(1110, 1116)의 구성으로 인해, 분리 벽(1122a 내지 1122p)은 삼각형 형상을 갖고, 따라서 이러한 측면 표면들은 서로 평행하지 않다. 이러한 삼각형 형상으로 인해, 분리 벽(1122a 내지 1122p)의 측면 표면(1123)은 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 측면 표면(1493)과 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 측면 표면(1451)에 인접하게 배치된다. 측면 표면(1123, 1493, 1451)의 이러한 위치 관계는 스프링 암(1452a 내지 1452p)을 접촉 암(1494a 내지 1494p) 아래로 중심설정하는 데 도움을 준다. 또는, 다시 말해서, 이러한 위치 관계는 스프링 부재(1440a)를 수형 단자 본체(1472)의 스프링 수용부(1486)와 정렬시킨다. 분리 벽(1122a 내지 1122p)의 측면 표면(1123)이 접촉 암(1494a 내지 1494p) 또는 스프링 암(1452a 내지 1452p)과 접촉하지 않도록 구성된다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 제조 공차 및 설치 절차는 이들 구조물들 사이의 어떤 접촉을 야기할 할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 분리 벽(1122a 내지 1122p)은 수형 커넥터 어셈블리(1000)에 추가적인 강성을 제공하고, 수형 커넥터 어셈블리(1000)의 부품들의 정렬을 도우며, 접촉 암(1494a 내지 1494p)과 스프링 암(1452a 내지 1452p) 사이의 적절한 간격을 보장하여 360도 순응형 커넥터 어셈블리(1000)를 제공하는 것을 돕는다.
본원에 개시된 수형 커넥터 어셈블리(1000)는 스프링 부재(1440a)를 수형 단자 본체(1472) 내에 배치하는 것을 돕기 위해 하우징 어셈블리(1100)에 의존한다. 이러한 하우징(1100)에 대한 의존성은 PCT/US2020/143686에 개시된 커넥터 시스템의 접촉 암(1494a 내지 1494p)에 스프링 암(1452a 내지 1452p)을 정렬하기 위해 사용되는 단자 구조물(예컨대, 스프링 부재(1440c)의 측면 돌출부(1454a 내지 1454d) 및 수형 단자 본체(1472)의 내부 표면)과 대조된다. 다시 말해서, PCT/US2020/143686에 개시된 하우징 어셈블리(1100)는 수형 단자 본체(1472) 내에 스프링 부재(1440c)를 중심설정하도록 구성되지는 않고, 대신에, 수형 단자 어셈블리(1430)는 스프링 부재(1440c)가 수형 단자 본체(1472) 내에 적절하게 배치되는 것을 보장하는 데 도움을 주도록 변형되었다. PCT/US2020/143686에 개시된 하우징 어셈블리(1100)와는 달리, 본원에 개시된 하우징 어셈블리(1100)는 하우징 어셈블리(1100)가 단자 어셈블리(1430)에 의해 변형되지 않도록 보장하는 것을 돕는 보다 많은 양의 재료에 의해 보다 실질적이다. 대안적인 실시예에서, 본원에 개시된 하우징 어셈블리(1100)의 크기는 감소될 수 있고/있거나 PCT/US2020/143686에 개시된 구조물은 수형 단자 본체(1472) 내에서 스프링 부재(1440a)의 적절한 위치조정을 가능하게 하기 위해 스프링 부재(1440a)에 추가될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 내부 후방 벽(1120)은 내부 측벽(1116)으로부터 연장되고, (i) 내부 측벽(1116)의 연장부에 실질적으로 수직으로, 그리고 (ii) 전방 벽(1114)과 실질적으로 평행하게 배치된다. 내부 후방 벽(1120)은, 곡선형 형태를 갖고, 내측 측벽(1116)의 외측 표면(1116a)과 실질적으로 정렬되는 외측 가장자리부(1120a)를 포함한다. 따라서, 외측 가장자리부(1120a)는 13.8 mm인 직경을 갖고, 디스크 유사 형상을 갖는다. 내부 후방 벽(1120)은 또한: (i) 커넥터 시스템(100)이 완전 연결 상태(SFCON)에 있는 경우, 암형 커넥터 어셈블리(2000)의 일부에 인접하게 배치되도록 구성된 전방 표면(1120c), 및 (ii) 수형 단자 어셈블리(1000)가 완전 조립 상태(SFA)에 있는 경우, 스프링 부재(1440a)에 인접하게 배치되도록 구성된 후방 표면(1120d)을 포함한다. 추가적으로, 내부 측벽(1116)과 내부 후방 벽(1120)의 조합은 커넥터 리셉터클(1126)을 형성한다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 커넥터 리셉터클(1126)은 고전류용량 커넥터 시스템(100)이 완전 연결 상태(SFCON)에 있는 경우, 암형 커넥터 어셈블리(2000)의 연장부를 수용하도록 설계된다.
도 22, 도 23, 및 도 33에 가장 잘 도시된 바와 같이, 중심설정 돌출부(1130)는 내부 후방 벽(1120)의 후방 표면(1120d)으로부터 연장된다. 중심설정 돌출부(1130)는 스프링 부재(1440a)의 개방부(1445) 내에 삽착되도록 설계된다. 특정 실시예에서, 중심설정 돌출부(1130)는, 스프링 부재(1440a)가 설치 또는 사용 동안 회전하지 않도록 보장하는 것을 돕기 위해 스프링 부재(1440a) 내에 형성되는 리세스에 의해 수용되도록 설계된 리브를 포함할 수 있다. 추가적으로, 후방 벽(1120), 내부 측벽(1116), 및 전방 벽(1114)의 조합은 외부 물체의 삽입으로 인한 우발적인 방전을 포함하여 다수의 것으로부터 수형 단자 어셈블리(1430)를 보호한다. 외측 후방 벽(1106), 외측 측벽(1110), 전방 벽(1114), 내부 측벽(1116), 및 내부 후방 벽(1120)은 일체로 형성되거나 별개의 피스로부터 형성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 이들 구조물(1106, 1110, 1114, 1116, 1120)은 사출 성형 공정 또는 3D 프린팅 공정을 사용하여 일체로 형성될 수 있다. 대안적으로, 이들 구조물의 각각 또는 조합이 형성될 수 있고, 그 후 형성 후 서로 결합될 수 있다. 이들 구조물의 결합은 변형 가능한 커플링 수단 또는 다른 기계적 커플링 수단을 포함할 수 있다.
수형 하우징 어셈블리(1100)의 외부 수형 하우징 부분(1150)은 수형 단자 본체(1472)의 실질적인 연장부를 둘러싸도록 설계된다. 외부 수형 하우징 부분(1150)은 주로 전방 연장부(1154) 및 후방 연장부(1170)로 구성된다. 전방 연장부(1154)는 접촉 암(1494a 내지 1494p)을 둘러싸고, 외부 물체와 우발적으로 접촉하게 되는 것을 포함하여 다수의 측면으로부터 접촉 암(1494a 내지 1494p)을 보호한다. 외측 후방 벽(1106)의 높이로 인해, 전방 연장부(1154)의 내측 표면(1154a)은 내부 측벽(1116)의 외측 표면(1116a)으로부터 수용 높이(HR)(예컨대, 3 mm 내지 5 mm, 바람직하게는 4.3 mm) 만큼 떨어져 배치된다. 이러한 수용 높이(HR)는 암형 단자 어셈블리(2430)가 수형 단자 어셈블리(1430)와 접촉하게 하도록 설계되고, 설계자가 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 보호와, 이러한 공간 내에 삽착되는 암형 커넥터 어셈블리(2000)의 두께와, 제조/설치 공차의 균형을 맞춤으로써 결정된다. 이들 인자들의 균형을 맞추는 일은, 고전류용량 커넥터 시스템(100)이 적절하게 기능할 수 있는 것을 보장하면서, 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 보호를 최적화하는 방식으로 수행되어야 한다.
위에 기술되고 도 33에 가장 잘 도시된 바와 같이, 전방 연장부(1154)는 하우징 커플링 수단(1140)의 외부 커플링 하우징 부재(1146)를 포함한다. 외부 하우징 커플링 부재(1146)는 내부 하우징 커플링 부재(1142)의 돌출부(1143)와 정합하도록 협력적으로 치수 결정되는 돌출부(1147)이다. 외부 하우징 커플링 부재(1146)와 내부 하우징 커플링 부재(1142)의 정합은 외부 수형 하우징 부분(1150)을 내부 수형 하우징 부분(1104)과 결합시킨다. 전술한 바와 같이, 외부 하우징 커플링 부재(1146)는 (i) 추가적인 구조물(예컨대, 5 내지 30)을 포함할 수 있고, (ii) 보다 적은 개수의 구조물(예컨대, 1 내지 3)을 포함할 수 있고, (iii) 외부 하우징 커플링 부재(1146)와 상호작용하도록 협력적으로 치수 결정되고 설계되는 개방부, 개구부, 리세스, 또는 상이한 유형의 돌출부와 같은 다른 구조물을 이용할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 30, 도 31, 도 33, 및 도 35에 가장 잘 도시된 바와 같이, 후방 연장부(1170)는 전방 연장부(1154)와 일체로 형성되고, 수형 단자 본체(1472)의 후방 연장부를 실질적으로 감싸도록 구성된다. 따라서, 후방 연장부(1170)는 단자 본체(1472)의 측벽에 인접하게 배치된 측벽의 배열체(1172)를 포함한다. 하우징 어셈블리(1100)와, 특히 외부 수형 하우징 부분(1150)의 내부 수형 하우징 부분(1104) 및 후방 연장부(1170)는 임의의 공지된 기법(예컨대, 사출 성형 기법, 3D 프린팅, 주조, 열성형, 등)을 사용하여 비전도성 재료로부터 제조된다. 구체적으로, 비전도성 재료는 PCT/US2019/36127에서 설명되며, 이는 본원에 참고로 포함된다.
도 1 내지 도 36 및 도 40 내지 도 47은 커넥터 시스템(100)의 제1 실시예에 대한 수형 단자 어셈블리(1430)의 다양한 도면을 제공한다. 수형 단자 어셈블리(1430)는 스프링 부재(1440a) 및 수형 단자(1470)를 포함한다. 수형 단자(1470)는 수형 단자 본체(1472)와, 수형 단자 연결 부재 또는 플레이트(1474)를 포함한다. 상기 수형 단자 본체(1472)는 (i) 복수의 접촉 암(1494a 내지 1494p), (ii) 베이스 벽 또는 밴드(1478a 및 1478b), 및 (iii) 후방 수형 단자 벽 어셈블리(1480a 및 1480b)를 포함한다. 이들 접촉 암(1494a 내지 1494p), 베이스 벽(1478a 및 1478b), 및 후방 수형 단자 벽 어셈블리(1480a 및 1480b)의 조합은 스프링 부재(1440a)를 수용하도록 설계된 스프링 수용부(1486)를 형성한다.
도 11 내지 도 20을 참조하면, 스프링 부재(1440a)는 스프링 부재 측벽(1442) 및 후방 스프링 벽(1444)을 포함한다. 스프링 부재 측벽(1442)은 (i) 복수의 제1 섹션 또는 곡선형 스프링 섹션(1448a 내지 1448p) 및 (ii) 복수의 제2 섹션 또는 스프링 암(1452a 내지 1452p)을 포함한다. 곡선형 스프링 섹션(1448a 내지 1448p)은 후방 스프링 벽(1444)과 스프링 암(1452a 내지 1452p) 사이에서 연장되고, 후방 스프링 벽(1444)에 실질적으로 수직으로 스프링 암(1452a 내지 1452p)을 배치한다.
스프링 암(1452a 내지 1452p)은 후방 스프링 벽(1444)으로부터 떨어져 있는 곡선형 스프링 섹션(1448a 내지 1448p)으로부터 연장되고, 자유 단부(1446)에서 종료된다. 스프링 암(1452a 내지 1452p)은 곡선형 스프링 암 경로를 따라 배열된다. 도면에 도시된 실시예에서, 이러한 곡선형 스프링 암 경로는 원 형태이다. 다른 실시예에서의 곡선형 스프링 암 경로는 원형인 것이 아니라, 대신에 계란형, 장방형, 타원형, 초승달형, 곡선 삼각형, 4엽 형상, 눈물방울, 또는 곡선형 경로를 갖는 임의의 다른 형상일 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또 다른 실시예에서, 스프링 암(1452a 내지 1452p)이 따르는 경로는 완전히 곡선이 아닐 수 있고, 대신에 하나의 곡선형 측면 및 실질적으로 선형인 다른 측면만을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 대안적인 실시예에서, 스프링 암은 변형된 정사각형으로 배열될 수 있으며, 여기서 정사각형의 상단 선형 연장부는 제거되고 곡선형 연장부로 대체된다. 다른 유사한 조합이 본 개시내용에 의해 고려된다는 것을 이해해야 한다.
스프링 암(1452a 내지 1452p)은 실질적으로 선형인 외측 표면(1453)을 가지며, 1 mm 내지 3 mm, 바람직하게는 2 mm인 폭을 갖는다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 각각의 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 폭은 관련 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 폭보다 약간 더 크다. 이러한 약간의 폭의 증가는, 커넥터 시스템(100)이 다양한 상태에 있거나 또는 특정 작동 조건을 따르는 경우, 스프링 부재(1440a)가 접촉 암(1494a 내지 1494p) 상에 편향력을 적절하고 균일하게 인가할 수 있도록 보장하는 것을 돕는다. 또한, 도면에 도시된 바와 같이, 스프링 부재(1440a) - 즉, 스프링 암(1452a 내지 1452p) - 는 구조물(예컨대, 스프링 부재(1440c)의 측면 돌출부(1454a 내지 1454d))이 결여되어 있으며, 이 구조물은 PCT/US2020/143686에 설명된 커넥터 시스템과 관련하여 개시된 바와 같이 스프링 암(1452a 내지 1452p)을 접촉 암(1491a 내지 1494p)에 정렬하는 데 사용된다.
도면에 도시된 바와 같이, 스프링 암(1452a 내지 1452p)은 서로 직접 연결되지는 않는다. 다시 말해서, (i) 스프링 암(1452a 내지 1452p) 사이에서, (ii) 곡선형 스프링 섹션(1448a 내지 1448p) 사이에서, 그리고 (iii) 후방 벽(1444)의 연장부 내로 연장되는 스프링 암 갭(1450a 내지 1450p)이 존재한다. 이러한 구성은 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 전방향 이동을 가능하게 하여, 수형 단자(1470)와 암형 단자 어셈블리(2430) 사이의 기계적 커플링을 가능하게 한다. 또한, 스프링 암(1452a 내지 1452p)은 측벽 구조물에 의해 둘러싸이거나 부분적으로 둘러싸이는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다. 대신에, 스프링 암(1452a 내지 1452p)은 곡선형 스프링 암 경로를 따라 스프링 암 갭(1450a 내지 1450p)과 교번한다. 다른 실시예에서, 스프링 암(1452a 내지 1452p)은 자신의 전방향 확장을 제한하기 위해 다른 구조물에 결합될 수 있다. 개별 스프링 암(1452a 내지 1452p) 및 개방부의 개수 및 폭은 다양할 수 있다. 또한, 개별 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 폭은 전형적으로 서로 동일하지만, 다른 실시예에서, 스프링 암(1452a 내지 1452p) 중 하나 또는 둘 이상은 다른 스프링 암보다 넓을 수 있다.
