KR101257625B1 - 다중 위치 커넥터 - Google Patents

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KR101257625B1
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존 마크 마이어
존 웨슬리 홀
헐리 체스터 몰
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타이코 일렉트로닉스 코포레이션
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Abstract

커넥터 단자(500)는, 제 1 섹션(515), 곡선부(520), 및 제 2 섹션(525)을 정의하는 복수의 스트랩(521)을 포함하는 주 본체(512); 커넥터 단자의 제 1 섹션(515)의 일 단부에 접속되고 커넥터 단자(500)를 하우징(105) 내에 고정하도록 구성된 유지부(510)를 포함한다. 솔더 테일(505)은 유지부(510)에 접속된다. 스트랩(521)은 커넥터 단자(500)의 제 1 섹션(515)과 곡선부(520)에서 제 1 거리에 의해 분리된다. 스트랩(521)은 커넥터 단자(500)의 컨택트 영역(530)을 정의하도록 커넥터 단자(500)의 제 2 섹션(525)에서 서로를 향하여 제 1 거리보다 짧은 거리로 경사진다. 커넥터 단자의 컨택트 영역(530)이 커넥터 단자(500)의 제 2 섹션(525)에서 복수의 스트랩에 의해 정의된 면 내에서 측면 이동하는 경우, 컨택트 영역(530)에서의 스트랩(521) 사이의 거리가 실질적으로 동일하게 유지된다.

Description

다중 위치 커넥터{MULTI-POSITION CONNECTOR}
본 발명은 일반적으로 전기 커넥터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 연료 전지와 함께 사용되는 다중 위치 커넥터에 관한 것이다.
에너지 비용이 급증함에 따라, 대체 연료원을 찾고자 하는 연구가 시작되었다. 대부분의 사람들은 연료 펌프의 연료 가격이 높다는 것을 느끼고 있다. 예를 들어, 근년에, 석유 가격은 두 배로 되었으며, 일부 지역에서는 심지어 세 배로 되었다.
높은 연료 가격에 대처하기 위해, 자동차 제조사들은 기술의 다양한 조합을 이용하여 연료 효율을 개선한 차량들을 개발해 왔다. 예를 들어, 많은 자동차 제조사들은 하이브리드 차량들을 생산한다. 이러한 하이브리드 차량들은 전기와 가스의 조합을 이용하여 차량에 전력을 공급함으로써 더욱 높은 평균 연료 효율을 얻는다. 다른 차량들은 전기로만 동작하도록 적응되고 있다. 이러한 차량들은 통상적으로 전기 모터에 전력을 공급하는 비싼 배터리들의 어레이를 사용한다.
개발되고 있는 다른 기술은 연료 전지를 사용하는 것이다. 연료 전지의 명칭은 연료 전지가 배터리 전지와 같이 전기를 생산한다는 사실에서 도출된다. 그러나, 연료 전지는, 배터리와는 달리, 수소와 같은 연료로부터 에너지를 도출한다. 일단 연료 전지의 에너지가 고갈되면, 수소를 연료 전지에 추가하여 연료 전지를 충전할 수 있다.
통상적으로는, 연료 전지들의 스택 또는 함께 적층된 연료 전지 판들을 사용하여 차량에서 필요로 하는 에너지 양을 생산하는 것이 필요하다. 연료 전지에서는, 각 연료 전지 판에 대한 전기적 접속이 필요하다. 그러나, 연료 전지에서는 연료 전지 판들 사이의 거리의 변동성이 비교적 크다는 문제가 있다. 결국, 현재의 연료 전지 스택에서는 판마다 개별적인 커넥터가 필요하다. 이는 다중 위치 유형의 커넥터를 사용할 수 없게 하여, 연료 전지에 대한 전기적 접속이 더욱 복잡해지고 고 비용으로 되게 한다.
해결책은 본 명세서에서 설명하는 단자를 갖는 커넥터 조립체를 제공하는 것으로서, 상기 단자는 제 1 섹션, 곡선부, 및 제 2 섹션을 정의하는 복수의 스트랩을 포함한다. 제 1 섹션에서, 복수의 스트랩은 거리에 의해 분리되고, 서로 실질적으로 평행하게 연장된다. 제 2 섹션에서, 복수의 스트랩은 컨택트 영역을 정의하고, 단자의 컨택트 단부에서 연결될 수 있다. 유지부는 커넥터 단자의 제 1 섹션의 일 단부에 접속되고, 단자를 하우징에 고정하도록 구성된다. 솔더 테일(solder tail)은 유지부에 접속된다. 컨택트 영역에서의 스트랩 사이의 거리는, 커넥터 단자의 제 2 섹션에서의 복수의 스트랩에 의해 정의되는 면 내에서 커넥터 단자의 컨택트 영역이 측면으로 이동하는 경우 실질적으로 동일하게 유지된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 예를 들어 설명한다.
