KR970000120B1 - 높은 접촉 압력을 받는 복선용 절연 치환 단자 - Google Patents

높은 접촉 압력을 받는 복선용 절연 치환 단자 Download PDF

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부루베이커 웰돈
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몰렉스 인코포레이티드
루이스 에이. 핵트
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Abstract

내용 없음.

Description

높은 접촉 압력을 받는 복선용 절연 치환 단자
제1도는 본 발명에 따른 정렬된 절연 치환(insulation displacement) 단자의 횡간 단면도.
제2도는 제1도에 도시된 단자와 측면도.
제3도는 제1도의 선 3-3에 따른 횡간 단면도.
제4도는 제1도의 선 4-4에 따른 횡간 단면도.
제5도는 단자로 진입하는 와이어(wire)를 도시하는 제4도와 유사한 단면도.
제6도는 제5도의 선 6-6에 따른 횡간 단면도.
제7도는 단자내에 완전히 장착된 와이어를 도시하는 제5도와 유사한 단면도.
제8도는 굴곡되어 전선과 함께 계합된 갈고리(barbs)들을 도시하는 횡간 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 절연 치환 단자 16 : 절연 치환 접점
20,22 : 외팔보식 접촉 아암 24 : 공통 베이스
26 : 슬로트 30,32 : 호형 표면
34,36 : 평행 표면 40,42 : 절연 피어싱 갈고리
47,48 : 슬리트 50,52 : 도체 계합 표면
54,56 : 팽출부 60,62 : 비절췌 수렴 표면
70 : 복선 와이어 74 : 도체 가닥
절연 치환 단자들은 전형적으로 자체의 내부에 와이어의 축에 대해 횡간 방향으로 절연된 와이어가 죄어지게(urged)되는 슬로트를 포함하는 적어도 하나의 절연 치환 접속부로 구성된다. 절연 치환 접점의 슬로트는 와이어가 슬로트 내로 횡간하여 이동할 때 와이어의 절연부를 통해 분할되는 치수 및 형태로 된 부분을 포함한다. 절연부의 분할(slicing) 및 치환은 분할 부분 밑의 슬로트의 연부들이 와이어의 도체들과 함께 전기 접촉을 이루는 것을 허여한다. 따라서, 절연 치환 단자들은 도체로부터 절연부가 초기에 스트립핑(stripping)되는 것을 방지하며 차후에 도체를 단자에 납땜 또는 크림핑(crimping)할 필요가 없게 한다.
절연 치환 단자의 효율은 부분적으로, 접속부들의 외팔보식 아암들이 도체에 대해 양호한 접촉 압력을 유지시키는 능력에 달려있다. 이는 외팔보식 아암들 사이의 슬로트의 치수를 단지 단선 도체의 횡간 단면 직경보다 작은 거리로 선택함으로써 비교적 용이하게 수용된다. 따라서, 와이어를 절연 치환 접속부 내로 삽입할 때, 접속부의 외팔보식 아암들은 도체에 외측으로 변형되게 된다. 금속 단자는 탄성으로 되어 있고 외측으로의 변형에 대해 탄성적으로 응답하도록 설계되어 있다. 따라서, 와이어 삽입시의 외팔보식 아암들의 외측으로의 변형은 전기적인 도체 계합을 파지하도록 도체들에 대해 단자에 의해 발생된 내측으로 향하는 탄성 접촉력들을 발생시킨다. 상기 설계 이론들은 복선 도체들을 갖는 와이어들에 대해서 및 특히 절연부가 덮혀지기 전에 견고하게 비틀려진 약 20개의 가닥들(strands)보다 작은 가닥들을 갖는 도선들에 대해서 적용될 수 있다.
최근에, 가정용품들, 전송 통신 설비, 컴퓨터등과 같은 전자 및 전기 설비는 각각의 가닥들이 비례적으로 작은 횡간 단면 치수들로 되어 있는, 주어진 도체의 횡간 단면적에 대해 대체로 많은 수의 가닥들을 이용하는 복선 도체들을 이용하는 와이어들에 의해 특징을 가져왔다. 예컨대, 몇몇의 고전류 설비에 대한 사양들은 1.25mm2의 총 횡간 단면적을 형성하는 40개 가닥의 도체를 갖는 와이어를 요구한다. 따라서, 각각의 가닥은 약 0.22mm(0.008in)의 직경을 형성하게 된다. 다른 설비들은 또한 각각의 가닥들이 사람의 머리카락 두께에 접근하게 되는 100개 가닥의 와이어의 사용을 계획하고 있다.
선행 기술의 절연 치환 단자들은 미세하게 되어 있는 다수의 가닥들을 갖는 상기 복선 점선들과 함께 사용될 때 비효과적이라는 것이 밝혀졌다. 특히, 와이어가 절연 치환 단자 내로 삽입될 때 가닥들은 다수의 금(interstices)들로 인해 적어도 부분적으로 재배열되는 경향이 있음이 밝혀졌다. 가닥들의 상기 재배열은 선행 기술의 절연 치환 단자의 외팔보식 아암에 의해, 요구되는 수준의 외측방향의 변형을 발생시킴이 없이 또는 도체들 상에 필요한 내측 방향의 탄성 접촉력들을 발생시킴이 없이 발생하게 된다. 상기 변형의 감소 및 이에 따른 외팔보식 아암들의 재배열된 도체들에 대해 탄성 접촉력들 또는 압력은 전기적인 연결의 질에 있어서 매우 나쁜 결과를 초래할 수 있다. 허용가능한 높은 탄성 접촉력들을 발생시키는 능력은 공간적인 제한들이 외팔보식 아암들의 길이를 효과적으로 감소시킬 때 매우 어렵게되므로, 외팔보식 아암의 모멘트를 감소시킨다.