스프링 부재(1440a)는 전형적으로 단일 피스의 재료(예컨대, 금속)로 형성되며; 따라서, 스프링 부재(1440a)는 단일 피스 스프링 부재(1440a)이거나 일체로 형성된 특징부를 갖는다. 특히, 곡선형 스프링 섹션(1448a 내지 1448p)과 스프링 암(1452a 내지 1452p)은 서로 일체로 형성된다. 이러한 특징부를 일체로 형성하기 위해, 스프링 부재(1440a)는 전형적으로 다이 형성 공정을 사용하여 형성된다. 다이 형성 공정은 스프링 부재(1440a)를 적절한 형상으로 기계적으로 강제한다. PCT/US2018/19787 및 PCT/US2019/36010에 보다 상세히 설명된 바와 같이, 스프링 부재(1440a)가 편평한 금속 시트로부터 형성되고, 수형 단자(1472) 내에 설치되고, 암형 리셉터클(2472) 내에 삽입되고, 그리고 상승된 온도에 노출되는 경우, 스프링 부재(1440a)가 편평한 시트로 복귀하려고 한다는 사실에 부분적으로 기인하여, 스프링 부재(1440a)는 접촉 암(1494a 내지 1494p)에 대해 외측 방향의 스프링 열력(STF)을 인가하게 된다. 그러나, 스탬핑, 프레싱, 드로잉, 주조, 프린팅, 또는 유사한 제조 방법과 같은, 스프링 부재(1440a)를 형성하는 다른 방식이 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 다른 실시예에서, 스프링 부재(1440a)의 특징부는 단일 피스로 형성되거나 일체로 형성되는 것이 아니라, 대신에 함께 용접되는 별개의 피스로부터 형성될 수 있다.
PCT/US2018/19787의 도 4 내지 도 8 내에 개시된 스프링 암(31)과는 달리, 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 자유 단부(1446)는 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 길이를 따라 연장되는 곡선형 부품을 갖지 않는다. 대신에, 스프링 암(1452a 내지 1452p)은 실질적으로 평면인 외측 표면을 갖는다. 이러한 구성은 스프링(1440a)과 연관된 힘이 수형 단자 본체(1472)의 자유 단부(1488)에 대해 실질적으로 수직으로 가해지도록 하기 때문에 유익하다. 대조적으로, PCT/US2018/19787의 도 4 내지 도 8에서 개시되는 스프링 암(31)의 곡선형 부품은 이러한 방식으로 힘을 가하지 않는다. 추가적으로, PCT/US2020/143686에 개시된 스프링(1440c)과는 달리, 본원에 개시된 스프링(1440a)은 수형 단자 본체(1472) 내에 스프링 부재(1440c)를 적절하게 배치하는 데 사용되는 측면 돌출부(1454a 내지 1454d)를 포함하지 않는다.
도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 각각의 스프링 암(1452a 내지 1452p)은 실질적으로 선형 형태를 갖지 않을 수 있고, 대신에 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 폭을 따라 곡선형 형태를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 폭은 증가될 수 있고(따라서, 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 개수를 감소시킬 수 있고), 각각의 스프링 암(1452a 내지 1452p)은 곡선형 형태를 가질 수 있다. 이 실시예에서, 스프링 부재는 3개의 스프링 암을 가질 수 있으며, 여기서 각각의 스프링 암은 원의 연장부 주위로 (예컨대, 110 도로) 연장될 수 있다. 추가 실시예에서, 각각의 스프링 암(1452a 내지 1452p)은, 원에 기반하는 것이 아니라, 대신에 계란형, 장방형, 타원형, 초승달형, 곡선 삼각형, 4엽 형상, 눈물방울, 또는 곡선형 연장부를 갖는 임의의 다른 형상에 기반하는 곡선형 형태를 가질 수 있다.
추가의 대안적인 실시예에서, 스프링 부재(1440a)는 (i) 중심설정 수단(예컨대, PCT/US2020/143686 내에 개시된 스프링 부재(1440c)) 및/또는 (ii) 리세스 및 관련 강화 리브(예컨대, PCT/US2019/36010 내에 개시된 스프링 부재(1440b))를 포함할 수 있다. 중심설정 수단은 (i) 내부 후방 벽(1120)의 일부로서 형성될 수 있거나, (ii) 수형 하우징 어셈블리(1100)의 내부 벽으로부터 내측으로 연장되는 돌출부(예컨대, 한 쌍의 접촉 암(1494a 내지 1494p) 사이에 삽착되는 돌출부)에 의해 형성될 수 있거나, (iii) 스프링 부재(1440a)로부터 외측으로 연장되고, 수형 하우징 어셈블리(1100) 내에 형성된 리세스 내에 삽착되는 돌출부일 수 있거나, 또는 (iv) 이들 구조물의 조합일 수 있다.
스프링 부재(1440a)의 구성에 대한 상기 변경 또는 스프링 부재(1440a)에 대한 다른 변경(예컨대, 두께)은 스프링(1440a)과 연관된 힘을 변경할 수 있다. 스프링(1440a)과 연관된 힘에 대한 변화는 수형 및 암형 커넥터 어셈블리(1000, 2000)를 결합/분리하는 것과 연관된 힘을 변경한다. 특히, 스프링 편향력(SBF)은, 수형 단자 어셈블리(1430)가 암형 단자 어셈블리(2430) 내에 삽입되는 경우, 스프링 부재(1440a)의 자유 단부(1446)의 내부 편향에 저항하기 위해 스프링 부재(1440a)에 의해 인가되는 힘의 양이다. 구체적으로, 도 20 및 도 47에 가장 잘 도시된 바와 같이, 내부 스프링 부재(1440a)는 스프링 부재(1440a)가 비압축 상태에 있는 경우(즉, 수형 단자 어셈블리(1430)가 암형 단자 본체(2434)의 연장부 내에 배치되지 않는 경우) 외측 스프링 직경(DOS)을 갖는다. 이러한 비압축 상태에서, 외측 스프링 직경(DOS)은 16 mm 내지 22 mm이고, 바람직하게는 18 내지 20 mm이고, 가장 바람직하게는 18.8 mm이다(도 20 참조). 이러한 외측 스프링 직경(DOS)은 스프링 부재(1440a)가 압축 상태에 있는 경우(즉, 수형 단자 어셈블리(1430)가 암형 단자 본체(2434)의 연장부 내에 배치되거나 커넥터(100)가 완전 연결 상태(SFCON)에 있는 경우) 감소되는데, 그 이유는 수형 단자 본체(1472)의 외측 표면의 연장부가 암형 리셉터클(2472)의 내부보다 약간 더 크기 때문이다(1% 내지 20% 더 크기 때문이다). 이러한 압축 상태에서, 외측 스프링 직경(DOS)은 14 mm 내지 20 mm이고, 바람직하게는 18 mm이다(도 47 참조).
다시 말해서, 수형 단자 어셈블리(1430)가 암형 단자 어셈블리(2430) 내로 삽입되는 경우, 외측 표면의 연장부는 수형 단자(1470)의 중심(1490)을 향해 내부의 반경 방향으로 강제된다. 외측 표면 상에서의 이러한 내부로의 힘은 스프링 부재(1440a)의 자유 단부(1446)를 내부로(즉, 중심(1490)을 향해) 변위시킨다. 스프링 부재(1440a)는 스프링 편향력(SBF)을 제공함으로써 이러한 내부 변위에 저항한다. 스프링 편향력(SBF)은 암형 단자 어셈블리(2430) 내로의 수형 단자 어셈블리(1430)의 삽입 동안 발생하는 내부 편향과 연관되기 때문에, 상기 스프링 편향력(SBF)은 암형 커넥터 어셈블리(2000)와 수형 커넥터 어셈블리(1000)를 정합시키는 것과 연관된 삽입력을 계산에 넣는다. 이 커넥터(100)의 이러한 삽입력은, USCAR 25의 클래스 2를 충족시키기 위해 커넥터에 의해 허용되는 최대치인 45 뉴톤 이하로 되고, USCAR 25의 클래스 3을 충족시키기 위해 커넥터에 의해 허용되는 최대치인 75 뉴톤 미만이 되는 것이 목표이다. 따라서, 개시된 커넥터(100)는 (i) USCAR 사양의 클래스 2 및 클래스 3의 삽입력 요건을 충족시킬 수 있고, (ii) 레버 지원을 필요로 하지 않고, (iii) 커넥터(100)가 성능 저하 및/또는 고장을 겪는 일이 없이 시간 경과에 따라 적어도 500 암페어(amp)의 전류를 전달 또는 운반하는 정격을 갖는 고전류용량을 제공한다.
도 1 내지 도 36 및 도 40 내지 도 47에 도시된 바와 같이, 수형 단자 연결 플레이트(1474)는 수형 단자 본체(1472)에 결합되고, 수형 단자 어셈블리(1430)를 고전류용량 커넥터 시스템(100)의 외부에 있는 전력 분배 시스템의 장치(예컨대, 교류 발전기) 또는 부품에 연결하는 구조물(예컨대, 리드 또는 와이어)의 연장부를 수용하도록 구성된다. 수형 단자 연결 플레이트(1474)은 (i) 높이(HCP)가 18 mm 내지 29 mm이고, 바람직하게는 23.6 mm이고, (ii) 길이(LCP)가 18 mm 내지 29 mm이고, 바람직하게는 23 mm이고, (iii) 두께(TCP)가 1 mm 내지 3 mm이고, 바람직하게는 1.65 mm이다. 커넥터(100)가 전류 초크 지점을 포함하지 않도록 보장하기 위해, 본체 연결 위치(BCL: body connection location)(즉, 수형 단자 연결 플레이트(1474)가 수형 단자 본체(1472)에 결합되는 위치)에서의 수형 단자 연결 플레이트(1474)의 단면적은 단자 연결 위치(TCL: terminal connection location)(즉, 암(1494a 내지 1494p)이 암형 리셉터클(2472)의 내측 표면과 접촉하는 위치)에서의 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 단면적보다 크거나 같아야 한다. 다시 말해서, 수형 단자 연결 플레이트(1474)의 높이(HCP)(예컨대, 23.6 mm) * 수형 단자 연결 플레이트(1474)의 두께(TCP)(예컨대, 1.65 mm)는 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 두께(TCA)(예컨대, 0.8 mm) * 접촉 암의 개수(예컨대, 16) * 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 접촉 폭(WCA)(예컨대, 1.9 mm)보다 크거나 같아야 한다. 따라서, 본체 연결 위치에서의 수형 단자 연결 플레이트(1474)의 단면적(즉, 38.94 ㎟)은 단자 연결 위치에서의 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 단면적(즉, 24.32 ㎟)보다 크다. 따라서, 수형 단자 연결 플레이트(1474)와 수형 단자 본체(1472) 사이의 전류 초크 지점은 형성되지 않을 것이다.
수형 단자 연결 플레이트(1474)의 높이 또는 두께는 수형 단자 연결 플레이트(1474)의 단면적이 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 단면적보다 크거나 같은 한 감소될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 커넥터 어셈블리(100)가 500 암페어(amp)를 초과하게 운반할 수 있게 하기 위해 수형 커넥터 어셈블리(1000)가 현재 120 ㎟ 와이어(1495)를 수용하도록 설계된다는 사실에 비추어, 수형 단자 연결 플레이트(1474)의 높이 또는 길이를 줄이는 것이 고려되어야 한다. 다시 말해서, 커넥터(100)의 120 ㎟ 와이어(1495) 수용 능력을 방해하는 크기로 수형 단자 연결 플레이트(1474)의 크기를 줄이게 되면, 수형 단자 연결 플레이트(1474)와 수형 단자 본체(1472) 사이에 형성될 수 있는 미량의 전류 초크 지점의 생성보다 커넥터(100)의 전류용량 감소에 더 큰 영향을 미칠 수 있다. 전술한 설명을 고려하여, 유사한 커넥터 시스템의 설계자는 USCAR 사양, 전류용량, 및 다른 요건을 충족시키도록 의도된 커넥터 시스템을 설계할 경우 여러 요인(예컨대, 수형 단자 연결 플레이트(1474)의 단면적, 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 단면적, 단자의 재료 특성, 와이어 크기, 등)을 고려해야 한다. 따라서, 종래의 커넥터를 수정하거나 종래의 설계 범위를 결합하려는 이론적 설계는 불충분하고, 기술적으로 견고하지 않으며, 결함이 존재하는데, 그 이유는 이들이 커넥터 시스템(100)과 같이, 실제 커넥터를 설계, 테스팅, 제조 및 인증하는 복잡한 현실에 구속되지 않는 단순한 설계 활동에 해당하기 때문이다.
도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 수형 단자 본체(1472)는 2개의 별개의 개별 부분, 즉 제1 또는 우측 부분(1473a) 및 제2 또는 좌측 부분(1473b)으로 형성된다. 도면에 도시된 실시예에서, 제1 및 제2 부분(1473a 및 1473b) 둘 모두는 동일하고; 따라서 제조 비용, 조립 시간, 및 잠재적인 부품 부족을 줄일 수 있다. 이어서, 이들 동일한 부분(1473a 및 1473b)은 합체 수단(1475)을 사용하여 함께 합체된다. 이 실시예에서, 합체 수단(1475)은, 부분(1473a 및 1473b)이 서로 결합되어 합체 상태(SJ)를 형성하는 경우, (i) 부분(1473a 및 1473b)의 외측 가장자리부로부터 외측으로 연장되고, (ii) 접하는 부분(1473a 및 1473b)의 연장부 아래에 배치되도록 구성되는 탭(1476a 및 1476b)이다. 2개의 별개의 개별 부분(1473a 및 1473b)으로부터 수형 단자 본체(1472)를 형성하게 되면, 제조는 단순화되고, 단자 본체(1472)가 원 형상인 곡선형 형태를 갖는 것을 보장하는 것을 돕는다. 다른 실시예에서, 합체 수단(1475)은 다른 기계적 커플링 구조물(예컨대, 리세스, 개방부, 돌출부, 등) 또는 화학적 커플링 구조물(예컨대, 웰딩, 브레이징, 등)일 수 있다.
수형 단자(1470)가 단일 금속 시트 또는 그 이상의 부분(예컨대, 4개)으로부터 형성될 수 있다는 것을 또한 이해해야 한다. 추가적으로, 수형 단자(1470)의 각 피스는 다수의 일체로 형성된 구조물(예컨대, 접촉 암(1494), 베이스(1478a 및 1478b), 및 후방 수형 단자 벽 어셈블리(1480a 및 1480b))을 포함한다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 다른 실시예에서, 이들 구조물은 일체로 형성되지 않을 수 있거나 다른 제조 방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, 스탬핑, 프레싱, 드로잉, 주조, 인쇄, 또는 유사한 제조 방법이 사용될 수 있다. 추가적으로, 일체로 형성된 구조물들은 개별적으로 형성되어 함께 용접될 수 있다.