도 1a는 부품을 인쇄 회로 기판에 결합하기 위한 커넥터 조립체의 상부 사시도이다;
도 1b는 도 1a의 커넥터 조립체의 하부 사시도이다;
도 2는 도 1a의 커넥터 조립체에 삽입될 수 있는 예시적인 부품의 측면도이다;
도 3a는 정렬 핀의 확대도이다;
도 3b와 도 3c는 회로 기판의 개구부에 삽입된 정렬 핀을 도시한다;
도 3d는 회로 기판의 개구부에 삽입된 크러시 리브(crush rib)를 갖는 정렬 핀을 도시한다;
도 4a와 도 4b는 커넥터 조립체의 하우징의 슬롯의 내부 상세를 도시하는 단면도이다;
도 4c, 4d, 4e는 슬롯의 좌측, 중간, 우측을 향하여 위치하는 부품 판을 도시한다;
도 5a는 도 1의 커넥터 조립체와 함께 사용될 수 있는 단자의 사시도이다;
도 5b는 도 5a에 도시되는 단자의 측면도이다;
도 5c는 도 5a에 도시되는 단자의 정면도이다;
도 6은 도 1의 커넥터 조립체와 함께 사용될 수 있는 잠금 부재의 사시도이다;
도 7a는 삽입된 잠금 부재가 개방 상태에 있는 하우징의 내부 영역의 단면도이다;
도 7b는 삽입된 잠금 부재가 잠금 상태에 있는 하우징의 내부 영역의 단면도이다; 그리고
도 8은 커넥터 조립체의 동작을 도시하는 흐름도이다.
후술하는 실시예들은 부품의 판들 사이의 이격에 있어서 높은 변동성을 나타내는 부품에 견고하게 전기적으로 접속하는 커넥터 조립체를 설명한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 본 명세서에서 설명하는 바와 같이, 커넥터 조립체는 전술한 바와 같이 함께 적층된 연료 전지 판들의 그룹을 포함하는 연료 전지에 견고하게 전기적으로 접속될 수 있다. 판들 사이의 거리 변동성은 클 수 있다. 커넥터 조립체의 단자들은, 연료 전지 판들이 삽입되는 커넥터 조립체의 하우징의 슬롯들 내에서의 단자의 컨택트 영역의 측면 이동이 가능하도록 적응된다. 슬롯의 폭은, 판들의 각 거리 사이의 임의의 허용오차의 증가(buildup)가 균일하게 분포하도록 하우징의 단부를 향하여 증가할 수 있고 하우징의 중심을 향하여 감소할 수 있다. 부품이 커넥터에 적절히 삽입되는 것을 보장하도록 잠금 부재를 제공할 수 있다.
도 1a와 도 1b는 각각 부품을 인쇄 회로 기판에 결합하기 위한 커넥터 조립체(100)의 상부 및 하부 사시도이다. 도 2는 도 1의 커넥터에 삽입될 수 있는 예시적인 부품의 측면도이다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 부품(200)은 판(205)들을 포함한다. 각 판(205)은 일 단부에서 탭(210)을 포함할 수 있다. 탭(210)은 판으로부터 도 1의 커넥터 조립체(100)와 같은, 커넥터 상의 단자로 전기 에너지를 전달하도록 적응된 전기적 컨택트이다. 각 탭(210)의 두께는 각 판의 두께보다 클 수 있다. 각 판(205)은 공칭 거리(W; 212) ± 허용오차 값(tol; 215)과 동일한 거리에 의해 분리될 수 있다. 예를 들어, 판들 사이의 공칭 거리(W; 212)는 5mm일 수 있고, 허용오차 값(215)은 1mm일 수 있다. 5개의 판이 도시된 도 2의 예에서, 최외측 판과 중심 판 사이의 거리는 8mm 내지 12mm 범위에 있을 수 있다.
다시 도 1a와 도 1b를 참조하면, 예시적인 일 실시예에서, 커넥터 조립체(100)는 하우징(105), 복수의 단자(500), 및 잠금 부재(600)를 포함한다. 하우징(105)은 상부측(102)에 정의된 슬롯들(110)의 그룹을 포함한다. 개별적인 각 슬롯(110)은, 도 2에 도시되는 판(205) 상의 탭(210)과 같은, 부품의 개별적인 판의 일부를 수용하도록 적응될 수 있다. 슬롯들(110) 내에는 단자(500)들이 배치된다. 단자(500)들은 부품 판들 상의 탭들과 전기적으로 접하도록 구성된다. 일부 실시예에서는, 각 슬롯 내에 두 개의 단자가 배치될 수 있다. 그러나, 슬롯들은 3 개 이상의 단자, 1 개의 단자 또는 0 개의 단자를 수용하도록 구성될 수 있다.
도 1b에 도시되는 바와 같이, 하우징(105)의 하면(104)은 하우징(105)의 양측 상에 솔더 클립(solder clip; 120)을 포함한다. 솔더 클립(120)은, 솔더 패드(도시하지 않음)를 통해 또는 예를 들어 리플로우 공정을 통해, 커넥터 조립체(100)가 인쇄 회로 기판에 솔더링되게 할 수 있다. 또한, 하면(104)의 주변 가장자리를 따라 설치된 한 쌍의 정렬 리브(124)가 도시되어 있다. 솔더 클립(120)과 정렬 리브(124)의 일 형태가, 미국 특허번호 제7,086,872호, 제7,086,913호 및 제7,044,812호에 더욱 상세히 개시되어 있으며, 이러한 문헌 모두는 본 명세서에 참고로서 통합된다.