선행 기술은 비교적 소수의 가닥들을 갖은 와이어들에 대한 가닥들의 재배열의 문제점을 고려해왔다. 상기 많은 선행 기술의 구조들은 비교적 소수의 가닥들을 위한 적합한 접촉 압력에 대해 효과적이었으나, 이들은 복선 와이어 내의 가닥들의 수가 증가함에 따라 덜 효과적으로 되고 있다. 예컨대, 드첼레트(Dechelette)에게 허여된 1982. 3. 2자 미합중국 특허 제4,317,608호에는 전선이 연결기 내로 죄어질 때 가닥들의 서로에 대한 재배열 문제점을 해결하기 위한 절연 치환 단자가 기재되어 있다. 특히, 미합중국 특허 제4,317,608호에는 12개 내지 18개의 가닥들 및 0.6 내지 2.0mm2의 총 횡간 단면적을 갖는 와이어들과 함께 사용된 절연 치환 단자가 기재되어 있다.
미합중국 특허 제4,317,608호에 기재된 단자의 슬로트는 협소 절췌 목부로 이르고 다음에 외측으로 발산하는 1조의 대향된 철(凸)형 수렴 절췌 연부들을 포함한다. 협소 목부에 인접된 외측으로 발산하는 상기 절췌 연부들은 슬로트의 베이스를 형성하는 대체로 원형인 구멍에서 종결되는 1조의 대향된 철형 수렴 비절췌 측면들에서 종결된다. 미합중국 특허 제4,317,608호의 단자는 와이어의 가닥들에 대해 수렴 절췌 연부들에 의해 형성된 협소 목부의 부근에 배설되도록 설계되어 있다. 특히, 도체의 가닥들에 의해 형성된 코어는, 가닥들의 제1부분이 수렴 절췌 연부들 사이에 배설되도록 및 가닥들의 제2부분이 단자의 발산 절췌 연부들과 인접되어 배설되도록 슬로트의 축에 대해 종방향으로 재배열되어 있다. 가닥들에 대한 접촉 압력은 수렴 절췌 연부들에 의해 제공된다.
미합중국 특허 제4,317,608호에 기재된 단자는 상기 매우 미세한 가닥들의 재배열을 방지하는데에 충분히 효과적이지 않으므로 높은 전류의 적용들에 있어서 요구되는 도체에 대해서 충분한 접촉 압력을 제공하지 못하게 된다. 또한, 수렴 절췌 연부들에 의해 발생된 접촉 압력은 현재 사용되고 있는 매우 미세한 도체 가닥들은 손상시킬 수 있게 된다.
던(Dunn)등에게 하여된 1977. 1. 11자 미합중국 특허 제4,002,391호에는 또 다른 절연 치환 단자가 기재되어 있다. 미합중국 특허 제4,002,391호의 단자는 그들 사이에 슬로트를 형성하는 1조의 외팔보식 아암들을 포함한다. 슬로트는 협소 와이어 계합 상부 부분 및 확대된 베이스 부분을 포함한다. 단자의 외팔보식 아암들 중 하나에는 슬로트의 협소 상부 부분의 깊이를 따라 서로 축방향으로 격설된 1조의 스웨이지(swages)들이 구비되어 있다. 스웨이지들은 단자 내에 장착된 단선 가닥이 슬로트로부터 외측으로 또는 슬로트의 확대된 베이스 부분 내로 진동하는 것을 방지한다. 단자의 하나의 아암 상의 2개의 웨이지들은 도체 상에 발생되는 접촉 압력의 정도에 영향을 미치지 않는다. 상입의 정도를 제어하는 스웨이지를 갖는 단자가 미합중국 특허 제4,682,835호에 기재되어 있다.
선행 기술은 또한 요구되는 접촉 압력을 위해 접촉 아암들 상부를 크림핑하는 몇가지 절연 치환 단자들을 포함한다. 상기와 같은 단자들의 예들은 미합중국 특허 제4,159,156호 및 미합중국 특허 제4,288,918호에 기재되어 있다.