도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 후방 수형 단자 벽 어셈블리(1480a 및 1480b)는 수형 단자 연결 플레이트(1474)와 베이스 벽(1478a 및 1478b) 사이에 결합된다. 각각의 후방 벽 어셈블리(1480a 및 1480b)는 2개의 연장부, 즉 제1 또는 전방 전이 연장부(1482a 및 1482b) 및 제2 또는 후방 전이 연장부(1484a 및 1484b)로부터 형성된다. 제2 또는 후방 전이 연장부(1484a 및 1484b)는 (i) 제1 또는 전방 전이 연장부(1482a 및 1482b)와 수형 단자 연결 플레이트(1474) 사이에 결합되고, (ii) 선형 연결 플레이트(1474)로부터 베이스 벽(1478a 및 1478b)으로의 각도 전이를 시작한다. 특히, 연결 플레이트(1474)의 외측 측부 표면과 후방 전이 연장부(1484a 및 1484b)의 외측 표면 사이에서 연장되는 각도 알파(α)는 120도 내지 170도이고, 바람직하게는 155도인 반면, 연결 플레이트(1474)의 외측 상단 표면과 후방 전이 연장부(1484a 및 1484b)의 외측 표면 사이에서 연장되는 각도 베타(β)는 150도 내지 210도이고, 바람직하게는 185도이다. 각도 전이는 또한, 단자 본체(1472)의 두께가 가장 넓은 지점에서 대략 1.65 mm에서 대략 12 mm까지 연장되므로 이러한 연장부까지의 단자 본체(1472)의 두께 증가로 언급될 수 있다. 전반적으로, 이 전이 섹션은 대략 11 mm인 길이(LR)와, 중심선에서 최전방 연장부로 연장되고, 대략 5.22 mm인 내부 폭(WIR)과, 23.6 mm에서 22 mm로 축소되는 높이를 갖는다.
제1 또는 전방 전이 연장부(1482a 및 1482b)는 (i) 베이스 벽(1478a 내지 1478b)과 제2 또는 후방 전이 연장부(1484a 및 1484b) 사이에 결합되고, (ii) 선형 연결 플레이트(1474)로부터 베이스 벽(1478a 및 1478b)으로의 각도 전이를 종료한다. 특히, 후방 전이 연장부(1484a 및 1484b)의 외측 표면과 전방 전이 연장부(1482a 및 1482b)의 외측 표면 사이에서 연장되는 각도 감마(γ)는 170도 내지 190도이고, 바람직하게는 180도인 반면, 후방 전이 연장부(1484a 및 1484b)의 외측 표면과 전방 전이 연장부(1482a 및 1482b)의 외측 표면 사이에서 연장되는 각도 델타(δ)는 160도 내지 190도이고, 바람직하게는 177.5도이다. 추가적으로, 전방 전이 연장부(1482a 및 1482b)의 외측 표면과 베이스 벽(1478a 내지 1478b) 사이에서 연장되는 각도 엡실론(ε)은 180도 내지 225도이고, 바람직하게는 205도인 반면, 전방 전이 연장부(1482a 및 1482b)의 외측 표면과 베이스 벽(1478a 내지 1478b) 사이에서 연장되는 각도 제타(ζ)는 160도 내지 200도이고, 바람직하게는 176도이다. 각도 전이는 또한, 단자 본체(1472)의 두께가 가장 넓은 지점에서 대략 12 mm에서 대략 21 mm까지 연장되므로 이러한 연장부까지의 단자 본체(1472)의 두께 증가로 언급될 수 있다. 전반적으로, 이 전이 섹션은 대략 10 mm인 길이(LF)와, 후방 전이 연장부(1484a 및 1484b)의 최전방 연장부에서 전방 전이 연장부(1482a 및 1482b)의 최전방 연장부로 연장되고, 대략 4.16 mm인 내부 폭(WIF)과, 22 mm에서 21 mm로 축소되는 높이를 갖는다. 대안적인 실시예에서, 후방 수형 단자 벽 어셈블리(1480a 및 1480b)는 플레이트와 베이스 벽(1478a 및 1478b) 사이에서 연장되는 단일 연장부로부터 형성될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
베이스 벽 또는 밴드(1478a 및 1478b)는 제1 또는 전방 전이 연장부(1482a 및 1482b)로부터 전방으로 연장된다. 베이스 벽(1478a 및 1478b)은 곡선형 형태를 갖는 외측 표면(1479a) 및 곡선형 형태를 또한 갖는 내측 표면(1479b)을 갖는다. 내측 및 외측 표면(1479a 및 1479b)의 상기 곡선형 형태는, (i) 선행 곡선형 및 구체적으로 원통형 가장자리부(1477), (ii) 20 mm 내지 22 mm이고, 바람직하게는 21 mm(예컨대, 10.5 mm의 반경)인 외경(DCA) 또는 두께, 및 (iii) 18 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 19.4 mm(예컨대, 9.7 mm의 반경)인 내경을 갖는 중공 원통 또는 원통형 쉘 형상을 형성한다. 도 8을 참조하면, 베이스 벽(1478a 및 1478b)은, 8 mm 내지 12 mm이고, 바람직하게는 9 mm인 길이(LB)를 갖는 반면; 접촉 암(1494a 내지 1494p)은, 8 mm 내지 12 mm이고, 바람직하게는 9.5 mm인 길이(LCA)를 갖는다. 따라서, 베이스 벽 길이(LB)와 접촉 암 길이(LCA) 사이에는 대략 1:1의 비율이 존재하며, 여기서 베이스 벽 길이(LB)는 접촉 암 길이(LCA)의 대략 90%이다. 베이스 벽 길이(LB)를 접촉 암 길이(LCA)의 90% 미만으로 감소시키면, 직경이 미리 결정된 값(예컨대, 12 mm)보다 큰 수형 단자 본체(1472)의 제조에 어려움을 초래할 수 있다. 특히, 이러한 제조 어려움에는 종래의 대량 제조 커넥터 도구(mass-manufacturing connector tool)를 사용하여 품질 제어 요건, USCAR 사양, 미리 결정된 제조 허용오차, 또는 다른 유사한 요건을 충족시키는 라운드 커넥터(round connector)를 적절하게 형성할 수 없다는 것이 포함된다. 본원에 개시된 커넥터 시스템(100)의 베이스 벽 길이(LB)와 접촉 암 길이(LCA) 간의 대략 1 대 1의 비율은 PCT/US2020/143788에 도시된 커넥터에 개시된 측벽 길이와 접촉 암 길이 간의 1.5 대 1의 비율(즉, 측벽 길이는 접촉 암 길이의 대략 67%임)과는 현저히 상이하고 이에 비해 유익하다. 다시 말해서, PCT/US2020/143788에 도시된 커넥터가 확장되어, 그의 직경이 미리 결정된 값(예컨대, 12 mm)을 초과하게 되면, 이 커넥터의 측벽 길이와 접촉 암 길이 간의 1.5 대 1의 비율은 제조 어려움으로 이어질 것이다.
도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 접촉 암(1494a 내지 1494p)은, (i) 베이스 벽(1478a 및 1478b)의 선행 곡선형 가장자리부(1477)로부터 전방으로 연장되고, (ii) (a) 베이스 벽(1478a 및 1478b), (b) 후방 수형 단자 벽 어셈블리(1480a 및 1480b), 및 (c) 수형 단자 연결 플레이트(1474)로부터 멀리 연장되고, (iii) 베이스 벽(1478a 및 1478b)의 외측 표면(1479a)으로부터 반경 방향으로 확장되는, 외측 표면(1495a 내지 1494p)을 갖는다. 특히, 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 외측 표면(1495a 내지 1494p)과 베이스 벽(1478a 및 1478b)의 외측 표면(1479a) 사이에서 연장되는 각도 에타(η)는 150도 내지 179.9도이고, 바람직하게는 168도이다. 다시 말해서, 접촉 암(1494a 내지 1494p)은 베이스 벽(1478a 및 1478b)의 외측 표면(1479a)과 평행한 곳에서 소정의 각도로 상방으로 연장되고, 이러한 각도는 0.1도 내지 20도일 수 있고, 바람직하게는 8도 내지 16도이고, 가장 바람직하게는 12도이다. 베이스 벽(1478a 및 1478b)의 외측 표면(1479a)과 비교하여 접촉 암(1494a 및 1494b)의 이러한 각진 외측 표면(1495a 내지 1494p)으로 인해, 접촉 암(1494a 및 1494b)의 최외측 연장부는 베이스 벽(1478a 및 1478b)의 최외측 연장부보다 3 mm 더 크게 된다. 다시 말해서, 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 최대 외경(DCA)은 24 mm(즉, 최대 외경(RCA)은 12 mm)이고, 베이스 벽(1478a 및 1478b)의 외경(DOB) 또는 두께는 21 mm이다. 베이스 벽(1478a 및 1478b)이 암형 단자 어셈블리(2430)와 부적절하게 접촉되게 하지 않으면서 수형 단자 어셈블리(1430)가 암형 단자 어셈블리(2430) 내로 삽입되는 경우, 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 외경의 증가는, 접촉 암(1494a 내지 1494p)이 수형 단자(1470)의 중심(1490)을 향해 내향으로 압축되거나, 편향되거나, 또는 변위되는 것을 가능하게 한다.
도면에 도시된 바와 같이, 접촉 암(1494a 내지 1494p)은 서로 직접 연결되지는 않는다. 다시 말해서, 접촉 암(1494a 내지 1494p) 사이에 배치되고, 상기 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 측면 길이를 따라 연장되는 접촉 암 개방부(1496a 내지 1496p)가 존재한다. 이러한 구성은 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 전방향 이동을 가능하게 하여, 수형 단자(1470)와 암형 단자 어셈블리(2430) 사이의 기계적 커플링을 가능하게 한다. 수형 단자 어셈블리(1430)가 완전 결합 상태(SFC)에 있는 경우, 접촉 암 개방부(1496a 내지 1496p)는 스프링 암 갭(1450a 내지1450p)과 정렬된다. 이러한 갭(1450a 내지 1450p)의 구성은 접촉 암(1494a 내지 1494h)의 개수와 동일한 개수의 스프링 암(1452a 내지 1452p)을 형성한다. 다시 말해서, 실시예는 16개의 스프링 암(1452a 내지 1452p) 및 16개의 접촉 암(1494a 내지 1494p)을 포함한다. 다른 실시예에서, 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 개수는 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 개수와 매칭되지 않을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 접촉 암(1494a 내지 1494p)보다 적은 개수의 스프링 암(1452a 내지 1452p)이 있을 수 있다.
커넥터 시스템(100)이 360도 순응형이고 연결 해제 관련 문제(disconnection associated problem)를 갖지 않도록 보장하는 것을 돕기 위해, 접촉 암 개방부(WCO)는 접촉 암 폭(WC)보다 작거나 같다. 다시 말해서, 커넥터의 외경이 미리 결정된 값(예컨대, 12 mm)을 초과하고, 접촉 암 폭(WC)에 대한 접촉 암 개방부(WCO)의 비율이 1에 대한 1을 초과한다면, 커넥터 시스템(100)은 360도 순응성 요건을 충족시키지 못할 수 있다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 접촉 암 개방부 폭(WCO) 및 접촉 암 폭(WC)은 1.5 mm 내지 2.5 mm이고, 바람직하게는 1.9 mm이다. 이들의 대안적 실시예의 경우에 커넥터의 외경이 미리 결정된 값(예컨대, 12 mm)을 초과하고 대략 1 대 1의 폭 비율이 유지되는 한은 본 개시내용에 의해 다른 측정치가 고려된다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 이러한 1 대 1의 폭 비율은 근사치이라는 것과, 상기 비율은 360도 순응성 문제가 연결 해제 문제를 야기하지 않는 상태에서 최대 20%만큼 벗어날 수 있다는 것을 이해해야 한다.
접촉 암 개방부 폭(WCO) 대 접촉 암 폭(WC)의 1 대 1의 비율은 또한 PCT/US2020/143788에 개시된 도면에 도시되어 있다. 구체적으로, 이들 도면은, 2.5 mm 내지 3.5 mm이고, 바람직하게는 2.9 mm인 접촉 암 개방부 폭 및 접촉 암 폭을 갖는 커넥터 시스템을 도시하고 있다. 본원에 개시된 커넥터 시스템(100) 및 PCT/US2020/143788에 개시된 커넥터 시스템 둘 모두는 실질적으로 유사한 기계적 폭 비율을 갖지만, 본원에 개시된 접촉 암(1494a 내지 1494p)은 PCT/US2020/143788 내에 개시된 커넥터의 접촉 암 내에 형성되는 전류 초크 지점을 갖지 않는다. 따라서, PCT/US2020/143788 내에 개시된 커넥터의 접촉 암의 유효 전기 폭은 대략 1.9 mm이고, 2.9 mm의 기계적 폭과 사실상 동일하지 않다. 따라서, PCT/US2020/143788에 개시된 커넥터는 1 대 1의 기계적 비율을 갖는 반면, 2 대 1의 전기적 비율을 갖는다. 대조적으로, 본원에 개시된 커넥터 시스템(100)은 접촉 암(1494a 내지 1494p)에서 유사한 전류 초크 지점을 갖지 않으며, 그 결과, 이 커넥터 시스템(100)은 1 대 1의 기계적 및 전기적 비율을 갖는다.