여러 개의 개구부(122)는 단자를 수용하도록 하우징(105)의 하면(104)에 정의된다. 단자의 솔더 테일(113)은 개구부(122) 밖으로 연장된 것으로 도시되어 있다.
잠금 개구부(도시하지 않음)는 잠금 부재(600)를 수용하도록 커넥터 조립체(100)의 하면(104)에 정의될 수 있다. 잠금 부재(600)를 이용하여 부품을 커넥터 조립체(100) 내에 고정할 수 있다. 잠금 부재(600)를 더욱 상세히 후술한다.
제 1 정렬 핀(300)과 제 2 정렬 핀(301)은 도시되는 바와 같이 하우징(105)의 하면(104)으로부터 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 크러시 리브는 도 3a에 도시되는 바와 같이 정렬 핀들(300, 301) 중 하나로부터 연장될 수 있다.
도 3a는 크러시 리브(305)를 갖는 정렬 핀(300)의 확대도이다. 정렬 핀(300)은 도 1b에 도시되는 제 1 정렬 핀(300)에 대응할 수 있다. 도 3a에 도시되는 바와 같이, 정렬 핀(300)의 팁(310)은 커넥터 조립체를 인쇄 회로 기판 상에 쉽게 정렬하고 삽입할 수 있도록 테이퍼(taper) 형상으로 될 수 있다. 크러시 리브(305)는 정렬 핀(300)의 외면 상에 배치될 수 있다. 크러시 리브(305)는 하우징의 길이 방향 축을 따라 위치할 수 있다. 즉, 길이 방향 축은 하우징의 모든 슬롯들을 통해 이어진다. 크러시 리브(300)의 상단(305a)은 정렬 핀(300)이 쉽게 삽입될 수 있도록 테이퍼 형상으로 될 수 있다. 크러시 리브(305)의 두께는 크러시 리브(305)의 중간 부분(305b)을 향하여 점진적으로 증가할 수 있다. 크러시 리브(305)의 외면 중 중간 부분(305b)부터 정렬 핀(300)의 크러시 리브(305)의 반대측 측면까지 측정되는 두께(D)는, 정렬 핀(300)을 수용하는 회로 기판의 개구부에 정렬 핀이 삽입되는 경우 정렬 핀(300)이 가압되게 하는 크기를 가질 수 있다.
동작시, 커넥터 조립체를 회로 기판(302) 상에 배치하는 경우, 도 3b와 도 3c에 도시되는 바와 같이, 하우징의 정렬 핀(300)이 회로 기판(302)의 상보(complementary) 개구부(315)에 삽입될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 개구부(315)의 직경은 정렬 핀(300)의 직경보다 약간 클 수 있다. 이에 따라, 정렬 핀(300)의 위치가 회로 기판(302)의 개구부(315) 내에서 변동될 수 있기 때문에, 커넥터의 위치 설정이 덜 정밀해질 수 있다. 예를 들어, 정렬 핀(300)은 도 3b에 도시되는 바와 같이 개구부(315)의 좌측 또는 도 3c에 도시되는 바와 같이 개구부(315)의 우측을 가압할 수 있다. 이에 따라, 커넥터 조립체의 위치가 변동하고, 이는 도 2의 부품과 같은 부품과 함께 사용시 문제를 야기할 수 있다. 전술한 바와 같이, 부품의 판들 사이의 거리는 가변될 수 있다. 회로 기판(304)의 개구부의 직경은 정렬 핀(300)의 직경보다 클 수 있기 때문에, 추가 변동이 야기될 수 있다.
그러나, 도 3d에 도시되는 바와 같이, 정렬 핀들(300) 중 하나의 정렬 핀 상에 크러시 리브(305)가 포함되면, 도시되는 바와 같이 그 하나의 정렬 핀(300)은 개구부(315)에서 크러시 리브(305)의 반대측에 있는 측면을 가압하게 된다. 다시 말하면, 크러시 리브(305)는 개구부(315)의 정렬 핀(300)을 일관되게 정렬한다. 이에 따라, 커넥터의 위치 설정 정밀도가 개선되고, 이는 커넥터에 삽입될 수 있는 부품에 연관된 허용오차가 문제되는 경우 중요할 수 있다. 크기가 약간 다른 개구부들을 수용하기 위해, 크러시 리브(305)는 충분히 작게 제조되거나 삽입시 변형되도록 유연한 재료로 제조될 수 있다.
도 4a와 도 4b는 슬롯들(410a 내지 410e)의 내부 상세를 도시하는 커넥터 하우징(105)의 단면도이다. 도 4a에 도시되는 바와 같이, 각각의 슬롯들(410a 내지 410e)은 제 1 내면(403a) 및 제 1 내면(403a)에 대향하는 제 2 내면(403b)을 포함한다. 슬롯들(410a 내지 410e)의 각각은 L 축 방향으로의 길이, A 축 방향으로의 깊이, 및 W 축 방향으로의 폭을 갖는다. 연료 전지판과 같은, 부품 판은 "A" 축 방향으로 삽입되어 부품 판이 "L" 축을 따라 슬롯 내에 배치된다.