본 발명의 양수인에게 양도된 드첼레트에게 허여된 1985. 7. 9자 미합중국 특허 제4,527,852호에는 유효한 선행 기술의 치환 단자가 기재되어 있다. 미합중국 특허 제4,527,852호의 단자는 슬로트의 협소 절췌 부분내로 인도되는 1조의 대향된 절연 천공 갈고리들 내로 절연부를 포함하는 전선을 안내하는 안내부를 포함한다. 협소 절췌 부분은 그로부터 단자가 제조되게 되는 금속 재료의 평면으로부터 외측으로 연장되는 슬로트의 각각의 측면상의 돌출부들을 포함한다. 돌출부들은 절연부를 슬로트로부터 효과적으로 죄어 전기 연결의 질을 더욱 강화한다. 미합중국 특허 제4,527,852호에 기재된 단자는 많은 구조적 및 기능적인 장점들을 가지나, 다수의 매우 미세한 가닥들을 갖는 와이어 내의 가닥들의 재배열을 더욱 능동적으로 방지하는 단자를 제공해야할 필요가 있으며, 단자의 외팔보식 아암들에 의해 도체들 상에 인가되는 탄성 접촉력들을 더욱 증가시켜야 할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 다수의 미세한 가닥들을 갖는 와이어들을 사용하는데에 효과적인 절연 치환 단자를 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 단자의 외팔보식 아암들에 의해 도체들에 대해 강화된 접촉 압력을 제공하는 절연 치환 단자를 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 와이어의 도체들 상의 편향된 접촉 아암들의 저장된 에너지에 의존하는 절연 치환 단자를 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 와이어의 미세한 도체 가닥들에 대해 충분한 압력을 제공하여 가닥들을 변형시키고 가닥들의 단자에 대한 과도한 재배를 방지하는 절연 치환 단자를 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 삽입중에 슬로트 내의 와이어 가닥들의 아래로의 이동을 효과적으로 제한하는 접촉 슬로트를 포함하는 절연 치환 단자를 제공하여 단자 상의 전선에 의해 발생되는 삽입력들을 형성시켜 외팔보식 아암들의 개선된 편향 및 아암들과 전선 가닥들 사이의 증가된 탄성 접촉력들을 제공하기 위함이다.
본 발명의 베이스와 일체로 되어 있고 베이스로부터 연장되어 그들 사이에 슬로트를 형성하는 서로 격설된 1조의 아암들을 포함하는 절연 치환 단자에 관한 것이다. 아암들은 대향된 측면 연부들로 구성될 수 있는데 상기 연부들은 베이스로부터 격설되어 있고 자체의 상부에 절연부를 갖는 와이어의 폭과 동일하거나 약간 작은 거리로 격설되어 입구 통로를 형성한다.
슬로트의 입구 통로는 통로의 개방 단부를 향해 연장되는 1조의 절연 피어싱(piercing) 갈고리에서 종결된다. 절연 피어싱 갈고리들은 단자의 아암들 상에 각각 배설되어 있으나 입구 통로의 측벽면들로부터 내측으로 격설되어 있다. 각각의 절연 피어싱 갈고리와 입구 통로의 대응 측벽면 사이의 거리는 와이어 상의 절연부의 반경 방향 두께와 동일하거나 작다. 절연 피어싱 갈고리들은 종방향으로 연장되는 슬로트들에 의해 단자의 대응 아암들로부터 분리될 수 있다. 슬로트들은 절연 피어싱 갈고리들이 후술하는 바와 같이 단자 내에 잡힌(trapped) 와이어 상부로 접혀지는 것을 허여하여, 능동적인 보유를 강화시키며 와이어의 도체 가닥들에 대한 접촉 압력을 강화시킨다.
본 절연 치환 단자의 슬로트는 각각의 갈고리들 사이의 비절췌 가닥 보유 대역을 포함한다. 가닥 보유 대역의 폭은 전선 내의 도체 가닥들의 코어의 폭보다 작다. 따라서 가닥 보유 대역 내로의 가닥들의 삽입은 단자 아암들의 외측 방향의 플렉싱(flexing)과 가닥들의 재배열과의 조합을 필요로 하게 된다. 가닥 보유 대역의 길이는 가닥들의 총 횡간 단면적보다 크거나 같은 가닥 보유 면적을 이루도록 자체의 폭에 따라 설정되어 모든 가닥들이 가닥 보유 대역 내에 고정되게 한다.
가닥 보유 대역은 슬로트 내로 연장되는 1조의 비절췌 철형 팽출부들에서 종결되어 그 내부에 수축부를 형성한다. 팽출부들은 서로 접촉될 수 있거나 서로 약간 격설될 수 있다. 팽출부들은 코이닝(coining) 또는 스템핑에 의해 성형되어 단자 아암들의 금속 재료를 슬로트 내로 죈다. 팽출부들은 슬로트의 점진적으로 수렴하는 연부들에의해 형성되어 있다.
슬로트는 아암들 내의 2개의 팽출부들 밑으로 축방향 거리로 연장된다. 상기 거리는 각각의 아암에 대한 밴딩 모멘트의 길이를 최대로 하기 위해 단자에 대해 주어진 물리적인 제한들 내에서 가능한한 크게되어 있고, 슬로트의 폭보다 큰 거리로 팽출부 밑으로 연장된다.