추가적으로, PCT/US2020/143788의 도 87 내지 도 96은 2 내지 2.8 mm의 접촉 암 개방부 폭과 1 mm 내지 1.4 mm의 접촉 암 폭을 갖는 커넥터 시스템을 개시한 것이다. 따라서, PCT/US2019/36010의 도 87 내지 도 96에 개시된 커넥터 시스템은 본원에 개시된 커넥터 시스템(100)과는 실질적으로 상이한 2 대 1의 비율을 갖는다. 다시 말해서, PCT/US2019/36010의 도 87 내지 도 96에 개시된 수형 단자의 외경이 대략 6.5 mm에서 24 mm로 증가하여 수정된 수형 단자를 생성한 경우, 이러한 수정된 수형 단자는 특정 360도 순응성 시험 요건을 충족시키지 못할 것이다. 실제로, 1.45 대 1의 비율을 갖는 커넥터조차도 특정 360도 순응성 시험 요건을 충족시키지 못했다. 요약하면, 개시된 커넥터 시스템(100)에 의해 제공되는 대략 1 대 1의 비율은 상기 커넥터 시스템(100)이 360도 순응성 시험 요건을 충족시켜, 이러한 순응성 시험 요건을 충족시킬 수 없는 커넥터에 비해 실질적인 이점을 제공할 것이라는 것을 보장한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 단자 또는 자유 단부(1488)는 다음과 같이 배치된다: 즉, (i) 베이스 벽(1478a 및 1478b)의 내측 표면(1479b)의 내부에 (즉, 대략 0.25 mm의 자유 단부(WFE)에 의해) 배치되고, (ii) 베이스 벽(1478a 및 1478b)의 연장부와 실질적으로 평행하게 배치되고, (iii) 스프링 부재(1440a)가 스프링 수용부(1486) 내로 삽입되는 경우, 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 평면 외측 표면에 접촉하게 배치된다. 베이스 벽(1478a 및 1478b)의 내측 표면(1479b)의 내부에 그리고 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 평면 외측 표면과 접촉하게 단자 또는 자유 단부(1488)를 배치하는 구성은, 제조 문제, 전류 초크 지점, 및 정합 문제를 포함하는 몇몇 이유로 PCT/US2019/36010의 도 87 내지 도 96 내에 개시된 접촉 암과 연관된 단자 단부 또는 자유 단부 설계에 비해 유익하다. 추가적으로, 본원에 개시된 수형 단자 어셈블리(1430)의 구성은 PCT/US2018/19787의 도 3 내지 도 8에 도시된 구성에 비해 유익한데, 그 이유는, 수형 단자 어셈블리(1430)의 조립자가 스프링 부재(1440a)를 수용하기 위해 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 대부분을 외측으로 변형시키기 위해 상당한 힘을 인가할 필요가 없기 때문이다. 이러한 필요한 변형은, 접촉 암(11)의 기울기와, 스프링 암(31)의 외측 표면과 접촉 암(11)의 내측 표면은 그 사이에 형성된 간극 없이 서로 인접하다는 사실에 기인하여, PCT/US2018/19787의 도 6에 가장 잘 도시될 수 있다. PCT/US2018/19787의 도 3 내지 도 8과 대조적으로, 본 출원의 도 30은 스프링 부재(1440a)의 외측 표면과 접촉 암(1494a 내지 1494h)의 내측 표면 사이에 형성된 매우 작은 갭을 도시하고 있다. 따라서, 스프링 부재(1440a)의 삽입 동안 조립자가 접촉 암(1494a 내지 1494h)을 크게 변형시킬 필요가 없다는 사실로 인해, 스프링 부재(1440a)를 스프링 수용부(1486) 내로 삽입하는 데에 힘이 필요하다고 하더라도 거의 들지 않는다.
위에서 개시된 바와 같이, 접촉 암(1494a 내지 1494p)은 베이스 벽(1478a 및 1478b)의 선행 곡선형 가장자리부(1477)로부터 전방으로 연장되고, 따라서 접촉 암(1494a 내지 1494p) 및 그의 관련된 자유 단부(1488)는 곡선형 접촉 암 경로를 따라 배열되고, 도면에 도시된 실시예에서 이러한 곡선형 접촉 암 경로는 원 형태이다. 또한, 접촉 암 경로의 형상이 스프링 암 경로의 형상과 실질적으로 매칭되는 것으로 이해해야 한다. 사실, 상기 경로들은, 커넥터 시스템이 특정 상태(예컨대, 완전 조립 상태)에 있거나, 특정 작동 조건에 노출되는 경우(예컨대, 고열 환경에 노출되는 경우), 복수의 접촉 암(1494a 내지 1494p)과 복수의 스프링 암(1452a 내지 1452p) 사이에서 기계적 상호작용이 발생할 수 있도록 하는 방식으로 협력적으로 치수 결정되고 배치된다. 다른 실시예에서의 곡선형 접촉 암 경로는 원형인 것이 아니라, 대신에 계란형, 장방형, 타원형, 초승달형, 곡선 삼각형, 4엽 형상, 눈물방울, 또는 곡선형 경로를 갖는 임의의 다른 형상일 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또 다른 실시예에서, 접촉 암(1494a 내지 1494p)이 따르는 경로는 완전히 곡선이 아닐 수 있고, 대신에 하나의 곡선형 측면 및 실질적으로 선형인 다른 측면만을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 대안적인 실시예에서, 접촉 암(1494a 내지 1494p)은 변형된 정사각형으로 배열될 수 있으며, 여기서 정사각형의 상단 선형 연장부는 제거되고 곡선형 형상 연장부로 대체된다. 다른 유사한 조합이 본 개시내용에 의해 고려된다는 것을 이해해야 한다.
PCT/US2020/143788, PCT/US2020/143686, PCT/US2020/133446, PCT/US2020/50018, PCT/US2020/49870, PCT/US2020/14484, PCT/US2020/13757, PCT/US2019/36127, PCT/US2019/36070, PCT/US2019/36010과 관련하여 개시된 측벽 부분과는 달리, 수형 단자 본체(1472)의 연장부는 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 연장부를 둘러싸거나 이 연장부의 측면에 배치되지는 않는다. 다시 말해서, 접촉 암(1494a 내지 1494p)은 공간적으로 이들 사이에 갭을 한정하도록 배열되고, 접촉 암 개방부(1450)에 의해서는 분리되지만, 접촉 암(1494a 내지 1494p)에 인접하게 또는 그 접촉 암 사이에는 수형 단자 본체(1472)의 개재 구조물(예컨대, 2개의 접촉 암(1494) 사이에 상주하는 측벽 부분)이 상주하지 않는다. 또한, 수형 단자 본체(1472)의 어떠한 구조도 스프링 암(1494a 내지 1494p)을 둘러싸거나 이의 측면에 배치되지는 않는다. 추가적으로, 본원에 개시된 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 구성은 PCT/US2018/19787의 도 9 내지 도 15, 도 18, 도 21 내지 도 31, 도 32, 도 41, 도 42, 도 45, 도 46, 도 48, 및 도 50에 도시된 단자의 구성에 비해 유익한데, 그 이유는 (i) 접촉 암(1494a 내지 1494p)이 보다 짧은 전체 길이를 가질 수 있기 때문이고, 이는 형성을 위한 금속 재료가 덜 필요하고 수형 단자(1470)가 보다 좁고 제한적인 공간에 설치될 수 있다는 것을 의미함, (ii) 커넥터(100)가 보다 고전류용량을 가지기 때문이고, (iii) 수형 단자(1470)가 조립하기에 더 용이하기 때문이며, (iv) 본원에 개시되거나 본 개시내용의 연구로부터 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 결정될 있는 다른 유익한 특징 때문이다.
도시되지 않은 추가 대안적인 실시예에서, 각각의 접촉 암(1494a 내지 1494p)은 (도면에 도시된 바와 같은) 곡선형 형태를 갖지 않을 수 있고, 대신에 접촉 암의 폭을 따라 실질적으로 선형 구성을 가질 수 있다. 추가적으로, 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 폭은 360도 순응형인 수형 단자 본체(1472)를 형성하기 위한 접촉 암의 개수가 덜 필요(예컨대, 14 내지 3개)하도록 증가될 수 있다. 또한, 각각의 접촉 암의 폭의 곡선형 형태는 원에 기반하는 것이 아닐 수 있고, 대신에 계란형, 장방형, 타원형, 초승달형, 곡선 삼각형, 4엽 형상, 눈물방울, 또는 곡선형 연장부를 갖는 임의의 다른 형상에 기반하고 있다.
도 15는 분리 상태(SDC)에 있는 수형 단자 어셈블리(1430)의 제1 실시예를 제공하며, 도 16은 완전 결합 상태(SFC)에 있는 수형 단자 어셈블리(1430)의 제1 실시예를 제공한다. 수형 단자 어셈블리(1430)를 조립하는 제1 스테이지는 도 15에 도시되어 있으며, 여기서 스프링 부재(1440a)는 수형 단자(1470)로부터 분리되어 있다. 이러한 수형 단자(1470)의 구성은 스프링 수용부(1486)를 노출시키고, 수형 단자(1470)를 스프링 부재(1440a)를 수용할 준비가 된 상태로 둔다. 수형 단자 어셈블리(1430)를 분리 상태(SDC)에서 완전 결합 상태(SFC)로 이동시키기 위해, 스프링 부재(1440a)를 스프링 수용부(1486) 내로 삽입하기 위한 삽입력 FI가 스프링 부재(1440a)에 인가되었다. 삽입력 FI는, 제2 또는 후방 수형 단자 벽(1484)이 후방 스프링 벽(1444)에 인접하게 배치되고 수형 단자(1470)의 자유 단부(1488)가 스프링 부재(1440a)의 자유 단부(1446)의 내부에 배치될 때까지, 스프링 부재(1440a)에 인가된다.
외부 커넥터 어셈블리(1000)를 조립하는 것은 다수의 단계 또는 스테이지에 걸쳐 발생한다. 외부 커넥터 어셈블리(1000)를 조립하는 제1 단계는, 도 15 및 도 16에 도시되고 전술된 수형 단자 어셈블리(1430)를 조립하는 것이다. 수형 단자 어셈블리(1430)가 완전 결합 상태(SFC)가 된 후, 내부 수형 하우징 부분(1104)을, 수형 단자 어셈블리(1000)를 분해 상태(SDA)(도 24)에서 부분 조립 상태(SPA)(도 25 내지 도 30)로 이동시키기 위한 제1 결합력(FC1)을 사용하여, 수형 단자 어셈블리(1430)에 결합할 수 있다. 마지막으로, 수형 단자 어셈블리(1000)를 부분 조립 상태(SPA)(도 30)에서 완전 조립 상태(SFA)(도 31 내지 도 36)로 이동시키기 위한 제2 결합력(FC2)을 사용하여, 수형 단자 어셈블리(1430)를 와이어(1495)에 연결시키고 외부 수형 하우징 부분(1150)을 내부 수형 하우징 부분(1104)에 결합할 수 있다.
2) 암형 커넥터 어셈블리
도 40 내지 도 45를 참조하면, 암형 커넥터 어셈블리(2000)는 주로 (i) 암형 하우징 어셈블리(2100) 및 (ii) 암형 단자 어셈블리(2430)로 구성된다. 암형 커넥터 어셈블리(2000)는 도면 내에 도시되지 않은 추가적인 특징부를 가질 수 있지만, 이들 특징부는 본 개시내용에 의해 고려된다. 예를 들어, 암형 커넥터 어셈블리(2000)는 (i) (예컨대, PCT/US2020/49870에 설명된 바와 같이) USCAR 사양을 충족하는 커넥터 위치 보장(CPA) 어셈블리, (ii) 인터락(IL) 또는 고전압 인터락(HVIL) - 여기서 상기 인터락은 (예컨대, PCT/US2020/143686에 설명된 바와 같이) 하우징(2100) 외부에 배치되거나 스프링 부재(1440a) 내에 배치될 수 있음 -, (iii) EMI 노이즈를 최소화하는 데 사용될 수 있는 금속, 전도성 플라스틱(예컨대, PCT/US2020/13757에 설명됨), 또는 다른 재료로 형성되는 차폐 어셈블리를 포함할 수 있는 암형 하우징 어셈블리(2100), (iv) 방수 밀봉 특징부(예컨대, 커넥터를 위한 씰, 코팅, 등), (v) 수형 커넥터 어셈블리(1000)를 암형 커넥터 어셈블리(2000)에 연결하는 데 도움이 되고/되거나 고전류용량 커넥터 시스템(100)이 완전 연결 상태로 유지되도록 보장하는 데 도움이 되는 로킹 핸들 또는 구조물, (v) 수형 커넥터 어셈블리(1000)를 암형 커넥터 어셈블리(2000)에 연결하는 데 도움이 되고/되거나 고전류용량 커넥터 시스템(100)이 완전 연결 상태로 유지되도록 보장하는 데 도움이 되는 로킹 핸들 또는 구조물, 및/또는 (vi) 이들 구조물의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 추가적으로, 본원에 포함되는 임의의 출원들에 개시된 다른 구조물은 암형 커넥터 어셈블리(2000)와 관련하여 사용될 수 있다.
암형 하우징 어셈블리(2100)는 (i) 암형 단자 어셈블리(2430)를 외부 물체로부터 보호 및 분리하도록, 그리고 (ii) 수형 단자 어셈블리(1430)를 암형 단자 어셈블리(2430)에 결합하는 것을 돕도록 설계된다. 이를 달성하기 위해, 암형 하우징 어셈블리(2100)는 일반적으로 내부 암형 하우징 부분(2104) 및 외부 암형 하우징 부분(2150)을 포함한다. 내부 암형 하우징 부분(2104)은, (i) 커넥터 리셉터클(1126) 내에 삽착되도록 협력적으로 치수 결정되고, (ii) 암형 단자 어셈블리(2430) 내에 내부 암형 하우징 부분을 유지하는 것을 돕는 유지 돌출부를 갖고, (iii) 수형 커넥터 어셈블리(1000)와 암형 커넥터 어셈블리(2000)의 정렬을 돕는 구조물을 갖는 벽의 구성을 포함한다.
도 1 및 도 40 내지 도 47에 도시된 바와 같이, 외부 암형 하우징 부분(2150)은 암형 단자 어셈블리(2430)의 실질적인 연장부를 둘러싸는 측벽(2152)을 포함한다. 측벽(2152)은 측벽(2152)의 전방 가장자리부로부터 내부로 연장되고 단자 어셈블리(1430)의 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 압축을 돕는 램프형 또는 경사진 벽(2170)을 갖는다. 이러한 램프형 또는 경사진 벽(2170)의 구성 및 설계는 본원에 포함된 PCT/US2019/36070에 의해 상세히 설명된다. 이러한 램프형 또는 경사진 벽(2170)은 암형 단자 어셈블리(2430)의 가장자리부에 접하는 후방 가장자리부를 갖는다. 따라서, 암형 단자 어셈블리(2430)는 이러한 램프형 또는 경사진 벽(2170)에 대해 유지된다. 암형 하우징 어셈블리(2100) 내에 암형 단자 어셈블리(2430)를 유지하기 위한 다른 구성이 사용될 수 있고, 본 개시내용에 의해 고려된다는 것을 이해해야 한다.
암형 단자 어셈블리(2430)는 암형 리셉터클(2472)을 형성하는 측벽(2434) 및 연결 플레이트(2474)를 포함한다. 연결 플레이트(2474)는 버스바 러그, 나사형 핀, 튜브형 러그, 또는 임의의 다른 유형의 연결 유형으로서 구성될 수 있다. 암형 리셉터클(2472)은 수형 단자 어셈블리(1430)의 연장부 및 주로 접촉 암(1494a 내지 1494p)을 수용하도록 설계된다. 도 38, 도 41, 도 43, 및 도 45를 참조하면, 암형 리셉터클(2472)의 단면 형상은, 21 mm 내지 25 mm이고, 바람직하게는 23.2 mm인 암형 단자 직경(DFT)을 갖는 실질적으로 원형인 형상이지만, 암형 리셉터클(2472)의 단면 형상은 암형 리셉터클(2472)이 정합되는 단자 어셈블리의 외부 형상(예컨대, 계란형, 장방형, 타원형, 초승달형, 곡선 삼각형, 4엽 형상, 눈물방울, 또는 기타 등등)과 실질적으로 매칭하도록 변경될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이는 추가적으로, 내부 단자 어셈블리(3430)가 외부 단자 어셈블리(1430)와는 다른 구성을 가질 수 있기 때문에, 암형 리셉터클(2472)의 단면 형상이 암형 단자 어셈블리(2430)의 길이에 걸쳐 변할 수 있다는 것을 의미한다.