슬롯 폭은, 각가의 슬롯들(410a 내지 410e)의 제 1 내면(403a)과 제 2 내면(403b) 사이의 거리(D0, D1, D2 등)이며, 슬롯들의 그룹 내의 슬롯의 상대 위치에 기초하여 가변될 수 있다. 예를 들어, 제 1 슬롯(410d)의 폭(D1)은 중간 슬롯(410c)의 폭(D0)보다 클 수 있다. 제 2 슬롯(410e)의 폭(D2)은 제 1 슬롯(410d)의 폭보다 클 수 있다. 중간 슬롯(410c)의 폭은 모든 슬롯들 중에서 가장 작을 수 있다. 중간 슬롯(410c)의 타측 상의 슬롯들은 제 1 및 제 2 슬롯(410d, 410e)의 폭을 반영하는 폭을 가질 수 있다. 이는 도 2에서 설명한 부품 판과 같은, 부품 판에 의해 나타나는 허용오차의 증가를 균일하게 분포시킬 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 중심 판과 중심 판으로부터 바로 인접하는 좌측 또는 우측의 판 사이의 공칭 거리는 W일 수 있다. 중심 판과 최좌측 또는 최우측 판 사이의 공칭 거리는 2W일수 있다. 그러나, 허용오차를 고려하면, 중심 판과 중심 판으로부터 바로 인접하는 좌측 또는 우측의 판 사이의 거리는 ±2Tol만큼 가변될 수 있다. 중심 판과 최좌측 또는 최우측 판 사이의 거리는 ±2Tol 사이의 범위에 속할 수 있다. 다시 말하면, 소정의 판의 변동성은 그 소정의 판이 중심 판으로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 의존한다. 이러한 변동을 수용하기 위해, 각 슬롯의 폭은 판 이격에 있어서의 이러한 변동을 수용하는 크기를 가질 수 있다. 더욱 상세히 후술하는 바와 같이, 단자들은 커넥터가 부품에 장착될 때 각 판을 위한 전기적 컨택트를 제공하도록 각 슬롯에 장착된다.
후술하는 두 개의 단자(500)는 각 슬롯(410d, 410e)에 장착될 수 있다. 하나 이상의 채널(415)은 도 4a와 도 4b에 도시되는 바와 같이, 각 슬롯(410a 내지 410e)의 각 표면(403a, 403b)에 정의될 수 있고, "A" 축 방향으로 연장될 수 있다. 각 채널(415)은 단자(500)의 제 1 섹션(515)을 수용하도록 구성된다. 단자의 제 2 섹션(525)은 슬롯들(410a 내지 410e)을 정의하는 제 1 표면(403a)과 제 2 표면(403b) 사이에서 실질적으로 가운데에 위치할 수 있다. 제 2 섹션(525)은, 제 2 섹션(525)이 슬롯의 좌측, 중심, 및 우측을 향하여 각각 위치하고 있는, 도 4c, 도 4d, 도 4e에서 도시되는 같이, 부품이 삽입되면, "W" 축을 따라 제 1 표면(403a)과 제 2 표면(403b) 사이에서 측면으로 이동하도록 구성된다. 이러한 이동에 의해, 도 2의 부품과 같이, 판들 사이의 거리에 있어서 변동성이 있는 부품이 삽입될 수 있다.
가이드(guide; 420)는 각 표면(403a, 403b)의 상부 가장자리 상에 배치될 수 있다. 가이드(420)는 부품이 커넥터 조립체(100) 내로 슬라이딩되게 할 수 있다. 가이드(420)는 부품이 슬롯(410a 내지 410e)에 삽입될 때 단자의 제 1 섹션(515)의 손상을 방지하도록 적응될 수 있다. 가이드(420)의 프로파일은 챔퍼(chamfer) 또는 반경 또는 기타 프로파일에 대응할 수 있다.
유지 범프(425)는, 도 4a와 도 4b에 도시되는 바와 같이, 각 채널(415)의 상부 근처에 배치될 수 있다. 하우징의 단자(500)의 곡선부(520)는 유지 범프(425)의 바로 위에 위치할 수 있다. 챔퍼 또는 반경과 같은, 램프(ramp; 425a)는 유지 범프(425)의 하면 상에 배치될 수 있다. 램프(425a)는 단자(500)가 하우징(105) 내에 슬라이딩 삽입되고 고정되게 할 수 있다. 예를 들어, 단자(500)의 삽입 동안, 램프(425a)는 단자(500)의 곡선부(520)가 유지 범프(425) 위로 슬라이딩되게 할 수 있다. 유지 범프(425)의 상면은, 단자(500)의 곡선부(520)가 아래로 슬라이딩되어 유지 범프(425)를 벗어나는 것을 방지하는 형상을 가질 수 있다. 유지 범프(425)는, 단자(500)의 곡선부(520) 아래에 위치하기 때문에, 부품 삽입 동안 단자(500)의 변형 또는 킹킹(kinking)을 방지하는 데 일조할 수 있다.