조작시, 와이어는 입구 통로 내로 삽입되고 입구 통로의 평행 측벽면들에 의해 절연 피어싱 갈고리들을 향해 안내된다. 절연 피어싱 갈고리들은 도체 가닥들을 감싸고 있는 절연부를 통해 절췌되게 되고 상기 절연부를 변위시킨다. 그러나, 상대적인 치수들은 모든 가닥들을 2개의 절연 천공 갈고리들의 중간에 배설시킨다. 와이어가 슬로트 내로 계속해서 이동됨에 따라 가닥들은 재배열되게 되고 단자 아암들은 외측으로 플렉싱되게 된다. 와이어가 단자 내로 충분히 삽입되게 되면 가닥들은 슬로트 내의 내측으로 향한 비절췌 절형 팽출부들과 함께 접촉되게 된다. 팽출부들은 슬로트 내에 수축부를 효과적으로 형성시켜 와이어 가닥들의 더 이상의 아래로의 이동을 방지하여 외팔보식 아암들에 대해 삽입된 와이어에 의해 발생된 삽입력들을 증가시킨다. 팽출부들은 또한 와이어에 대한 캠들을 형성하여 슬로트의 바닥으로부터 격설된 위치에 대해 밀친다. 팽출부들의 테이퍼진 수렴 형태는 팽출부들 상의 가닥들의 높은 삽입력들을 나란한 힘들로 효과적으로 전환시키는데 외팔보식 아암들을 외측으로 변위 또는 편향시키고 다음에 가닥들에 대해서 및 가닥들의 내측으로 단자 아암들을 죄도록 저장된 에너지를 이용한다. 팽출부들에 대한 전선의 높은 삽입력들 및 이에 대응하여 생성된 단자 아암들의 내측 방향의 탄성 접촉력들은 와이어 상에 충분한 힘들을 생성시켜 그 내부의 가닥들을 변형시키고 가닥들 상에 플랫(flats)들을 형성시키게 된다. 슬로트의 바닥으로부터의 팽출부들의 상기 최대 거리는 아암들의 편향을 증가시키므로 외팔보식 아암들의 내측 방향의 탄성 응답이 증가하게 되고 와이어 상의 내측 방향의 접촉력들을 최대화시킨다. 전선의 하방향의 이동의 크기는 가닥들이 팽출부들 밑으로 심하게 이동하는 것을 방지하는 크기로 되어 있다.
와이어의 절연 치환 단자 내에 적합하게 착좌된 후에, 절연 천공 갈고리들은 자체의 각각의 단자 아암들로부터 회전되게 되고 와이어 가닥들의 상부 상으로 굴곡되어, 그 내부에 와이어를 능동적으로 보유시키고, 와이어 가닥들이 슬로트 내로부터 올라오는 것을 방지하며, 가닥들 상의 탄성 접촉력들을 더욱 강화시키고 유지시킨다.
외팔보식 아암들의 팽출부들은 아암들의 길이를 제한하는 환경들에서도 높은 나란한 탄성 접촉력들을 생성시킨다. 따라서, 본 단자는 지금까지는 절연 치환 단자들을 유효하게 배제하는 물리적으로 제한된 환경들에 대해서도 사용될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명은 상술한다.
제1도 내지 제4도에 본 발명의 절연 치환 단자(10)이 도시되어 있다. 단자(10)은 금속의 시이트 또는 스트립을 스템핑함으로써 성형되어 캐리어 스트립(12)에 각각 장착된 다수의 단자(10)들을 형성한다. 각각의 단자(10)은 일단부의 절연 치환 접속부 및 또다른 전기 요소와 결합되도록 되어 있는 타단부의 대응 접속부를 포함한다. 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 단자(10)은 수 핀(pin)부분(도시되지 않음)과 결합되도록 되어 있는 암 핀-수납 접속부(14) 및 대체로 동일하게 정렬된 1조의 대체로 평행한 절연 치환 접점(16) 및 (18)들로 구성된다. 절연 치환 접점(16) 및 (18)들은 판(19)를 연결시킴으로써 약 2.54mm(0.1in)정도 격설되어 유지되어 있다.
제3도 및 제4도에 더욱 상세히 도시된 바와 같이, 절연 치환 접점(16) 및 (18)들은 다수의 미세한 가닥들을 갖는 복선 와이어들에 대해 사용되도록 되어 있고, 높은 전류의 설비들에 대해서도 사용되도록 설계되어 있으며 와이어의 도체 가닥들에 대해 요구되는 높은 압력을 이룬다. 특히, 절연 치환 접점(16) 및 (18)들은 통상적으로 (16) 및 (18)들에 의해 천공 및 변위되어야 하는 두꺼운 절연부가 구비된 와이어들이 존재하게 되는 파우어 케이블들과 같은 높은 전류의 설비들에 대해서 사용되도록 되어 있다.
절연 치환 접점(16)은 공통 베이스(24)에서 결합되어 있는 대체로 평행한 서로 격설된 1조의 외팔보식 아암(20) 및 (22)들로 구성된다. 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들의 서로 격설된 형태는 그들 사이에 접촉 슬로트(26)을 형성된다. 또한, 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들은 계단으로 된 형태로 되어 있어 슬로트(26)의 길이를 따르는 특정 위치들에서 변화하는 폭들을 형성한다.
외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들의 자유 단부(30) 및 (32)들은 와이어 및 와이어 상부의 절연부를 슬로트(26) 내로 안내하는 내측으로 향하는 철형 호형 표면들을 각각 형성한다. 외팔보식 아암(20) 및 (22)들은 또한 자체의 상부에 절연부를 갖는 와이어의 직경보다 약간 작거나 대략 동일한 거리 a로 서로 격설되어 있는 대체로 직선형인 평행 연부(34) 및 (36)들로 구성된다. 호형 표면(30,32)들 및 평행 표면(34) 및 (36)들은 접점(16)을 갖는 와이어의 외경과 대략 동일한 거리 b로 종방향으로 연장되는 슬로트(26)에 대한 입구 통로를 각각 형성한다.