암형 단자 어셈블리(2430)에 대한 추가적인 세부사항은 일반적으로 PCT/US2020/13757, PCT/US2019/36127, PCT/US2019/36070, PCT/US2019/36010에서 설명되며, 이들 PCT 출원은 본원에 포함되며, 따라서 이들 세부사항은 여기에 반복되지는 않을 것이다. 예를 들어, 이들 PCT 출원은 암형 단자 어셈블리(2430)의 내측 치수가 수형 단자 어셈블리(1430)의 외측 치수의 연장부보다 작다는 것을 개시한다. 이 치수 관계는 단자 어셈블리(1430, 2430)가 서로 적절한 전기적 및 기계적 연결 상태에 있는 것을 보장한다.
3) 커넥터 시스템의 연결
도 40 내지 도 47은 고전류용량 커넥터 시스템(100)이 도 40 내지 도 41의 연결 해제 상태(SDCON)에서 도 44 내지 도 47의 완전 연결 상태(SFCON)로 어떻게 이동할 수 있는지를 도시한 것이다. 연결 해제 상태(SDCON)는 위에 설명되고, 도 40 및 도 41에 도시되어 있다. 고전류용량 커넥터 시스템(100)은 그 후 이러한 연결 해제 상태(SDCON)에서 도 42 및 도 43에 도시된 부분 연결 상태(SPCON)로 이동할 수 있다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 수형 커넥터 어셈블리(1000)의 접촉 암(1494a 내지 1494p)은 암형 커넥터 어셈블리(2000)의 램프형 또는 경사진 표면(2170)과 접촉하려고 한다. 이러한 램프형 또는 경사진 표면(2170)은 접촉 암(1494a 내지 1494p)이 암형 리셉터클(2472)의 내측 표면 내로 쉽게 슬라이딩하여 이와 접촉할 수 있을 때까지 접촉 암(1494a 내지 1494p)을 부드럽고 매끄럽게 압축한다. 이 공정은 PCT/US2019/36070에서 보다 상세히 설명된다. 수형 커넥터 어셈블리(1000)가 중간 커넥터 어셈블리(2000)에 완전히 연결되면, 고전류용량 커넥터 시스템(100)은 부분 연결 상태(SPCON)에서 도 44 내지 도 47에 도시되어 있는 완전 연결 상태(SFCON)로 이동된다. 이러한 완전 연결 상태(SFCON)에서, 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 연장부와 및 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 연장부는 암형 단자 어셈블리(2430)의 암형 리셉터클(2472) 내에 배치된다. 또한, 본 출원의 다른 부분에서 설명된 바와 같이, 시스템(100)이 완전 연결 상태(SFCON)에 있는 경우, 스프링 암(1452a 내지 1452p)은 접촉 암(1494a 내지 1494p)에 외향 바이어스를 인가하여 암형 리셉터클(2472)의 내측 표면과 맞물리도록 하기 위해 접촉 암(1494a 내지 1494p)과 기계적으로 상호작용한다.
4) 단자 특성 및 기능
도 29, 도 45, 및 도 47에 가장 잘 도시된 바와 같이, 스프링 암(1452a 내지 1452p)의 하나 이상의 외측 표면은 제각기의 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 자유 단부(1488)와 접촉한다. 위에서 설명된 바와 같이, 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 최외곽 연장부(즉, OD)는 암형 단자 본체(2434)의 내측 연장부(즉, DFT)보다 약간 더 크다. 따라서, 이들 부품들이 서로 정합될 때, 스프링 부재(1440a)가 압축된다. 이러한 스프링 부재(1440a)의 압축은 스프링 부재(1440a)의 중심으로부터 멀어지면서 접촉 암(1494a 내지 1494p)에 대해 외측 방향으로 향하는 편향력(biasing force)(SBF)을 생성하게 된다.
접촉 암(1494a 내지 1494p)을 포함하는 수형 단자 본체(1472)는 구리, 고전도성 구리 합금(예컨대, C151 또는 C110), 알루미늄, 및/또는 다른 적합한 전기 전도성 재료와 같은 제1 재료로 형성될 수 있다. 제1 재료는 IACS(국제 어닐링된 구리 표준(International Annealed Copper Standard), 즉 상업적으로 입수 가능한 구리의 전기 전도도에 대한 경험적으로 도출된 표준 값)의 80% 초과의 전기 전도도를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, C151은 일반적으로, IACS를 준수하는 표준 순수 구리의 전도도의 95%를 갖는다. 마찬가지로, C110의 전도도는 IACS의 101%이다. 특정 작동 환경 또는 기술적 애플리케이션에서는 C151을 선택하는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 고응력 및/또는 가혹한 기후 조건의 애플리케이션의 경우에 바람직한 부식 방지 특성을 갖기 때문이다. 수형 단자 본체(1472)에 대한 제1 재료는 C151이고, ASTM B747 표준에 따라, 실온에서 대략 115 내지 125 기가파스칼(GPa)의 탄성 계수(영률)와 (20 내지 300℃에서) 17.6 ppm/℃ 및 (20 내지 200℃에서) 17.0 ppm/℃의 단자 팽창 계수(CTE)를 갖는다고 보고되어 있다.
스프링 부재(1440a)는 제2 재료, 예를 들어, 스프링강, 스테인리스 강(예컨대, 301SS, ¼ 경질), 철을 포함하는 합금, 및/또는 수형 단자 본체(1472)의 제1 재료보다 더 큰 강성(영률(Young's modulus)에 의해 측정됨) 및 복원력을 갖는 다른 적합한 재료로 형성될 수 있다. 제2 재료는 바람직하게는 제1 재료의 전기 전도도보다 작은 전기 전도도를 갖는다. 제2 재료는 또한 실온에서 대략 193 GPa일 수 있는 영률과 (0 내지 315℃에서) 17.8 ppm/℃ 및 (0 내지 100℃에서) 16.9 ppm/℃의 단자 팽창 계수(CTE)를 갖는다. 고려되는 고전압 애플리케이션에서, 수형 단자 본체를 형성하는 구리 합금의 단면적은 선택된 구리 합금의 전도도와 균형을 이루게 한다. 예를 들어, 보다 낮은 전도도를 갖는 구리 합금이 선택되는 경우, 이로부터 형성된 접촉 암(1494a 내지 1494p)은 전기를 적절하게 전도하기 위해 보다 큰 단면적을 갖는다. 마찬가지로, 보다 높은 전도도를 갖는 제1 재료를 선택하게 되면 전도도 사양을 여전히 충족시키면서도 상대적으로 더 작은 단면적을 갖는 접촉 암(1494a 내지 1494p)이 허용될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제2 재료의 CTE는 제1 재료의 CTE보다 클 수 있고, 즉 스프링 부재(1440a)의 CTE는 수형 단자 본체(1472)의 CTE보다 크다. 따라서, 수형 단자 본체(1472)와 스프링 부재(1440a)의 어셈블리가 본 개시내용에 설명된 전기 커넥터의 사용을 위해 전형적인 고전압 및 고온 환경에 노출되는 경우, 스프링 부재(1440a)는 수형 단자 본체(1472)보다 상대적으로 더 많이 팽창된다. 따라서, 수형 단자 본체(1472)의 접촉 암(1494a 내지 1494p) 상의 스프링 부재(1440a)에 의해 생성된 외향력(SBF)은 온도 상승에 따라 증가되며, 이는 아래에서 열적 스프링력(STF)으로 지칭된다.
차량 교류 발전기에서 사용되는 것과 같은 본 개시내용의 예시적인 적용은 승용 차량과 상용 차량에서 발견되는 것과 같은 클래스 5 자동차 환경에 구축하기에 적합하다. 클래스 5 환경은 차량의 후드 아래에서, 예컨대, 교류 발전기에서 흔히 발견되며, 150℃의 주변 온도를 제공하고, 일상적으로 200℃에 도달한다. 구리 및/또는 고전도성 구리 합금이 약 150℃ 초과의 온도에 노출되는 경우, 상기 합금은 가단성이 되어 기계적 복원력을 상실하고, 즉 구리 재료는 연화된다. 그러나, 스프링 부재(1440a)를 형성하는 강철은 유사한 조건에 노출되는 경우에도 경도 및 기계적 특성을 유지한다. 따라서, 수형 단자 본체(1472) 및 스프링 부재(1440a)가 모두 고온에 노출되는 경우, 수형 단자 본체(1472)의 제1 재료는 연화되고, 제2 재료로 형성된 스프링 부재(1440a)의 구조적 무결성이 유지되며, 그에 따라 스프링 부재(1440a)에 의해 연화된 접촉 암(1494a 내지 1494p)에 인가되는 힘은 완전 연결 위치(SFC)에서, 연화된 접촉 암(1494a 내지 1494p)을 수형 단자 본체(1472)의 내부에 대해 외측으로 보다 효과적으로 변위시킨다.
수형 단자 본체(1472), 스프링 부재(1440a), 및 암형 단자 본체(2434)는, 커넥터 어셈블리에 적용되는 고전력, 고전압 애플리케이션으로부터 발생되는 온도 상승 및 열 순환을 견디면서 전도성 및 기계적 맞물림을 유지하도록 구성된다. 또한, 수형 단자 본체(1472)와 암형 단자 본체(2434)는 고전압, 고온 애플리케이션으로부터 발생되는 온도 상승 및 열 순환의 결과로서 열 팽창을 겪을 수 있으며, 이는 수형 단자 본체(1472)에 의해 암형 단자 본체(2434)에 인가되는 외측방향으로 향하는 힘을 증가시킨다. 커넥터 시스템(100)이 연결 위치 PC에서의 열 순환으로부터 발생하는 열 팽창을 견디는 동안, 수형 단자 본체(1472), 스프링 부재(1440a), 및 암형 단자 본체(2434)의 구성은 그들 간의 외부방향으로 향하는 연결력을 증가시킨다.
위의 예시적인 실시예에 기반하여, 스프링 부재(1440a)의 영률 및 CTE는 수형 단자 본체(1472)의 영률 및 CTE보다 크다. 따라서, 커넥터 시스템(3100)이 상승된 온도(예컨대, 대략 150℃)로 반복적인 열 순환을 수행하게 하는 고전류 애플리케이션에서 수형 단자 본체(1472)가 사용될 경우, (i) 수형 단자 본체(1472)는 가단성이 되어 일부 기계적 복원력을 상실하고, 즉 수형 단자 본체(1472) 내의 구리 재료는 연화되고, (ii) 스프링 부재(1440a)는 수형 단자 본체(1472)와 비교하여 그만큼 가단성이지 않거나 기계적 강성을 상실하지는 않는다.
따라서, 저온 강제 공정에 의해 (예컨대, 다이 형성 공정을 이용하여) 형상을 이루도록 기계식으로 형성된 다음에 상승된 온도를 받게 한 스프링 부재(1440a)를 사용하는 경우, 그 스프링 부재(1440a)는 수형 단자 어셈블리(1430)를 암형 단자 어셈블리(1430) 내에 삽입하기 전에 발생하는 비압축 상태로 적어도 복귀하려고 것이고, 바람직하게는 스프링 부재(1440a)의 형성 전에 발생하는 원래의 편평한 상태로 복귀하려고 할 것이다. 그렇게 함으로써, 스프링 부재(1440a)는 일반적으로 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 자유 단부(1488) 상에 (도 47에서 "STF"로 표시된 화살표로 도시된) 외부로 향하는 열 스프링력(STF)을 인가할 것이다. 이러한 열 스프링력(STF)은 시스템(100)이 설치된 환경에서 높은 온도 및/또는 낮은 온도를 포함하는 로컬 온도 조건에 의존한다. 따라서, 스프링 편향력(SBF) 및 열 스프링력(STF)의 조합은, 수형 단자 어셈블리(2430)가 암형 단자(6430) 내로 삽입될 때와 그리고 시스템(100)이 동작하는 동안, 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 외측 표면이 암형 단자 본체(2434)의 내측 표면과 강제적으로 접촉하는 것을 보장하는 최종 편향력(SRBF)을 제공하여, 전기적 및 기계적 연결을 보장한다. 추가적으로, 반복되는 열 순환 이벤트에 의해, 수형 단자 어셈블리(1430)는 시스템(100)의 반복되는 동작 동안 암형 단자 어셈블리(2430)에 인가되는 외부 방향으로 향하는 최종 스프링력(SRBF)을 증가시킬 것이다.
도 47에 추가로 도시되는 바와 같이, 완전 연결 상태(SFC)에서, 수형 단자 어셈블리(1430)는, 모든 4개의 주요 방향에서의 전기적 및 기계적 연결을 위해 수형 단자 어셈블리(1430)에 의해 암형 단자 어셈블리(2430)에 충분한 양의 외부방향으로 향하는 힘(F)이 인가되는 것을 보장하도록 암형 단자 어셈블리(6430)와의 360° 순응성을 제공한다. 이 특성은 연결 동안 부품들의 원하는 배향을 보장하도록 설계된 핵심 특징부 및/또는 다른 특징부를 생략할 수 있게 한다. 시스템(100)의 360° 순응성 특성은 또한 격렬한 기계적 조건, 예컨대, 진동 하에서 기계적 및 전기적 연결을 유지하는 데 도움이 된다. 180° 순응성, 즉 오직 2개의 대향 측면만에서의 연결을 이용하는 전통적인 블레이드 또는 포크 형상 커넥터에서, 진동은 180° 순응형 커넥터를 특정 주파수에서 더 큰 진폭으로 진동하게 하는 고조파 공진을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 포크 형상의 커넥터가 고조파 공진을 받게 되면 포크 형상 커넥터가 열릴 수 있다. 포크 형상 커넥터를 관련 단자로부터 순간적으로 기계적 분리를 하게 되면 전기 아크가 발생할 수 있기 때문에, 포크 형상 커넥터를 전기 전도 동안 개방하는 것은 바람직하지 않다. 아크 발생은 180° 순응형 단자뿐만 아니라 180° 순응형 단자가 부품인 전체 전기 시스템에 상당한 부정적 효과를 끼칠 수 있다. 그러나, 본 개시내용의 360° 순응형 특징부는 강한 진동 및 전기 아크 발생에 의해 야기되는 있을 수 있는 심각한 고장을 방지할 수 있다.