도 4b에 도시되는 바와 같이, 유지면(430)은 도시되는 바와 같이 개구부에 배치될 수 있다. 하우징의 단자(500)의 컨택트 단부(500c)는 유지면(430)의 바로 위에 위치할 수 있다. 유지면(430)은 테이퍼형 영역(430a) 및 평평한 영역(430b)을 포함할 수 있다. 테이퍼형 영역(430a)의 프로파일은 챔퍼, 반경, 또는 기타 프로파일일 수 있다. 테이퍼형 영역(430a)은 단자의 컨택트 단부(500c)가 유지면(430) 위로 상승하여 평평한 영역(430b) 상으로 이동하게 할 수 있고, 이는 하우징(105)의 하부에 정의된 개구부에 단자(500)를 더 고정할 수 있다.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 각각 도 1a의 커넥터 조립체(100)와 함께 사용될 수 있는 단자(500)의 사시도, 측면도, 및 정면도이다. 단자(500)는 주 본체(512), 유지부(510) 및 솔더 테일(505)을 포함한다.
솔더 테일(505)은 인쇄 회로 기판과의 전기적 통신이 가능하도록 인쇄 회로 기판에 솔더링될 수 있다. 유지부(510)는 단자(500)의 제 1 단부에서 정의될 수 있다. 유지부(510)는 커넥터 하우징(105)(도 1)의 하면(104)의 개구부(122)(도 1)의 단자(500)를 고정하도록 사용된다. 유지부(510)는 홈이 있는 표면(510a)을 포함할 수 있다.
주 본체(512)는, 제 1 섹션(515), 곡선부(520), 및 제 2 섹션(525)을 정의하는, 유지부(510)로부터 컨택트 단부(500c)로 연장되는 복수의 스트랩(521)을 포함한다. 제 1 섹션(515), 곡선부(520), 및 제 2 섹션(525)은 일반적으로 U 형상 또는 기타 형상을 정의할 수 있다. 제 1 섹션(515)은 유지부(510)로부터 연장된다. 제 1 섹션(515)에서, 스트랩(521)은, 일반적으로 슬롯들(410a 내지 410e)의 제 1 및 제 2 내면(403a, 403b)에 의해 정의된 슬롯들(410a 내지 410e)의 폭과 동일한 거리에 의해 W 방향으로 분리될 수 있다. 스트랩(521)은 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 제 1 섹션(515)과 제 2 섹션(525)은 일반적으로 채널(415)의 길이와 동일한 거리에 의해 L 방향으로 분리된다.
제 2 섹션(525)에서, 스트랩(521)은 도시되는 바와 같이 컨택트 영역(530)을 정의하도록 서로를 향하여 경사진다. 컨택트 영역(530)에서, 스트랩(521) 사이의 거리는, 컨택트 영역(530)이 커넥터에 삽입된 부품의 탭과의 견고한 전기적 접속을 제공하도록 좁아질 수 있다. 예를 들어, 컨택트 영역(530)에서의 스트랩(521) 사이의 거리는 도 2의 부품(200)의 탭(210)의 폭보다 작을 수 있다. 컨택트 영역(530)의 형상에 의해, 컨택트 영역(530)에서 스트랩(521)에 의해 탭에 대하여 탄성력을 가할 수 있다. 스트랩(521)은 곡선부(520)의 반대측인 제 2 섹션(525)의 단부에 있는 컨택트 단부(500c)에서 연결된다.
슬롯 폭과 단자(500) 형상의 조합에 의해, 슬롯(410a 내지 410e)(도 4)의 제 1 및 제 2 내면(403a, 403b)(도 4a) 사이에서 제 2 섹션(525)의 측면 이동이 가능하다. 다시 말하면, 각 스트랩의 제 2 섹션(525)의 컨택트 영역(530)은 부품 판이 삽입될 때 제 1 및 제 2 내면(403a, 403b) 사이의 영역에서 이동할 수 있으며, 부품 판과의 견고한 전기적 접속을 여전히 제공할 수 있다. 이러한 이동에 의해, 연료 전지 판들과 같은, 부품 판들 사이의 거리에 있어서 변동이 있는 부품들이 삽입가능하다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 부품의 외측 판과 중심 판 사이의 거리는 8mm 내지 12mm 범위에 있을 수 있다. 단자(500)의 제 2 섹션(525)은 이러한 변동을 보상하고 부품에 대한 견고한 접속을 제공하도록 슬롯들 내에서 측면 이동할 수 있다.
도 6은 도 1의 커넥터 조립체(100)와 함께 사용될 수 있는 잠금 부재(600)의 사시도이다. 잠금 부재(600)는 커넥터 하우징(105)의 하면(104)에서 도 1b에서 전술한 개구부와 같이 커넥터 하우징(105)의 개구부에 삽입되도록 적응된다. 잠금 부재(600)는 한 쌍의 내부 핑거(605), 한 쌍의 외부 핑거(610), 및 점검 핀(615)을 포함한다. 한 쌍의 외부 핑거(610)에는, 한 쌍의 제 1 및 제 2 유지 범프(625, 620)가 포함되어 있다. 점검 핀(615)은, 도 7a와 도 7b에 도시되는 바와 같이, 잠금 부재(600)의 하면으로부터 연장되며, 회로 기판의 개구부를 관통하여 연장되도록 적응된다. 점검 핀(615)은 잠금 부재(600)가 잠금 상태에 있는지 또는 잠금 해제 상태에 있는지를 가시적으로 결정하게 할 수 있는 마크 또는 자국(indentation; 615a)을 포함할 수도 있다.