외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들은 또한 슬로트(26) 내로 죄어지는 와이어가 절연부를 통해 피어싱되도록 예리한 포인트들을 형성하는 절연 피어싱 갈고리(40) 및 (42)들로 구성된다. 특히, 절연 피어싱 갈고리(40)의 포인트는 외측으로 향하는 표면(44)와 교차하는 내측으로 향하는 표면(43)에 의해 형성된다. 마찬가지로, 절연 피어싱 갈고리(42)의 포인트는 외측으로 향하는 표면(46)과 교차하는 내측으로 향하는 표면(45)에 의해 형성된다. 절연 피어싱 갈고리(40) 및 (42)들의 표면(43) 내지 (46)들은 슬로트의 축에 대해 각도로 정렬되어 있다. 후술하는 바와 같이 내측으로 향하는 각도로 정렬된 표면(43) 및 (45)들은 도체의 가닥들을 슬로트(26) 내에 적합하게 위치시키는 안내부 역할을 하며, 외측으로 향하는 각도로 정렬된 표면(44) 및 (46)들은 와이어의 도체 가닥들을 자체의 완전히 착좌된 위치로 확실하게 보유시키는 도구로서의 역할을 한다. 제4도의 절연 피어싱 갈고리(40) 및 (42)들의 포인트들 사이의 거리 c는 접점(16) 내에 삽입되어야 하는 와이어 내의 전기 도체 가닥들의 다발의 직경보다 약간 크거나 대략 같다. 절연 피어싱 갈고리(40) 및 (42)들의 각각의 포인트들과 이와 관련된 평행 측벽면(34) 및 (36)들 사이의 거리 d는 와이어 상의 절연부의 반경 방향 두께보다 약간 작거나 대략 같다. 절연 피어싱 갈고리(40) 및 (42)들은 또한 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들의 각각의 연부(34) 및 (36)들과 대체로 동일선상에 있는 종방향으로 연장되는 슬리트(47) 및 (48)들에 의해 형성되다. 슬리트(47) 및 (48)들은 절연 피어싱 갈고리(40) 및 (42)들이 서로에 대해 죄어지기의 충분한 선형 거리로 연장되어 후술하는 바와 같이 와이어의 도체 가닥들을 슬로트 내에 유지시킨다.
외팔보식 접촉 이암(20) 및 (22)들은 대향된 평행 비절췌 도체 계합 표면(50) 및 (52)들을 각각 포함한다. 특히, 도체 계합 표면(50) 및 (52)들은 와이어 내의 전기 도체 가닥들의 다발의 직경보다 대체로 작은 거리 e로 서로 격설되어 있다. 도체 계합 표면(50) 및 (52)들은 각도로 정렬된 내측으로 향하는 표면(43) 및 (45)들로부터 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들 상의 각각의 내측으로 향하는 대체로 철형인 비절췌 팽출부(54) 및 (56)들까지 연장된다. 팽출부(54) 및 (56)들은 슬로트(26)의 바닥(58)로부터 격성되어 있다. 각각의 도체 계합 표면(50) 및 (52)들의 길이 f는 접점(1) 내에 계합되게 하는 도체 가닥들의 다발의 횡간 단면적을 초과하는 슬로트의 도체 가닥들의 다발의 횡간 단면적을 초과하는 슬로트의 도체 계합 부분에 대한 횡간 단면적을 형성하도록 폭 e에 대해 선택되어 있다. 또한, 표면(50) 및 (52)들의 길이 f는 각각의 외팔부식 접촉 아암(20) 및 (22)들 내의 슬리트(47) 및 (48)들의 길이를 초과한다.
팽출부(54) 및 (56)들은 평행한 도체 계합 표면(50) 및 (52)들로부터 연장되는 내측으로 수렴하는 비절췌표면(60) 및 (62)들로 구성된다. 표면(50) 및 (62)들의 수렴 형태는 후술하는 바와 같이, 슬로트(26) 내로 죄어진 와이어의 종방향 삽입력들을 외팔부식 접촉 아암(20) 및 (22)들 상의 나란한 힘들로 전환시키는 경사진 캐밍 효과를 형성한다. 팽출부(54) 및 (56)들은 슬로트(26)의 폭보다 협소하게 되어 있다. 특히, 팽출부(54) 및 (56)들 사이의 거리 g는 0.0 내지 0.2mm이다. 따라서, 대향된 팽출부(54) 및 (56)들은 서로 실제적으로 접촉된 상태에 있거나 약간 격설되게 된다. 팽출부(54) 및 (56)들은 프로그래시브 다이에 의해 전체의 절연 치환 단자 조립체(10)들을 스템핑함으로써 적어도 부분적으로 성형될 수 있다. 그러나, 상기와 같은 스템핑 작업들로써는, 팽출부(54) 및 (56)들 사이의 간격을 0.0mm에 접근시키기가 어렵다. 따라서, 적합한 실시예에서, 팽출부(54) 및 (56)들은 코이닝 작업에 의해 적어도 부분적으로 성형될 수 있는데 상기 작업은 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들의 적합한 위치들을 무디고, 약간 라운드된 또는 약간 포인트로 된 도구로 스템프하여 제6도에 도시된 바와 같이 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들의 국소적인 부분들을 변형시켜 팽출부(54) 및 (56)들을 형성하거나 또는 팽출부(54) 및 (56)들을 서로 근접하도록 죈다.
