JP7393473B2 - ばね荷重式電気コネクタ - Google Patents

Description

本出願は、その全てが本明細書に参照として組み込まれている、２０１７年６月６日に出願された米国特許出願第１５／６１５，４７０号の優先権を主張する。

本発明は、均一な信号整合のために、相手コネクタとの最適な嵌合力を保証するよう設計された、ばね荷重式コアを有する電気コネクタに関する。

従来の高密度電気コネクタは、公差の積み重ねに関連した接続性の故障をもたらす、小さい筐体サイズを実現するために必要な狭いピッチおよび密度により、接触の間欠性および嵌合部における嵌合の信頼性において課題を有することが多い。加えて、従来の高密度コネクタは、増加した信号カウントにより、製造コストが高く、かつかさばる。したがって、コネクタのサイズを増加させず、コネクタシステムの別のコネクタと嵌合するときに、安定性および均一な信号整合をコネクタシステムにもたらす、高い密度の接触部を提供する電気コネクタの必要性が存在する。

したがって本発明は、嵌合部の端部セクション、反対側のケーブル終端部セクション、および内部支持部材を有するハウジングを備えた、電気コネクタを提供し得る。コアは、ハウジングの内部支持部材に摺動可能に連結され、受け入れ端部およびばね係合端部を含む。ばね部材は、ハウジングの内側かつコアの背部に受け入れられ、コアのばね係合端部と当接する。インターポーザは、コアの受け入れ端部に受け入れられ、ばね部材から離されてよい。コアは、ばね部材がコアを、ハウジングのケーブル終端部から外側に離れるよう押している嵌合解除位置と、コアがばね部材に対抗して内側に押している嵌合位置との間で、内部支持部材に対し、ハウジングの長手方向軸に沿って軸方向に摺動可能である。

好ましい実施形態において、電気コネクタは、コアと連結された接触部材を含み、この接触部材はインターポーザに隣接した一方の端部、およびハウジングのケーブル終端部セクションまたはその近くに他方の端部を有する。接触部材は、端部面および反対側の末端部を有する、可撓性のプリント基板であってよい。インターポーザは、接触部材と電気接続するための少なくとも１つの接触側部を含み得る。インターポーザは、ハウジングの内部支持部材によって、コアの受け入れ端部において支持され得る。

他の実施形態において、少なくとも１つの接触側部は、コアに連結された接触部材と電気接続した複数の個々の接触部を含む。インターポーザは、相手コネクタと電気接続するため、少なくとも１つの接触側部の反対側にある第２の接触側部を含む。インターポーザを貫通して延びてコアに入る１つ以上の位置合わせピンは、インターポーザを接触部材に位置合わせするために設けられてよい。これらの位置合わせピンは、全ての接触点がフレックス回路の嵌合パッドと並ぶよう、コネクタ間で十分精細な位置合わせを保証するために、やはり相手コネクタへ延びる精細な位置合わせ特徴部であり得る。別の実施形態において、ハウジングの内部支持部材は、長手方向に延びるセンターポストである。このセンターポストは、ハウジングの嵌合部の端部セクションを越え、インターポーザを貫通して延びる、遠位の自由端部を有する。１つの実施形態において、ばね部材は、１つ以上の波型ばねである。

本発明は、嵌合部の端部セクション、反対側のケーブル終端部セクション、および内部支持部材を有するハウジングを備えた電気コネクタも含んでよく、コアは、ハウジングの内部支持部材に摺動可能に連結され、受け入れ端部およびばね係合端部を含む。ばね部材は、ハウジングの内側かつコアの背部に受け入れられ、コアのばね係合端部と当接する。第１の接触部材は、コアに連結される。両面接触インターポーザは、コアの受け入れ端部に受け入れられてよく、ばね部材から離されており、両側の第１および第２の接触側部を含む。第１の接触側部は、第１の接触部材と電気接続するよう構成され、第２の接触側部は、相手コネクタと電気接続するよう構成される。コアは、ばね部材がコアを、ハウジングのケーブル終端部から外側に離れるよう押している嵌合解除位置と、コアがばね部材に対抗して内側に押している嵌合位置との間で、内部支持部材に対し、ハウジングの長手方向軸に沿って軸方向に摺動可能である。