도 7a와 도 7b는 삽입된 잠금 부재(600)가 각각 개방 상태와 폐쇄 상태에 있음을 도시하는 하우징(105)의 내부 영역(700)의 단면도이다.
도 7a를 참조하면, 적어도 하나의 슬롯(410a 내지 410e)의 제 1 내면(403a)과 제 2 내면(403b)은 적어도 하나의 가요성 래치(705)를 포함한다. 가요성 래치(705)는 가요성 아암(arm; 706) 및 가요성 아암(706)으로부터 제 1 내면(403a)과 제 2 내면(403b)으로부터의 슬롯(410a 내지 410e) 내로 연장되는 돌출부(707)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 돌출부들(707)은 일반적으로 서로 대향하여 위치한다. 돌출부들 사이의 거리는 부품 판(205)의 두께보다 클 수 있지만, 부품 판(205)의 탭(210)의 두께보다 작을 수 있다. 채널(710)은 각 가요성 아암(706)에 인접하는 하우징(105)에 형성된다.
미리 잠금 상태에서는, 잠금 부재는 하우징의 개구부에 삽입되어 미리 잠금 위치에서 유지된다. 잠금 부재(600) 상의 내부 핑거(605)(도 6)는, 가요성 아암에 인접하는 채널(710)이 자유롭게 이동할 수 있도록 래치(705) 아래의 채널(710)에 배치된다. 이는 부품 삽입 동안 래치(705)가 이동하게 할 수 있다. 예를 들어, 부품을 삽입하는 경우, 래치(705)는 부품 판(205)의 탭(210)이 래치들(705) 사이의 공간을 관통하면 래치(705) 뒤의 채널(710) 내로 이동할 수 있다.
미리 잠금 상태에서는, 도시되는 바와 같이 잠금 부재(600) 상의 한 쌍의 제 1 유지 범프(625)(도 6)가 하우징(105)의 한 쌍의 제 1 유지면(715) 상에 위치할 수 있도록 잠금 부재를 삽입한다. 이는, 커넥터 조립체(100)(도 1)를 다룰 때 잠금 부재(600)가 하우징(105)으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 유지 범프(625)는, 또한, 출하 동안 또는 커넥터 조립체(100)가 인쇄 회로 기판 상에 배치될 때까지 잠금 부재(600)가 하우징(105)으로부터 이탈하는 것을 방지한다.
래치(705)는, 또한, 부품이 하우징(105)에 완전히 로딩되지 않았거나 부분적으로 로딩되었다면 잠금 부재(600)의 삽입을 방지한다. 중간 상태에서는, 부품 탭들(210)은 래치들(705) 사이에 위치하며, 단자(500)(도 5a)의 컨택트 영역(530)(도 5a)에 완전히 삽입되지 않는다. 탭들(210)이 이 위치에 있는 경우, 래치들 중 하나 이상은 래치들(705) 뒤에 배치된 채널(들)(710) 내로 가압된다. 이는 잠금 부재(600)의 삽입을 방지하며, 이에 따라 커넥터 조립체를 잠금 상태에 두는 것을 방지한다.
도 7b에 도시되는 바와 같이, 잠금 상태에서, 부품 탭들(210)은 단자(500)(도 5a)의 컨택트 영역(530)(도 5a)에 완전히 삽입되고, 잠금 부재(600)의 핑거들(605)(도 6)은 래치들(705) 뒤의 채널들(710)에 슬라이딩 삽입된다. 이는 래치들(705)이 채널들(710) 내로 이동하는 것을 방지한다. 따라서, 탭들(210)의 두께가 래치들 사이의 거리보다 크기 때문에, 부품이 커넥터 조립체로부터 이탈하는 것을 방지한다. 예를 들어, 잠금 상태에서는, 커넥터가 잠금 상태에 있는 경우 조작자가 부품을 커넥터 조립체로부터 분리할 수 없다.
잠금 상태에서, 잠금 부재(600) 상의 한 쌍의 제 2 유지 범프(620)(도 6)는 도시되는 바와 같이 커넥터 상의 한 쌍의 제 2 유지면(720) 상에 위치할 수 있다. 이는 잠금 부재(600)를 잠금 상태로 고정시킬 수 있다.
부품이 개방 상태에 있는지 또는 잠금 상태에 있는지는, 잠금 부재(600)의 점검 핀(615)을 가시적으로 점검함으로써 결정할 수 있다. 예를 들어, 조작자는, 점검 핀(615)이 관통하는 회로 기판 상의 개구부에 대하여 점검 핀(615)이 얼마나 떨어져 삽입되는지를 결정함으로써, 커넥터가 개방되어 있거나 잠겨져 있는지를 구별할 수 있다. 이러한 결정이 가능하도록, 점검 핀(615)은 기준점으로서 사용될 수 있는 마크 또는 자국(615a)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 개방 상태에서, 마크 또는 자국(615a)은 도 7a에 도시되는 바와 같이 충분히 가시적일 수 있다. 잠금 상태에서, 마크 또는 자국(615a)은 도 7b에 도시되는 바와 같이 부분적으로 가시적일 수 있거나 전혀 가시적이지 않을 수 있다.