상술한 바와 같이, 팽출부(54) 및 (56)들은 와이어가 종결 처리에 의해 슬로트(26) 내로 밀려질 때 와이어 가닥들의 아래로의 이동을 방지하도록 슬로트(26) 내에 축소부를 형성한다. 팽출부(54) 및 (56)들의 수렴 표면(60) 및 (62)들은 슬로트(26) 내로 죄어진 도체들의 종방향 힘들을, 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들을 서로에 대해 외측으로 죄는 나란한 힘들로 전환시키는 캐밍 경사부들로서의 역할을 한다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 팽출부(54) 및 (56)들은 외팔부식 접촉 아암(20) 및 (22)들이, 도체로 구성되는 가닥들의 다발에 대해 저장된 에너지를 발생 및 유지시킬 수 있게 한다.
팽출부(54) 및 (56)들과 슬로트의 바닥(58) 사이에 배설된 슬로트(26)의 부분은 도체 계합 표면(50) 및 (52)들 사이의 거리와 대체로 동일한 폭 e를 형성한다. 부가해서, 팽출부(54) 및 (56)들은 종방향 거리 h로 의해 슬로트(58)의 바닥으로부터 격설되어 있다. 절연 치환 접점(16)은 슬로트(58)의 바닥과 팽출부(54) 및 (56)들 사이의 거리 h를 최대로 하도록 설계되어 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들의 편향을 최대로 하여 도체에 대한 증진된 탄성 접촉력들을 제공한다. 적합하게, 도면들에 도시된 바와 같이 치수 h는 슬로트의 폭 e보다 몇배가 더 크게 된다. 단자의 설계시, 치수 f 및 e들은 단자와 함께 사용되게 하는 와이어의 치수를 기초로 하여 선택되게 된다. 그러나, 치수 h는 전형적으로 단자에 대해 이용가능한 공간에 의해 결정되게 되고, 이용가능한 공간 내에서 최대로 되게 된다.
제5도 내지 8도는 복선(70)이 절연 치환 접점(16)과 함께 사용된 방법을 도시한다. 특히, 전선(70)은 호형 표면(30) 및 (32)들에 의해 슬로트(26)의 입구 통로 내로 안내되고 다음에 평행 입구 통로 표면(34) 및 (36)들 사이외 죄어져 접촉 아암(20) 및 (22)들의 외측 방향으로의 탄성 편향을 시작시킨다. 와이어(70)이 슬로트(26) 내로 계속 전진함에 따라 절연 천공 갈고리(40) 및 (42)들은 절연부(72)를 통해 피어싱되고 도체 가닥(74)들을 평행 비절췌 도체 계합 표면(50) 및 (52)들 사이의 슬로트(26)의 협소 부분 내로 죄게 된다. 상술한 바와 같이, 와이어(70)의 미세한 가닥(74)들은 평행한 도체 계합 표면(50) 및 (52)들 사이의 슬로트(26)의 부분으로 들어갈 때 약간 재배열되게 된다. 그러나, 종결 가공과 관련된 종결 블레이드에 의해 와이어(70)이 슬로트(26) 내로 아래로 계속 이동됨에 따라 가닥(74)들은 팽출부(54) 및 (56)들의 경사진 표면(60) 및 (62)들 내지 죄어지게 된다. 경사진 캐밍(60) 및 (62)들 상의 가닥(74)들 상의 하방향의 삽입력은 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들의 서로에 대해 외측으로 굽혀, 저장된 에너지를 탄성 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들에 도체 가닥(74)들에 대해 내측으로 향하는 힘들의 형태로 발생 및 유지시킨다. 도체 가닥(74)들 상의 상기 힘들은 삽입 작업에 의해 제공된 삽입력들과 함께 제7도에 잘 도시된 바와 같이 초기의 라운드 도체 가닥(74)들 상에 플랫들을 형성하기에 충분하다. 외팔보식 접촉 아암들에 의한 내측을 향하는 함들은 가닥(74)들이 재배열되는 것을 대체로 감소시킨다. 또한, 외팔부식 접촉 아암(20) 및 (22)들의 저장된 에너지에 의한 각각의 가닥(74)들 상의 플랫들의 발생은 가닥들의 재배열을 방지하게 되도록 가닥들의 횡간 단면 형상을 효과적으로 형성한다.