5) 커넥터 시스템의 제2 실시예
도 48 내지 도 76은 고전류용량 커넥터 시스템(100)의 대안적인 구성을 개시한 것이다. 커넥터 시스템(3100)의 이러한 제2 실시예는 커넥터 시스템(100)의 제1 실시예와 관련하여 개시된 구조물, 특징부, 및/또는 기능과 유사한 구조물, 특징부, 및/또는 기능을 포함한다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 3000에 의해 분리되는 참조 번호는 제1 실시예에 개시된 구조물 및/또는 특징부와 유사한 구조물 및/또는 특징부를 나타내기 위해 이 제2 실시예와 관련하여 사용될 것이다. 예를 들어, 제1 실시예의 접촉 암은 1494a 내지 1494p로 표시되는 반면, 제2 실시예의 접촉 암은 4494a 내지 4494p로 표시된다. 따라서, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 제1 실시예의 접촉 암(1494a 내지 1494p)은 제2 실시예의 접촉 암(4494a 내지 4494p)과 비교하여 유사한 구조물, 특징부, 및/또는 기능을 갖는 것으로 가정할 것이다. 추가적으로, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 구조물, 특징부, 및/또는 기능이 유사하지만 구조물, 특징부, 및/또는 기능이 정확히 동일한 것을 의미하지는 않는다는 것을 이해할 것이다.
커넥터 시스템의 제1 실시예(100)와 제2 실시예(3100) 사이의 주요 차이점은 본원에서 제1 실시예(100)의 플레이트(1474, 2474)가 단자 본체(1472, 2472)와 실질적으로 평행하고, 제2 실시예(3100)의 플레이트(4474, 5474)가 단자 본체(4472, 5472)와 실질적으로 수직이라는 사실로 개시되고 있다. 제1 실시예(100)에 도시된 180도 커넥터에서 제2 실시예(3100)에 도시된 90도 커넥터로의 배향의 변화는 수형 하우징(4100) 및 단자 어셈블리(4430)에 대해 다른 미량의 변화를 유발한다. 예를 들어, 제2 커넥터 실시예(3100)는 후방 수형 단자 벽 어셈블리를 포함하지 않고, 2개의 별개의 개별 피스로부터 형성되지는 않는다.
커넥터(100)의 제1 실시예와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 커넥터(3100)의 제2 실시예는 적어도 다음: (i) 스프링 수용부(4486) 내의 적절한 정렬을 보장하기 위해 스프링 부재(4440a)를 수정할 필요성을 없애기 위해 분리 벽(4122a 내지 4122p)을 포함하는 수형 하우징 어셈블리(4100), (ii) 곡선형 경로(즉, 원형 경로)를 따라 배열되는 스프링 암(4452a 내지 4452p)의 자유 단부(4446) 및 접촉 암(4494a 내지 4494p)의 자유 단부(4488)를 포함하는 것, (iii) 스프링 암(4452a 내지 4452p)과 접촉 암(4494a 내지 4494p)은 특정 상태에 놓이거나 특정 작동 조건에 노출되는 경우 복수의 접촉 암과 복수의 스프링 암 사이에 기계적 상호작용이 발생할 수 있도록 협력적으로 치수 결정되고 배치되는 것, (iv) 접촉 암 개방부(WCO)와 접촉 암 폭(WC) 사이의 1:1 비율, (iv) 수형 단자 본체(4472)와 플레이트(4474) 사이의 전류 초크 지점을 포함하지 않는 것, (v) 접촉 암 길이(LCA)의 90% 내지 110%인 베이스 벽 길이(LB)를 갖는 것, (vi) 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 연장부를 둘러싸는 수형 단자 본체(1472)의 연장부를 포함하지 않는 것, (vii) RoA 55℃에서 또는 80℃에서 80%의 전류 경감을 유지하면서 120 ㎟인 와이어 크기로 적어도 500 암페어를 운반하는 정격을 갖는 고전류용량을 갖는 것, (viii) T4/V4/S3/D2/M2 준수형인 것, (ix) 360도 순응형인 것, (x) 레버 지원 없이도 USCAR 클래스 2 커넥터에 대해 45 뉴톤 미만의 삽입력 요건을 충족할 수 있는 것, (xi) 제1 실시예와 관련하여 위에서 설명한 단자 특성 및 기능을 포함하는 것, 및 (xi) 본 명세서 및 도면의 연구에 기반하여 본 기술 분야의 기술자에게 명백한 다른 특징 또는 기능을 포함한다.
수형 단자 본체(4472)와 플레이트(4474) 사이의 전류 초크 지점과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 수형 단자 연결 플레이트(4474)가 수형 단자 본체(4472)에 결합되는 지점에서의 수형 단자 연결 플레이트(4474)의 단면적은 암이 암형 리셉터클(5472)의 내측 표면과 접촉하는 지점에서 접촉 암(1494a 내지 1494p)의 단면적보다 크다. 다시 말해서, 수형 단자 연결 플레이트(4474)의 높이(HCP)(12.4 mm) * 수형 단자 연결 플레이트(4474)의 두께(TCP)(2.5 mm)는 접촉 암(4494a 내지 4494p)의 두께(TCA)(0.8 mm) * 접촉 암의 개수(16) * 접촉 암(4494a 내지 4494p)의 접촉 폭(WCA)(1.9 mm)보다 크거나 같아야 한다. 따라서, 이 실시예에서, 이 본체 연결 위치(BCL: body connection location)에서의 수형 단자 연결 플레이트(4474)의 단면적은 31 ㎟이고, 이는 단자 연결 위치(TCL)에서의 접촉 암(4494a 내지 4494p)의 단면적인 24.32 ㎟보다 크다. 따라서, 수형 단자 연결 플레이트(4474)와 수형 단자 본체(4472) 사이의 전류 초크 지점은 형성되지 않을 것이다. 본 실시예에서는 1.65 mm의 두께와 12.4 mm의 높이(HCP)를 함께 사용하면, 수형 단자 연결 플레이트(4474)의 단면적(즉, 20.46 ㎟)이 접촉 암(4494a 내지 4494p)의 단면적(즉, 24.32 ㎟)보다 적어 초크 지점을 생성하기 때문에, 수형 단자 연결 플레이트(4474)의 두께(TCP)는 1.65 mm에서 2.5 mm로 증가했음을 이해해야 한다.
전류 초크 지점이 생성되지 않도록 하기 위해 수형 단자 연결 플레이트(4474)의 두께(TCP)를 증가시키면서 수형 단자 연결 플레이트(4474)의 높이(HCP)를 감소시킬 수 있음을 이해해야 한다. 그러나, 수형 단자 연결 플레이트(4474)의 높이(HCP)의 감소로 인해 베이스 벽(4478a 및 4478b)의 길이가, 베이스 벽 길이(LB)가 접촉 암 길이(LCA)의 90% 미만이 되는 지점으로 줄어들게 되면, 직경이 12 mm를 초과하는 수형 단자 본체(1472)의 제조에 상당한 어려움이 초래될 수 있다. 이러한 제조 상의 어려움을 방지하기 위해 베이스 벽 길이(LB)는 접촉 암 길이(LCA)의 대략 130%가 된다. 다시 말해서, 베이스 벽 길이(LB)는 11 mm 내지 13 mm이고, 바람직하게는 12.4 mm인 반면, 접촉 암 길이(LCA)는 9 mm 내지 10 mm이고, 바람직하게는 9.5 mm이다. 따라서, 베이스 벽 길이(LB)는 접촉 암 길이(LCA)보다 대략 2.9 mm 더 길다. 수형 단자 본체(4472)의 다른 측정치는 도 54와 관련하여 도시되고, 여기서 베이스 벽(OB)의 직경은 19 mm 내지 23 mm이고, 바람직하게는 20.5 mm이며, 전체 길이(LCP)는 22 mm 내지 44 mm이고, 바람직하게는 34 mm이다. 도 54에 도시된 바와 같이, 연결 플레이트(4474)는 3개의 서로 다른 직사각형 섹션을 가지며, 여기서 (와이어(4495)와 결합되도록 설계된) 제1 섹션은 24.4 mm의 높이(HCP1) 및 20.8 mm의 길이(LCP1)를 가지며, 제2 섹션은 19.4 mm의 높이(HCP2) 및 6.2 mm의 길이(LCP2)를 가지며, 제3 섹션은 12.4 mm의 높이(HCP3) 및 6.85 mm의 길이(LCP3)를 갖는다.
6) 시스템(100, 3100)에 대한 관련 정보
시스템(100, 3100)은 T4/V4/S3/D2/M2이며, 여기서 시스템(100, 3100)은, (i) 시스템(100)을 150℃에 노출시키는 것인 T4, (ii) 심한 진동인 V4, (iii) 밀봉된 고압 스프레이인 S1, (iv) 200k 마일 내구성인 D2, (v) 수형 단자 어셈블리(1430, 4430)를 암형 단자 어셈블리(2430, 5430)에 연결하는 데 45 뉴톤 미만의 힘이 필요하다는 것인 M2를 충족시키며 이를 초과한다. 시스템(100, 3100)은 T4/V4/S3/D2/M2를 준수하는 것 외에도, 푸시, 클릭, 튜그, 스캔(PCTS: push, click, tug, scan)를 준수하는 것이며, 이 표준에 대한 추가 정보는 PCT/US2020/49870 내에 개시되어 있다.
본 출원에 개시된 수형 단자 어셈블리(1430, 4430) 및 암형 단자 어셈블리(2430, 5430)는 주변 대비 증가 온도(RoA: rise over ambient) 55℃에서 또는 80℃에서 80%의 전류 경감을 유지하면서 120 ㎟인 와이어 크기로 적어도 500 암페어를 운반하는 등급이 된다는 것을 이해해야 한다. Amphenol이 PowerLock이라는 이름으로 판매하는 종래의 14 mm 라운드 커넥터와 비교하여, 본원에 개시되는 커넥터는 (i) 유사한 전류 운반 용량을 가지며, (ii) 대략 25% 더 가벼우며, (iii) 제조 비용이 대략 50% 저렴하며, (iv) USCAR 2 T4/V4 등급을 충족할 수 있기 때문에 더욱 강건하다. 종래의 커넥터에 비해 이러한 기계적 및 전기적 이점은 산업 규제 및 요건을 충족시키면서 이러한 종래의 커넥터의 상당한 이점을 제공한다. 따라서, 커넥터를 수정하거나 통상적인 설계 범위를 결합하려는 이론적 설계는, 커넥터 시스템(100)의 설계, 테스팅, 제조, 및 인증과 함께 종래의 커넥터에 비해 나은 이러한 기계적 및 전기적 이점을 얻기 위한 복잡한 현실에 구속되지 않는 단순한 설계 활동에 해당하기 때문에 불충분한 (그리고 일부 경우에는 비참할 정도로 불충분한) 것이라는 것을 이해해야 한다.
본원에 개시된 스프링 부재(1440a, 4440a)는 PCT/US2019/36010 또는 미국 임시 출원 번호 제63/058,061호에 도시된 스프링 부재로 대체될 수 있다. 또한, 커넥터 어셈블리(1000, 2000, 4000, 5000)에 대한 대안적인 구성이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 하우징(1100, 4100) 내에는 임의의 개수(예컨대, 2 내지 30개, 바람직하게는 2 내지 8개, 가장 바람직하게는 2 내지 4개)의 수형 단자 어셈블리(1430, 4430)가 배치될 수 있다. 추가적으로, 커넥터 시스템(100, 3100)에 대한 대안적인 구성이 가능하다. 예를 들어, 암형 커넥터 어셈블리(2000, 5000)는 이들 다수의 수형 단자 어셈블리(1430, 4430)를 단일 암형 단자 어셈블리(2430, 5430) 내로 수용하도록 재구성될 수 있다. 또한, 수형 단자 어셈블리는 임의의 개수(예컨대, 2 내지 100개, 바람직하게는 2 내지 50개, 가장 바람직하게는 2 내지 8개)의 접촉 암(1494, 5494)과 임의의 개수(예컨대, 2 내지 100개, 바람직하게는 2 내지 50개, 가장 바람직하게는 2 내지 8개)의 스프링 암(1452, 5452)을 가질 수 있음을 이해해야 한다. 전술한 바와 같이, 접촉 암(1494, 5494)의 개수는 스프링 암의 개수와 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 스프링 암(1452, 5452)보다 더 많은 접촉 암(1494, 5494)이 있을 수 있다. 대안적으로, 스프링 암(1452, 5452)보다 더 적은 접촉 암(1494, 5494)이 있을 수 있다.
참고로 포함되는 자료 및 공개물
PCT 출원 번호 PCT/US2020/143788, PCT/US2020/143686, PCT/US2020/133446, PCT/US2020/50018, PCT/US2020/49870, PCT/US2020/14484, PCT/US2020/13757, PCT/US2019/36127, PCT/US2019/36070, PCT/US2019/36010, 및 PCT/US2018/19787와, 미국 특허 출원 번호 제16/194,891호 및 미국 임시 출원 제62/897,658호 제62/897,962호, 제62/988,972호, 제63/051,639호, 제63/058,061호, 제63/068,622호, 제63/109,135호, 제63/159,689호, 제63/222,859호, 제63/234,320호 각각은 그 전체가 본원에 참고로 포함되고 본원의 일부가 된다.
2010년 3월에 마지막으로 개정된 "Connections for High Voltage On-Board Vehicle Electrical Wiring Harnesses - Test Methods and General Performance Requirements"라는 명칭의 J1742_201003을 포함한 SAE 사양들 각각은 그 전체가 본원에 참고로 포함되고 본원의 일부가 된다.
(i) "Standard Test Method for Measuring the Electromagnetic Shielding Effectiveness of Planar Materials"라는 명칭의 D4935 -18 및 (ii) "Standard Test Methods for DC Resistance or Conductance of Insulating Materials"라는 명칭의 ASTM D257을 포함한 ASTM 사양들의 각각은 그 전체가 본원에 참고로 포함되고 본원의 일부가 된다.
ANSI/ESD STM11.11 정적 분산형 평면 재료의 표면 저항 측정치를 포함한 미국 국립 표준 협회 및/또는 EOS/ESD Association, Inc의 사양들의 각각은 그 전체가 본원에 참고로 포함되고 본원의 일부가 된다.
문헌[Connectors for electronic equipment - Tests and measurements - Part 5-2: Current-carrying capacity tests; Test 5b: Current-temperature derating (IEC 60512-5-2:2002)]을 포함한 DIN 사양 각각은 그 전체가 본원에 참고로 포함되고 본원의 일부가 된다.
(i) 2013년 2월에 마지막으로 개정되었으며, ISBN: 978-0-7680-7998-2를 갖는 SAE/USCAR-2, Revision 6, (ii) 2017년 8월에 마지막으로 개정되었으며, ISBN: 978-0-7680-8446-7을 갖는 SAE/USCAR-12, Revision 5, (iii) 2014년 12월에 마지막으로 개정된 SAE/USCAR-21, Revision 3, (iv) 2016년 3월에 마지막으로 개정되었으며, ISBN: 978-0-7680-8319-4를 갖는 SAE/USCAR-25, Revision 3, (v) 2008년 8월에 개정되었으며, ISBN: 978-0-7680-2098-4를 갖는 SAE/USCAR-37, (vi) 2016년 5월에 개정되었으며, ISBN: 978-0-7680-8350-7을 갖는 SAE/USCAR-38, Revision 1을 포함한 USCAR 사양들의 각각은 그 전체가 본원에 참고로 포함되고 본원의 일부가 된다.