이러한 방식의 한 가지 장점은, 부품이 커넥터의 단자에 완전히 삽입되었음을 조작자 또는 기계가 검증하게 할 수 있다는 점이다. 이에 따라, 부품과 단자 사이의 양호한 컨택트를 보증한다. 이는, 특히 부품으로부터 단자로 흐르는 전류량이 비교적 많을 경우에 중요할 수 있다. 이러한 상황 하에서는, 컨택트 포인트에서의 전력 소비가 매우 높을 수 있고 커넥터를 손상시킬 수 있다.
도 8은 도 1의 커넥터 조립체(100)와 같은, 커넥터의 동작을 도시하는 흐름도이다. 블록(800)에서는, 하우징을 배치할 수 있다. 하우징은 도 1a에서 설명한 하우징(105)에 대응할 수 있다.
블록(805)에서는, 하나 이상의 단자를 하우징에 삽입할 수 있다. 각 단자는 도 5의 단자(500)에 대응할 수 있다.
블록(807)에서는, 잠금 부재를 하우징에 삽입할 수 있다. 잠금 부재는 도 6의 잠금 부재(600)에 대응할 수 있다.
블록(810)에서는, 단자들을 하우징에 삽입한 후 커넥터 조립체를 회로 기판에 고정할 수 있다. 예를 들어, 커넥터 조립체는 리플로우 공정을 통해 회로 기판에 솔더링될 수 있다.
블록(815)에서는, 부품을 커넥터 하우징에 삽입할 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 설명한 부품을 커넥터 하우징에 삽입할 수 있다.
블록(820)에서는, 커넥터 조립체의 잠금 부재를 삽입하여 커넥터 조립체를 잠금 상태에 둘 수 있다. 잠금 부재는 도 6의 잠금 부재(600)에 대응할 수 있다.
도시되는 바와 같이, 전술한 커넥터 조립체는 판들 사이의 이격에 있어서 변동성이 큰 부품에 연관된 문제점을 다룬다. 예를 들어, 판들의 스택을 포함하는 연료 전지에 견고하게 접속하도록 커넥터 조립체를 사용할 수 있다. 커넥터 조립체의 단자들은 판들이 삽입되는 슬롯들 사이에서의 측면 이동이 가능하도록 적응될 수 있다. 슬롯들의 폭은, 판들의 각 거리 사이의 임의의 허용오차의 증가가 균일하게 분포되도록 커넥터 조립체의 단부를 향하여 증가하고 하우징의 중심을 향하여 감소할 수 있다. 부품이 커넥터 하우징에 적절히 삽입되는 것을 보장하도록 잠금 부재를 제공할 수 있다.
소정의 실시예들을 참조하여 커넥터 조립체 및 커넥터 조립체를 사용하는 방법을 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 청구범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변경을 행할 수 있으며 균등물로 대체할 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 특정한 상황이나 재료를 본 발명의 교시에 적응시키도록 많은 수정을 행할 수 있다. 따라서, 커넥터 및 커넥터를 사용하는 방법을 개시된 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니라 청구범위 내에 속하는 임의의 실시예들로 한정하려는 것이다.

Claims (13)

  1. 커넥터 단자로서,
    복수의 스트랩을 포함하는 주 본체 ― 상기 복수의 스트랩은 제 1 섹션, 곡선부, 및 제 2 섹션을 정의함 ― ;
    상기 커넥터 단자의 상기 제 1 섹션의 일 단부에 접속되고, 상기 커넥터 단자를 하우징 내에 고정하도록 구성되는 유지부; 및
    상기 유지부에 접속되는 솔더 테일(solder tail)을 포함하고,
    상기 복수의 스트랩 중 각각의 스트랩은 상기 커넥터 단자의 상기 제 1 섹션과 상기 곡선부에서 제 1 거리 만큼 분리되고, 상기 복수의 스트랩 중 각각의 스트랩은 상기 커넥터 단자의 컨택트 영역을 정의하도록 상기 커넥터 단자의 상기 제 2 섹션에서 서로를 향하여 상기 제 1 거리보다 짧은 거리로 경사지고, 상기 복수의 스트랩 중 각각의 스트랩은 상기 커넥터 단자의 상기 제 2 섹션의 일 단부에서 연결되며;
    상기 커넥터 단자의 상기 컨택트 영역이 상기 커넥터 단자의 상기 제 2 섹션에서 상기 복수의 스트랩에 의해 정의되는 평면 내에서 측 방향으로 이동하는 경우, 상기 컨택트 영역에서 상기 복수의 스트랩 중 각각의 스트랩 사이의 거리는 실질적으로 동일하게 유지되는,
    커넥터 단자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지부 상에, 상기 커넥터 단자를 상기 하우징에 고정하기 위한 홈을 더 포함하는,
    커넥터 단자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨택트 영역에서, 상기 복수의 스트랩 사이의 거리는 부품 상의 컨택트 탭의 두께보다 짧은 거리로 감소되는,
    커넥터 단자.