외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들의 팽출부(54) 및 (56)들은 도체 가닥(74)들의 팽출부(54,56)들과 바닥(58) 사이의 슬로트(26)의 부분 내로의 이동을 방지한다. 도체 가닥(74)들은 슬로트(26) 내로 더욱 전진시키기 위한 시도는 단지 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들에 의해 발생된 탄성의 나란한 힘들을 증가시키게 되며 전선(70)의 더 이상의 이동을 어렵게 만들게 된다. 외팔보식 아암(20) 및 (22)들에 의해 발생된 상기 나란한 힘들은 전선(70)을 도체 계합 표면(50) 및 (52)들 및 팽출부(54) 및 (56)들에 대한 자체의 적합한 위치 내로 유지시키기에 충분하게 된다. 그러나, 높은 진동과 같은 특정 환경들에서는, 와이어(70)을 절연 치환 접점(16) 내에 자체의 최적 위치에 보유시키는 것이 더욱 바람직할 수도 있다. 이는 제8도에 도시된 바와 같이 절연 피어싱 갈고리(40) 및 (42)들을 서로에 대해 죔으로써 이루어질 수 있다. 예컨대, 치수 a와 대체로 갖거나 작은 최대 치수를 갖는 대체로 V자형인 도구가 도구의 V자형 부분이 절연 천공 갈고리(40) 및 (42)들의 경사진 표면(44) 및 (46)들과 계합되도록 슬로트(26) 내로 죄어질 수 있다. V자형 공구와 절연 피어싱 갈고리(40) 및 (42)들 사이의 캐밍 작용은 절연 천공 갈고리(40) 및 (42)들을 종방향 슬로트(47) 및 (48)들에서 외팔보식 접촉 아암(20) 및 (22)들의 나머지로부터 회전시킨다. 따라서, 제8도에 잘 도시된 바와 같이, 도체 가닥(74)들은 변형된 절연 피어싱 갈고리(40) 및 (42)들과 팽출부(54) 및 (56)들 사이의 슬로트(26) 내로 능동적으로 보유되게 된다.
요약하면, 절연 치환 단자에는 그들 사이에 형성된 슬로트와 함께 공통 베이스에서 결합된 대체로 평행한 1조의 외팔보식 접촉 아암들이 구비되어 있다. 슬로트를 형성하는 외팔보식 접촉 아암들의 표면들은 슬로트의 길이를 따라 변화하는 폭 부분들을 형성하도록 효과적으로 계단식으로 되어 있다. 특히, 슬로트에 대한 입구는 호형 표면들에 의해 형성되어 와이어를 와이어의 직경과 대략 동일한 폭을 갖는 슬로트의 통로 내로 안내한다. 절연 피어싱 갈고리들은 슬로트의 입구 통로 부분의 베이스에서 각각의 외팔보식 접촉 아암들 상에 형성된다. 절연 피어싱 갈고리들은 입구 통로와 접하는 포인트들에서 종결되는데, 상기 포인트들은 와이어 내의 도체 가닥들의 다발의 직경과 대략 동일한 거리로 격설되어 있다. 절연 피어싱 갈고리들은 슬로트의 협소 가닥 계합 부분 내로 인도된다. 슬로트의 가닥 계합 부분의 길이 및 폭은 도체 가닥들의 전체의 다발이 그 내부에 수납될 수 있도록 선택된다. 외팔보식 접촉 아암들은, 각각 슬로트 내로 연장되고 가닥 계합부분의 베이스를 형성하는 팽출부로 구성된다. 팽출부들은 서로 접촉되게 하는 치수로 될 수 있고 그에 대해 와이어의 가닥들이 죄어지게 되어 경사진 캐밍 표면들을 포함한다. 팽출부들은 코이닝에 의해서 또는 단자의 초기 스템핑에 의해서 성형될 수 있다. 팽출부들과 바닥 사이의 거리는 높은 밴딩 모멘트 및 슬로트 내로 죄어진 도체 가닥들에 대한 내측으로 향하는 높은 저장 에너지를 이루도록 최대로 되어 있다. 절연 치환 갈고리들은 완전히 착좌된 와이어 상부로 죄어져 전기 도체 가닥들을 자체의 완전히 착좌된 위치로 보유시키게 된다.
특정의 적합한 실시예들에 대해 본 발명을 상술하였으나, 첨부된 특허 청구의 범위들에 규정된 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 여러 변경들이 이루어질 수 있다.