연방 시험 표준 101C 및 4046을 포함한 다른 표준은 각각 그 전체가 본원에 참고로 포함되고 본원의 일부가 된다.
일부 구현예가 예시되고 설명되었지만, 본 개시내용의 사상으로부터 크게 벗어나지 않고 다수의 수정들을 생각해 내게 되며; 보호 범위는 첨부된 청구범위의 범위에 의해서만 제한된다. 예를 들어, 전술한 부품들의 전체 형상은 삼각형 프리즘, 오각형 프리즘, 육각형 프리즘, 팔각형 프리즘, 구체, 원뿔, 사면체, 직육면체, 십이면체, 이십면체, 팔면체, 타원체, 또는 임의의 다른 유사한 형상으로 변경될 수 있다.
제목과 부제는, 존재하는 경우, 편의만을 위해 사용되며 제한적이지 않다. 예시적이라는 단어는 일 예 또는 예시로서 작용하는 것을 의미하는 데 사용된다. 용어 "구비한다", "갖는다" 등이 사용되는 경우, 이러한 용어는, "포함한다"가 청구항에서 전환어로서 채용될 때 해석되는 것처럼, 용어 "포함한다"와 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도된다. 제1 및 제2 등과 같은 관계형 용어는 하나의 엔티티 또는 동작을 다른 엔티티 또는 동작과 구별하기 위해 사용될 뿐, 그러한 엔티티 또는 동작 간의 임의의 실제적인 그러한 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하는 것이 아니다.
문구, 예를 들어, 일 양태, 양태, 다른 양태, 일부 양태, 하나 이상의 양태, 일 구현예, 구현예, 다른 구현예, 일부 구현예, 하나 이상의 구현예, 일 실시예, 실시예, 다른 실시예, 일부 실시예, 하나 이상의 실시예, 일 구성, 구성, 다른 구성, 일부 구성, 하나 이상의 구성, 본 기술, 개시내용, 본 개시내용, 이들의 다른 변형 등은 편의를 위한 것이며, 이러한 문구(들)와 관련된 개시내용이 본 기술에 필수적이거나 그러한 개시내용이 본 기술의 모든 구성에 적용된다는 것을 의미하지는 않는다. 이러한 문구(들)와 관련된 개시내용은 모든 구성, 또는 하나 이상의 구성에 적용될 수 있다. 이러한 문구(들)와 관련된 개시내용은 하나 이상의 예를 제공할 수 있다. 일 양태 또는 일부 양태와 같은 문구는 하나 이상의 양태를 지칭할 수 있고, 그 반대도 마찬가지이며, 이는 다른 전술한 문구에 유사하게 적용된다.
본 개시내용에 대한 다수의 변형은 전술한 설명을 고려하여 본 기술 분야의 기술자에게는 명백할 것이다. 본 개시내용을 수행하기 위해 본 발명자에게 알려진 최상의 모드를 포함한 본 개시내용의 바람직한 실시예가 본원에 설명된다. 예시된 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하고, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.

Claims (67)

  1. 전력 분배 시스템에 사용하기 위한 커넥터 시스템으로서, 상기 커넥터 시스템은
    수형 단자 어셈블리를 포함하고, 상기 수형 단자 어셈블리는,
    제1 재료로 형성되고, (i) 스프링 수용부, (ii) 최전방 연장부를 갖는 베이스 벽, (iii) 상기 베이스 벽의 최전방 연장부로부터 전방으로 연장되는 복수의 접촉 암을 갖는 수형 단자 본체 - 상기 복수의 접촉 암은 곡선형 접촉 암 경로를 따라 배열되고, 상기 복수의 접촉 암은, 상기 복수의 접촉 암 내의 한 쌍의 접촉 암 사이에는 접촉 암 개방부가 상주하고 상기 복수의 접촉 암 내의 상기 한 쌍의 접촉 암 사이에는 상기 수형 단자 본체의 개재 구조물이 상주하지 않도록, 공간적으로 배열됨 -;
    제2 재료로 형성되고, 상기 수형 단자 본체의 상기 스프링 수용부 내에 상주하도록 치수 결정되고, 곡선형 스프링 암 경로를 따라 배열된 복수의 스프링 암을 갖는, 내부 스프링 부재를 가지며;
    상기 곡선형 접촉 암 경로와 상기 곡선형 스프링 암 경로는, 상기 커넥터 시스템이 특정 상태에 있거나 또는 특정 작동 조건에 노출되는 경우, 상기 복수의 접촉 암과 상기 복수의 스프링 암 사이의 기계적 상호작용을 생성하도록 협력적으로 치수 결정되고 배치되는, 커넥터 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 벽은 최후방 연장부 및 최전방 연장부를 가지며, 베이스 벽 길이는 상기 최후방 연장부와 상기 최전방 연장부 사이에서 연장되며, 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 상기 베이스 벽의 최전방 연장부와 상기 접촉 암의 최전방 연장부 사이에서 연장되는 접촉 암 길이를 가지며;
    상기 베이스 벽 길이는 상기 접촉 암 길이의 적어도 90%인, 커넥터 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 접촉 암 폭을 한정하는 폭을 갖고, 각 접촉 암 개방부는 접촉 암 개방부 폭을 한정하는 폭을 갖고;
    상기 접촉 암 폭은, 상기 수형 단자 어셈블리가 상기 커넥터 시스템에 대해 360도 순응성을 제공하는 것을 보장하도록, 상기 접촉 암 개방부 폭의 적어도 80%인, 커넥터 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 접촉 암 폭을 한정하는 폭을 갖고, 접촉 암 개방부 폭을 갖는 접촉 암 개방부는 각 접촉 암 사이에서 연장되며;
    상기 접촉 암 개방부 폭은, 상기 수형 단자 어셈블리가 상기 커넥터 시스템에 대해 360도 순응성을 제공하는 것을 보장하도록, 상기 접촉 암 폭보다 20%이하만큼 더 큰, 커넥터 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스프링 부재에는 상기 복수의 접촉 암 내에 상기 복수의 스프링 암을 정렬하도록 구성된 구조물이 결여되어 있는, 커넥터 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 접촉 암 내의 접촉 암은, 상기 스프링 부재가 상기 스프링 수용부 내에 배치되는 경우, 상기 복수의 스프링 암 내의 스프링 암의 외측 표면에 맞닿아 있는 자유 단부를 포함하는, 커넥터 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 수형 단자 본체의 상기 제1 재료는 구리를 포함하고, 상기 스프링 부재의 상기 제2 재료는 철을 포함하는, 커넥터 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수형 단자 어셈블리의 대부분을 둘러싸는 수형 단자 하우징을 더 포함하는, 커넥터 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 수형 단자 하우징은 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암 사이에 배치되는 복수의 분리 벽을 포함하는, 커넥터 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 수형 단자 하우징은 복수의 접촉 암 개방부를 포함하고, 각 접촉 암 개구부는 상기 복수의 접촉 암 내의 단일 접촉 암 접촉만을 수용하도록 구성된, 커넥터 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 상기 수형 단자 하우징은, 상기 접촉 암을 둘러싸고, 상기 접촉 암의 외부에 배치되는 외부 하우징 부분을 포함하는, 커넥터 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 외부 하우징 부분은, 상기 접촉 암과 상기 수형 단자 하우징의 상기 외부 하우징 부분 사이에 갭을 형성하도록, 상기 접촉 암으로 소정의 거리에 떨어져 배치되는, 커넥터 시스템.
  13. 전력 분배 시스템에 사용하기 위한 커넥터 시스템으로서, 상기 커넥터 시스템은
    제1 재료로 형성된 수형 단자 본체를 포함하고, 상기 수형 단자 본체는
    (i) 스프링 수용부;
    (ii) 최후방 연장부 및 최전방 연장부를 갖는 베이스 벽 - 베이스 벽 길이는 상기 최후방 연장부와 상기 최전방 연장부 사이에서 연장됨 -; 및
    (iii) 상기 베이스 벽의 상기 최전방 연장부로부터 전방으로 연장되고, 곡선형 접촉 암 경로를 따라 배열되는 복수의 접촉 암을 가지고, 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 상기 베이스 벽의 상기 최전방 연장부와 상기 접촉 암의 최전방 연장부 사이에서 연장되는 접촉 암 길이를 가지며, 상기 베이스 벽 길이는 상기 접촉 암 길이의 적어도 90%인, 커넥터 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 수형 단자 본체를 포함하는 수형 단자 어셈블리, 및 제2 재료로 형성되고, 상기 수형 단자 본체의 상기 스프링 수용부 내에 상주하도록 치수 결정되는 내부 스프링 부재를 더 포함하는, 커넥터 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 스프링 부재에는 상기 복수의 접촉 암 내에 상기 복수의 스프링 암을 정렬하도록 구성된 구조물이 결여되어 있는, 커넥터 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 스프링 부재는 곡선형 스프링 암 경로를 따라 배열된 복수의 스프링 암을 포함하는, 커넥터 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 곡선형 접촉 암 경로와 상기 곡선형 스프링 암 경로는, 상기 커넥터 시스템이 특정 상태에 있거나 또는 특정 작동 조건에 노출되는 경우, 상기 복수의 접촉 암과 상기 복수의 스프링 암 사이의 기계적 상호작용을 생성하도록 협력적으로 치수 결정되고 배치되는, 커넥터 시스템.
  18. 제13항에 있어서, 수형 단자 본체에는 상기 복수의 접촉 암 내에 포함된 상기 접촉 암 중 임의의 하나를 둘러싸는 연장부가 결여되어 있는, 커넥터 시스템.
  19. 제13항에 있어서, 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 접촉 암 폭을 한정하는 폭을 갖고, 접촉 암 개방부 폭을 갖는 접촉 암 개방부는 각 접촉 암 사이에서 연장되며;
    상기 접촉 암 폭은, 상기 수형 단자 본체가 상기 커넥터 시스템에 대해 360도 순응성을 제공하는 것을 보장하도록, 상기 접촉 암 개방부 폭의 적어도 80%인, 커넥터 시스템.
  20. 제13항에 있어서, 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 접촉 암 폭을 한정하는 폭을 갖고, 접촉 암 개방부 폭을 갖는 접촉 암 개방부는 각 접촉 암 사이에서 연장되며;
    상기 접촉 암 개방부 폭은, 상기 수형 단자 본체가 상기 커넥터 시스템에 대해 360도 순응성을 제공하는 것을 보장하도록, 상기 접촉 암 폭보다 20%이하만큼 더 큰, 커넥터 시스템.
  21. 전력 분배 시스템에 사용하기 위한 커넥터 시스템으로서, 상기 커넥터 시스템은
    제1 재료로 형성된 수형 단자 본체를 포함하고, 상기 수형 단자 본체는
    (i) 곡선형 접촉 암 경로를 따라 배열되고, 스프링 수용부를 한정하는 복수의 접촉 암 - 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 접촉 암 폭을 한정하는 폭을 가짐 -, 및
    (ii) 복수의 접촉 암 개방부 - 상기 복수의 접촉 암 개방부 내의 각 접촉 암 개방부는 접촉 암 개방부 폭을 한정하도록 한 쌍의 인접한 접촉 암 사이에서 연장됨 - 를 가지고;
    상기 접촉 암 폭은, 상기 수형 단자 본체가 상기 커넥터 시스템에 대해 360도 순응성을 제공하는 것을 보장하도록, 상기 접촉 암 개방부 폭의 적어도 80%인, 커넥터 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 수형 단자 본체를 포함하는 수형 단자 어셈블리, 및 제2 재료로 형성되고, 상기 수형 단자 본체의 상기 스프링 수용부 내에 상주하도록 치수 결정되는 내부 스프링 부재를 더 포함하는, 커넥터 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 스프링 부재에는 상기 복수의 접촉 암 내에 상기 복수의 스프링 암을 정렬하도록 구성된 구조물이 결여되어 있는, 커넥터 시스템.
  24. 제22항에 있어서, 상기 스프링 부재는 곡선형 스프링 암 경로를 따라 배열된 복수의 스프링 암을 포함하는, 커넥터 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 곡선형 접촉 암 경로와 상기 곡선형 스프링 암 경로는, 상기 커넥터 시스템이 특정 상태에 있거나 또는 특정 작동 조건에 노출되는 경우, 상기 복수의 접촉 암과 상기 복수의 스프링 암 사이의 기계적 상호작용을 생성하도록 협력적으로 치수 결정되고 배치되는, 커넥터 시스템.
  26. 제21항에 있어서, 수형 단자 본체에는 상기 복수의 접촉 암 내에 포함된 상기 접촉 암 중 임의의 하나를 둘러싸는 연장부가 결여되어 있는, 커넥터 시스템.
  27. 제21항에 있어서, 상기 수형 단자 본체는, 최후방 연장부 및 최전방 연장부를 갖는 베이스 벽을 포함하며, 베이스 벽 길이는 상기 최후방 연장부와 상기 최전방 연장부 사이에서 연장되며, 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 상기 베이스 벽의 최전방 연장부와 상기 접촉 암의 최전방 연장부 사이에서 연장되는 접촉 암 길이를 가지며;
    상기 베이스 벽 길이는 상기 접촉 암 길이의 적어도 90%인, 커넥터 시스템.
  28. 제21항에 있어서, 상기 수형 단자 본체의 대부분을 둘러싸는 수형 단자 하우징을 더 포함하는, 커넥터 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 수형 단자 하우징은 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암 사이에 배치되는 복수의 분리 벽을 포함하는, 커넥터 시스템.
  30. 제28항에 있어서, 상기 수형 단자 하우징은 복수의 접촉 암 개구부를 포함하고, 각 접촉 암 개구부는 상기 복수의 접촉 암 내의 단일 접촉 암 접촉만을 수용하도록 구성된, 커넥터 시스템.
  31. 제28항에 있어서, 상기 수형 단자 하우징은, 상기 접촉 암을 둘러싸고, 상기 접촉 암의 외부에 배치되는 외부 하우징 부분을 포함하는, 커넥터 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 상기 외부 하우징 부분은, 상기 접촉 암과 상기 수형 단자 하우징의 상기 외부 하우징 부분 사이에 갭을 형성하도록, 상기 접촉 암으로 소정의 거리에 떨어져 배치되는, 커넥터 시스템.
  33. 전력 분배 시스템에 사용하기 위한 커넥터 시스템으로서, 상기 커넥터 시스템은
    제1 재료로 형성된 수형 단자 본체를 포함하고, 상기 수형 단자 본체는
    (i) 원주의 베이스 벽(circumferential base wall),
    (ii) 스프링 수용부를 한정하기 위해 상기 베이스 벽으로부터 연장되는 복수의 접촉 암 - 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 접촉 암 폭을 한정하는 폭을 가짐 -, 및
    (iii) 복수의 접촉 암 개방부 - 상기 복수의 접촉 암 개방부 내의 각 접촉 암 개방부는 접촉 암 개방부 폭을 한정하도록 한 쌍의 인접한 접촉 암 사이에 상주함 - 를 가지고;
    상기 접촉 암 개방부 폭은, 상기 수형 단자 본체가 상기 커넥터 시스템에 대해 360도 순응성을 제공하는 것을 보장하도록, 상기 접촉 암 폭보다 20%이하만큼 더 큰, 커넥터 시스템.