  4. 커넥터 조립체로서,
    복수의 커넥터 단자; 및
    하우징을 포함하고,
    각각의 커넥터 단자는,
    복수의 스트랩을 포함하는 주 본체 ― 상기 복수의 스트랩은 제 1 섹션, 곡선부, 및 제 2 섹션을 정의함 ― ;
    상기 커넥터 단자의 상기 제 1 섹션의 일 단부에 접속되고, 상기 커넥터 단자를 하우징 내에 고정하도록 구성되는 유지부; 및
    상기 유지부에 접속되는 솔더 테일을 포함하며,
    상기 복수의 스트랩 중 각각의 스트랩은 상기 커넥터 단자의 상기 제 1 섹션과 상기 곡선부에서 제 1 거리 만큼 분리되고, 상기 복수의 스트랩 중 각각의 스트랩은 상기 커넥터 단자의 컨택트 영역을 정의하도록 상기 커넥터 단자의 상기 제 2 섹션에서 서로를 향하여 상기 제 1 거리보다 짧은 거리로 경사지고, 상기 복수의 스트랩 중 각각의 스트랩은 상기 커넥터 단자의 상기 제 2 섹션의 일 단부에서 연결되며;
    상기 하우징은 상기 하우징의 상부측에서 복수의 슬롯을 정의하고, 상기 복수의 슬롯 중 각각의 슬롯은 거리 만큼 분리되는 제 1 내면 및 제 2 내면을 정의하고, 각각의 제 1 및 제 2 내면은 상기 복수의 커넥터 단자 중 각각의 커넥터 단자를 수용하도록 구성되는 채널을 정의하며,
    상기 복수의 커넥터 단자 중 각각의 커넥터 단자의 상기 컨택트 영역은 상기 복수의 슬롯 중 각각의 슬롯의 상기 제 1 및 제 2 내면 사이에서 실질적으로 가운데에 위치하고, 상기 컨택트 영역이 상기 제 1 및 제 2 내면 사이에서 측 방향으로 이동하는 경우, 상기 컨택트 영역에서의 상기 복수의 스트랩 사이의 거리는 실질적으로 동일하게 유지되는,
    커넥터 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 슬롯 중 각각의 슬롯의 상기 제 1 및 제 2 내면 사이의 거리는 부품에서 발생하는 허용오차의 증가(tolerance build-up)를 보상하기 위한 크기를 갖는,
    커넥터 조립체.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 내면 각각의 상부 가장자리 상에, 상기 슬롯에 부품이 삽입될 때 상기 커넥터 단자의 상기 제 1 섹션과 상기 곡선부의 손상을 방지하기 위한 가이드를 더 포함하는,
    커넥터 조립체.
  7. 제 4 항에 있어서,
    각 채널의 표면으로부터 연장되며, 상기 커넥터 단자의 상기 곡선부의 변형을 방지하기 위한 유지 범프를 더 포함하는,
    커넥터 조립체.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 하우징의 개구부의 내면 상에, 상기 커넥터 단자가 삽입 후 분리되는 것을 방지하는 유지면을 더 포함하는,
    커넥터 조립체.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 커넥터 하우징의 하면으로부터 연장되는 적어도 하나와 정렬 핀을 더 포함하는,
    커넥터 조립체.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 하우징의 개구부에 삽입되도록 적응되는 잠금 부재를 더 포함하고,
    상기 잠금 부재가 개방 상태에 있는 경우, 부품은 상기 하우징의 슬롯으로 삽입가능하고, 상기 잠금 부재가 잠금 상태에 있는 경우, 삽입된 부품은 정상적인 사용 중에 상기 하우징의 슬롯으로부터 분리될 수 없으며,
    상기 부품이 상기 슬롯에 부분적으로 삽입된 경우, 상기 잠금 부재가 상기 잠금 상태로 되는 것이 방지되는,
    커넥터 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 잠금 부재로부터 연장되며, 상기 하우징의 제 1 및 제 2 래치 뒤에 배치되는 제 1 및 제 2 상보(complementary) 채널에 슬라이딩 삽입되도록 적응되는 제 1 및 제 2 내부 핑거를 더 포함하며,
    부품이 상기 커넥터 조립체에 부분적으로 삽입된 경우, 상기 제 1 및 제 2 내부 핑거는 상기 제 1 및 제 2 상보 채널에 슬라이딩 삽입되는 것이 방지되는,
    커넥터 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 잠금 부재의 외부 핑거 상에, 상기 잠금 부재가 상기 하우징의 개구부로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 상기 하우징의 개구부 내에 배치되는 상보 유지면과 맞물리도록 적응되는 유지 범프를 더 포함하는,
    커넥터 조립체.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 잠금 부재의 외부 핑거 상에, 상기 잠금 부재를 상기 잠금 상태로 고정하기 위해 상기 하우징의 개구부 내에 배치되는 상보 유지면과 맞물리도록 적응되는 유지 범프를 더 포함하는,
    커넥터 조립체.
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