Claims (15)

  1. 복선 도체들을 갖는 와이어들용 절연 치환 단자에 있어서, 공통 베이스에 연결되어 있고 그들 사이에 슬로트를 형성하는 대체로 평행한 서로 격설된 1조의 외팔보식 접촉 아암들을 포함하는 적어도 하나의 절연 치환 접점, 상기 입구 통로 부분과 상기 베이스 사이의 절연 피어싱 부분들, 및 상기 절연 피어싱 부분과 상기 베이스 사이의 비절췌 도체 계합 부분으로 구성되되, 상기 외팔보식 접촉 아암들은 상기 베이스로부터 격설된 상기 외팔보식 접촉 아암들의 각각의 단부들에서 상기 슬로트에 대한 입구 통로 부분을 형성하도록 대체로 계단형으로 된 대향된 표면들을 가지며, 상기 슬로트의 상기 도체 계합 부분들은 상기 입구 통로 부분의 폭보다 작은 폭을 갖고 도체들의 설정된 횡간 단면적을 보유하기에 충분한 길이를 가지며, 상기 외팔보식 접촉 아암들은 상기 슬로트의 상기 도체 계합 부분과 상기 베이스 사이의 1조의 수렴 경사부들로 구성되되 상기 경사부들은 상기 슬로트의 상기 도체 계합 부분과 대체로 인접되어 있고 상기 베이스로부터 격설되어, 도체들의 상기 외팔보식 접촉 아암들과의 평행한 이동 및 상기 수렴 경사부들 내로의 이동이 상기 외팔보식 접촉 아암들을 서로에 대해 바이어스시키고 상기 도체들에 대한 저장 에너지를 발생시키는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경사부들이 상기 슬로트에 대한 0.0 내지 0.2mm의 최소 폭을 형성하는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 경사부들이 각각의 외팔보식 접촉 아암들로부터 서로를 향해 연장되는 팽출부들의 부분들을 형성하는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 경사부들과 상기 단자의 상기 베이스 사이의 상기 슬로트의 부분이 상기 경사부들에 의해 형성된 상기 슬로트의 최소 폭 부분보다 넓은 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 경사부들이 각각의 상기 접촉 아암의 부분들을 다른 접촉 아암을 향해 변위되도록 상기 외팔보식 접촉 아암들을 코이닝함으로써 성형되는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  6. 제5항에 있어서, 경사부들과 단자의 베이스 사이의 거리가 경사부들과 베이스 사이의 슬로트의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  7. 제1항에 있어서, 각각의 상기 외팔보식 접촉 아암의 절연 치환 부분이 적어도 2개의 교차하는 표면들에 의해 형성된 절연 치환 갈고리로 구성되는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 절연 치환 갈고리가 관련된 외팔보식 접촉 아암으로부터 부분적으로 분리될 수 있고, 다른 외팔보식 접촉 아암의 절연 치환 갈고리를 향해 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  9. 복선 도체들을 갖는 와이어들용 절연 치환 단자에 있어서, 공통 베이스에 연결되어 그들 사이에 슬로트를 형성하는 대체로 평행한 서로 격설될 1조의 외팔보식 접촉 아암들을 포함하는 적어도 하나의 절연 치환접점, 상기 입구 통로 부분과 상기 베이스 사이에 배설된 절연 피어싱 갈고리, 상기 절연 피어싱 갈고리들과 인접되어 있고 상기 절연 피어싱 갈고리와 상기 베이스 사이에 배설된 도체 계합 부분, 및 상기 도체 계합부분에 대체로 인접되어 배설되어 있어 상기 도체 계합 부분과 상기 베이스 사이에 있는 캐밍 경사부로 구성되되, 상기 외팔보식 접촉 아암들은 대체로 계단형으로 된 대향된 표면들을 가지며 각각의 상기 외팔보식 접촉 아암은 상기 베이스로부터 격설된 상기 아암의 단부들상의 접촉 통로 부분으로 구성되고, 상기 입구 통로 부분들은 상기 와이어의 횡간 단면 치수와 대체로 일치하는 거리로 격설되어 있으며, 각각의 상기 절연 피어싱 갈고리는 상기 베이스로부터 대체로 격설되어 있고, 상기 아암들의 상기 도체 계합 부분들은 상기 도체들의 횡간 치수보다 작은 거리로 격설되어 있으며, 캐밍 경사부들은 서로에 대해 수렴하도록 외팔보식 접촉 아암들 상에 배설되어 상기 슬로트 내에 수축부를 형성하여, 와이어가 상기 외팔보식 접촉 아암들 사이의 슬로트 내로 삽입될 때 자체의 도체들을 캐밍 경사부들과 함께 접촉시켜 상기 외팔보식 접촉 아암들을 서로로부터 바이어스 시키고 상기 슬로트의 상기 도체 계합 부분들 사이의 상기 도체들을 타이트하게 보유시키도록 저장 에너지를 생성시키는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  10. 제9항에 있어서, 상기 캐밍 경사부들이 상기 슬로트에 대한 0.0 내지 0.2mm의 최소 폭 수축부를 형성하는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  11. 제9항에 있어서, 상기 캐밍 경사부들이 와이어가 상기 단자 내로 삽입되기 전에는 접촉 관계로 있는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  12. 제9항에 있어서, 상기 경사부들이 상기 외팔보식 접촉 아암들이 코이닝된 부분들에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  13. 제9항에 있어서, 상기 절연 피어싱 갈고리들이 상기 베이스로부터 반대 방향으로 향하는 포인트들을 형성하도록 교차하는 1조의 절췌 연부들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  14. 제13항에 있어서, 각각의 상기 절연 피어싱 갈고리가 상기 아암들에 대해 대체로 평행하게 연장되는 슬리트에 의해 부분적으로 형성되며 상기 절연 피어싱 갈고리들은 각각의 외팔보식 접촉 아암들의 나머지로부터 부분적으로 분리될 수 있는 상기 캐밍 경사부들과 절연 피어싱 갈고리들 사이의 복선 도체와 계합되도록 서로를 향해 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
  15. 제9항에 있어서, 상기 캐밍 경사부들이 상기 외팔보식 접촉 아암들의 상기 도체 계합 부분들 사이의 거리보다 대체로 큰 거리로 상기 베이스로부터 격설되어 있는 것을 특징으로 하는 절연 치환 단자.
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