  34. 제33항에 있어서, 상기 수형 단자 본체를 포함하는 수형 단자 어셈블리, 및 제2 재료로 형성되고, 상기 수형 단자 본체의 상기 스프링 수용부 내에 상주하도록 치수 결정되는 내부 스프링 부재를 더 포함하는, 커넥터 시스템.
  35. 제34항에 있어서, 상기 스프링 부재에는 상기 복수의 접촉 암 내에 상기 복수의 스프링 암을 정렬하도록 구성된 구조물이 결여되어 있는, 커넥터 시스템.
  36. 제34항에 있어서, 상기 복수의 접촉 암은 곡선형 접촉 암 경로를 따라 배열되고, 상기 스프링 부재는 곡선형 스프링 암 경로를 따라 배열된 복수의 스프링 암을 포함하는, 커넥터 시스템.
  37. 제36항에 있어서, 상기 곡선형 접촉 암 경로와 상기 곡선형 스프링 암 경로는, 상기 커넥터 시스템이 특정 상태에 있거나 또는 특정 작동 조건에 노출되는 경우, 상기 복수의 접촉 암과 상기 복수의 스프링 암 사이의 기계적 상호작용을 생성하도록 협력적으로 치수 결정되고 배치되는, 커넥터 시스템.
  38. 제33항에 있어서, 상기 수형 단자 본체는 최후방 연장부 및 최전방 연장부를 갖는 베이스 벽을 포함하며, 베이스 벽 길이는 상기 최후방 연장부와 상기 최전방 연장부 사이에서 연장되며, 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 상기 베이스 벽의 최전방 연장부와 상기 접촉 암의 최전방 연장부 사이에서 연장되는 접촉 암 길이를 가지며;
    상기 베이스 벽 길이는 상기 접촉 암 길이의 적어도 90%인, 커넥터 시스템.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 암형 리셉터클을 구비한 암형 단자를 갖는 암형 커넥터 어셈블리를 더 포함하는, 커넥터 시스템.
  40. 제39항에 있어서, 상기 커넥터 시스템은 (i) 상기 커넥터 시스템이 작동하는 주변 온도 대비 상승 온도를 55℃ 미만으로 유지하면서 상기 수형 단자 본체와 상기 암형 단자 사이에서 500 암페어(amp)를 초과하게 전달하도록 구성되고, (ii) 상기 수형 단자 본체의 연장부를 상기 암형 리셉터클 내에 배치시키는 것을 돕는 레버가 없는, 커넥터 시스템.
  41. 제39항에 있어서, 상기 암형 리셉터클 내에 상기 수형 단자 본체의 연장부를 배치하여 상기 커넥터 시스템을 완전 연결 상태(SFC)에 놓기 위해 45 뉴톤 미만의 삽입력이 필요한, 커넥터 시스템.
  42. 제41항에 있어서, 상기 커넥터 시스템이 상기 완전 연결 상태(SFC)에 있을 경우, 상기 커넥터 시스템은 상기 커넥터 시스템이 작동하는 주변 온도 대비 상승 온도를 55℃ 미만으로 유지하면서 상기 수형 단자 본체와 상기 암형 단자 사이에서 500 암페어(amp)를 초과하게 전달하도록 구성된, 커넥터 시스템.
  43. 제39항에 있어서, 상기 암형 리셉터클 내에 상기 수형 단자 본체의 연장부를 배치하여 상기 커넥터 시스템을 완전 연결 상태(SFC)에 놓기 위해 USCAR 클래스-2 사양에 제공되는 삽입력 한계 미만의 삽입력이 필요한, 커넥터 시스템.
  44. 제43항에 있어서, 상기 완전 연결 상태(SFC)에서, 상기 커넥터 시스템은 상기 커넥터 시스템이 작동하는 주변 온도 대비 상승 온도 80℃에서 80%의 전류 경감을 유지하면서 상기 수형 단자 본체와 상기 암형 단자 사이에서 500 암페어(amp)를 초과하게 전달하도록 구성된, 커넥터 시스템.
  45. 제39항에 있어서, 본체 연결 위치에서 상기 수형 단자 본체의 후방 연장부에 결합된 연결 부재를 더 포함하고, 상기 연결 부재는 상기 본체 연결 위치에 한정된 단면적을 가지며;
    상기 수형 단자 본체의 연장부가 완전 연결 상태(SFC)를 제공하기 위해 상기 암형 리셉터클 내에 배치되는 경우, 상기 복수의 접촉 암은 단자 연결 위치에서 상기 암형 단자의 연장부와 맞물리며,
    상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 상기 단자 연결 위치에서 한정된 단면적을 갖고, 상기 복수의 접촉 암의 총 단면적은 상기 본체 연결 위치에서의 상기 연결 부재의 단면적보다 작은, 커넥터 시스템.
  46. 제1항 내지 제12항, 제17항, 제25항, 또는 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 암형 리셉터클을 구비한 암형 단자를 갖는 암형 커넥터 어셈블리를 더 포함하고;
    상기 특정 상태는 상기 수형 단자 본체의 연장부가 상기 암형 리셉터클 내에 배치될 때 발생하는, 커넥터 시스템.
  47. 제1항 내지 제12항, 제17항, 제25항, 또는 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 암형 리셉터클을 구비한 암형 단자를 갖는 암형 커넥터 어셈블리를 더 포함하고;
    상기 특정 작동 조건은, 상기 수형 단자 본체의 연장부가 상기 암형 리셉터클 내에 배치되고, 100℃를 초과하는 주변 온도에 노출될 때, 발생하는, 커넥터 시스템.
  48. 제1항 내지 제12항, 제17항, 제25항, 또는 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 접촉 암과 상기 복수의 스프링 암 사이의 기계적 상호작용은 상기 복수의 접촉 암 상의 상기 복수의 스프링 암에 의해 인가되는 외부 방향으로 향하는 편향력을 포함하는, 커넥터 시스템.
  49. 전력 분배 시스템에 사용하기 위한 커넥터 시스템으로서, 상기 커넥터 시스템은
    암형 리셉터클을 구비한 암형 단자를 갖는 암형 커넥터 어셈블리와;
    수형 단자 어셈블리를 갖는 수형 커넥터 어셈블리를 포함하고;
    상기 암형 커넥터 어셈블리와 상기 수형 커넥터 어셈블리는,
    (i) 상기 커넥터 시스템이 작동하는 주변 온도 대비 상승 온도를 55℃ 미만으로 유지하면서 상기 수형 단자 어셈블리와 상기 암형 단자 사이에서 500 암페어(amp)를 초과하게 전달하도록 구성되고,
    (ii) 상기 암형 리셉터클 내에 상기 수형 커넥터 어셈블리의 연장부를 배치시키는 것을 돕는 레버가 결여되어 있는, 커넥터 시스템.
  50. 전력 분배 시스템에 사용하기 위한 커넥터 시스템으로서, 상기 커넥터 시스템은
    암형 리셉터클을 구비한 암형 단자를 갖는 암형 커넥터 어셈블리와;
    수형 단자 어셈블리를 갖는 수형 커넥터 어셈블리를 포함하고;
    상기 암형 리셉터클 내에 상기 수형 커넥터 어셈블리의 연장부를 배치하여 상기 커넥터 시스템을 완전 연결 상태(SFC)에 놓기 위해 상기 수형 커넥터 어셈블리 상에 45 뉴톤 미만의 삽입력이 인가되며;
    완전 연결 상태(SFC)에서, 상기 커넥터 시스템은 상기 커넥터 시스템이 작동하는 주변 온도 대비 상승 온도를 55℃ 미만으로 유지하면서 상기 수형 단자 어셈블리와 상기 암형 단자 사이에서 500 암페어(amp)를 초과하게 전달하도록 구성된, 커넥터 시스템.
  51. 전력 분배 시스템에 사용하기 위한 커넥터 시스템으로서, 상기 커넥터 시스템은
    암형 리셉터클을 구비한 암형 단자를 갖는 암형 커넥터 어셈블리와;
    수형 단자 어셈블리를 갖는 수형 커넥터 어셈블리를 포함하고;
    상기 암형 리셉터클 내에 상기 수형 커넥터 어셈블리의 연장부를 배치하여 상기 커넥터 시스템을 완전 연결 상태(SFC)에 놓기 위해 상기 수형 커넥터 어셈블리 상에 USCAR 클래스-2 사양에 제공되는 삽입력 한계 미만의 삽입력이 인가되며;
    완전 연결 상태(SFC)에서, 상기 커넥터 시스템은 상기 커넥터 시스템이 작동하는 주변 온도 대비 상승 온도 80℃에서 80%의 전류 경감을 유지하면서 상기 수형 단자 어셈블리와 상기 암형 단자 사이에서 500 암페어(amp)를 초과하게 전달하도록 구성된, 커넥터 시스템.
  52. 전력 분배 시스템에 사용하기 위한 커넥터 시스템으로서, 상기 커넥터 시스템은
    암형 리셉터클을 구비한 암형 단자를 갖는 암형 커넥터 어셈블리와;
    수형 커넥터 어셈블리를 포함하고, 상기 수형 커넥터 어셈블리는
    (i) 원주의 베이스 벽, 및 상기 베이스 벽으로부터 전방으로 연장되는 복수의 접촉 암을 갖는 수형 단자 본체와,
    (ii) 상기 본체 연결 위치에서 상기 수형 단자 본체의 후방 연장부에 결합된 연결 부재 - 상기 연결 부재는 상기 본체 연결 위치에 한정된 단면적을 가짐 -를 가지며;
    상기 수형 커넥터 어셈블리의 연장부가 완전 연결 상태(SFC)를 제공하기 위해 상기 암형 리셉터클 내에 배치될 때, 상기 복수의 접촉 암은 단자 연결 위치에서 상기 암형 단자의 연장부와 맞물리며,
    상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 상기 단자 연결 위치에서 한정된 단면적을 갖고, 상기 복수의 접촉 암의 총 단면적은 상기 본체 연결 위치에서의 상기 연결 부재의 단면적보다 작은, 커넥터 시스템.
  53. 제49항 내지 제51항 중 한 항에 있어서, 상기 수형 단자 어셈블리의 대부분을 둘러싸는 수형 단자 하우징을 더 포함하는, 커넥터 시스템.
  54. 제53항에 있어서, 상기 수형 단자 하우징은 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암 사이에 배치되는 복수의 분리 벽을 포함하는, 커넥터 시스템.
  55. 제53항에 있어서, 상기 수형 단자 하우징은 복수의 접촉 암 개방부를 포함하고, 각 접촉 암 개구부는 상기 복수의 접촉 암 내의 단일 접촉 암 접촉만을 수용하도록 구성된, 커넥터 시스템.
  56. 제53항에 있어서, 상기 수형 단자 하우징은, 상기 접촉 암을 둘러싸고, 상기 접촉 암의 외부에 배치되는 외부 하우징 부분을 포함하는, 커넥터 시스템.
  57. 제56항에 있어서, 상기 외부 하우징 부분은, 상기 접촉 암과 상기 수형 단자 하우징의 상기 외부 하우징 부분 사이에 갭을 형성하도록, 상기 접촉 암으로 소정의 거리에 떨어져 배치되는, 커넥터 시스템.
  58. 제49항 내지 제51항 중 한 항에 있어서, 상기 수형 단자 어셈블리는 곡선형 접촉 암 경로를 따라 배열된 복수의 접촉 암을 갖는 수형 단자 본체를 포함하는, 커넥터 시스템.
  59. 제58항에 있어서, 수형 단자 어셈블리에는 상기 복수의 접촉 암 내에 포함된 상기 접촉 암 중 임의의 하나를 둘러싸는 상기 수형 단자 본체의 연장부가 결여되어 있는, 커넥터 시스템.
  60. 제58항에 있어서, 상기 수형 단자 본체는 (i) 스프링 수용부, 및 (ii) 최전방 연장부를 갖는 베이스 벽을 더 포함하고;
    상기 복수의 접촉 암은 상기 베이스 벽의 상기 최전방 연장부로부터 전방으로 연장되는, 커넥터 시스템.
  61. 제60항에 있어서, 상기 베이스 벽은 최후방 연장부 및 최전방 연장부를 가지며, 베이스 벽 길이는 상기 최후방 연장부와 상기 최전방 연장부 사이에서 연장되며, 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 상기 베이스 벽의 상기 최전방 연장부와 상기 접촉 암의 최전방 연장부 사이에서 연장되는 접촉 암 길이를 가지며;
    상기 베이스 벽 길이는 상기 접촉 암 길이의 적어도 90%인, 커넥터 시스템.
  62. 제58항에 있어서, 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 접촉 암 폭을 한정하는 폭을 갖고, 접촉 암 개방부 폭을 갖는 접촉 암 개방부는 각 접촉 암 사이에서 연장되며;
    상기 접촉 암 폭은, 상기 수형 단자 본체가 상기 커넥터 시스템에 대해 360도 순응성을 제공하는 것을 보장하도록, 상기 접촉 암 개방부 폭의 적어도 80%인, 커넥터 시스템.
  63. 제58항에 있어서, 상기 복수의 접촉 암 내의 각 접촉 암은 접촉 암 폭을 한정하는 폭을 갖고, 접촉 암 개방부 폭을 갖는 접촉 암 개방부는 각 접촉 암 사이에서 연장되며;
    상기 접촉 암 개방부 폭은, 상기 수형 단자 본체가 상기 커넥터 시스템에 대해 360도 순응성을 제공하는 것을 보장하도록, 상기 접촉 암 폭보다 20%이하만큼 더 큰, 커넥터 시스템.
  64. 제58항에 있어서, 상기 수형 단자 어셈블리는 상기 수형 단자 본체의 연장부 내에 상주하도록 치수 결정되는 내부 스프링 부재를 포함하는, 커넥터 시스템.
  65. 제64항에 있어서, 상기 스프링 부재에는 상기 복수의 접촉 암 내에 상기 복수의 스프링 암을 정렬하도록 구성된 구조물이 결여되어 있는, 커넥터 시스템.
  66. 제64항에 있어서, 상기 스프링 부재는 곡선형 스프링 암 경로를 따라 배열된 복수의 스프링 암을 포함하는, 커넥터 시스템.
  67. 제66항에 있어서, 상기 곡선형 접촉 암 경로와 상기 곡선형 스프링 암 경로는, 상기 커넥터 시스템이 특정 상태에 있거나 또는 특정 작동 조건에 노출되는 경우, 상기 복수의 접촉 암과 상기 복수의 스프링 암 사이의 기계적 상호작용을 생성하도록 협력적으로 치수 결정되고 배치되는, 커넥터 시스템.
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