１つの実施形態において、コアに連結された第１の接触部材は、両面接触インターポーザの第１の接触側部と接触する端部面と、ハウジングのケーブル終端部セクションまたはその近くに位置された末端部とを有する、可撓性プリント基板である。別の実施形態において、接触部材は、従来の硬質プリント基板であってよい。両面接触インターポーザの第１および第２の接触側部は、複数の個々の接触部を含み得る。別の実施形態において、両面接触インターポーザは、複数の個々の接触部を支持するウェハ本体を有し、個々の接触点の各々は、Ｃクリップである。ハウジングの内部支持部材は、長手方向に延びるセンターポストであってよく、このセンターポストは、ハウジングの嵌合部の端部セクションを越え、両面接触インターポーザを貫通して延びる、遠位の自由端部を有する。

好ましい実施形態において、コアが嵌合位置にあるとき、相手コネクタはハウジングに連結され、それによって相手コネクタの第２の接触部材はコアに受け入れられ、かつ両面接触インターポーザの第２の側部と電気接続し、第１の接触部材は両面接触インターポーザの第１の側部と電気接続する。第２の接触部材は、両面接触インターポーザの第２の接触側部に当接する端部面を有する可撓性プリント基板であってよい。さらに別の実施形態において、相手コネクタをハウジングと連結させるために、外側連結部材は、ハウジングの嵌合部の端部セクションに受け入れられる。他の実施形態において、ハウジングの内部支持部材は長手方向に延びるセンターポストであり、このポストは、ハウジングの嵌合部の端部セクションを越え、両面接触インターポーザを貫通して延びて、相手コネクタの対応するポストと係合する遠位の自由端部を有する。１つ以上の位置合わせピンは、第１の接触部材と、両面接触インターポーザと、第２の接触部材とを貫通して延び、それらを位置合わせし得る。ばね部材は、１つ以上の波型ばねである。別の実施形態において、キー溝が、コネクタおよび相手コネクタに設けられてよく、それらはコネクタの適切な位置合わせのための、大まかな位置合わせ特徴部として役立つ。

添付の図面と共に考察するとき、以下の詳細な説明を参照して、より良好に理解することになるので、本発明のより完全な理解、およびそれに付随した多くの利点が容易に得られる。

本発明の例示的な実施形態による電気コネクタの、正面斜視図である。 図１に例示された電気コネクタの分解組立図である。 嵌合解除位置における電気コネクタのコアを示す、図１に例示された電気コネクタの断面図である。 嵌合位置において、相手コネクタに嵌合された電気コネクタ、および電気コネクタのコアを示す、図１に例示された電気コネクタの断面図である。 図１に例示された電気コネクタの、インターポーザの一方の側の斜視図である。 図５Ａに例示されたインターポーザの、個々の接触部の拡大図である。 図１に例示された電気コネクタと嵌合した、相手コネクタの分解組立図である。

図１～図４、図５Ａ、図５Ｂ、および図６を参照すると、本発明は全体的に、電気コネクタ１００、好ましくは高密度電気コネクタに関し、これは相手コネクタ２００との押し込み式の電気接触をもたらすよう設計され、それによってコネクタシステムにわたる均一な信号整合を保証して、システムの使用前または使用中に間欠することのない、ばね荷重式コア１１０を組み込んでいる。ばね荷重式コア１１０は、接触部の各々が完全に係合されるのを保証するために、嵌合したコネクタの公差の積み重ねを克服して、オーバトラベルを可能にするよう設計される。加えて、ばね荷重式コア１１０は、コネクタそれぞれの嵌合面が嵌合中に互いに非平面であったとしても、コネクタ間で電気接続を維持する。好ましい実施形態において、電気コネクタ１００のばね荷重式コア１１０は、両面接触インターポーザ１１２と協働して、コネクタ１００および２００の間に均一な電気接続をもたらす。本発明のコネクタの別の利点は、１ｍｍピッチなどの増加した密度を有し得ること、および５０００回まで嵌合／嵌合解除され得ることである。加えて、本発明のコネクタは、低コストで信号接触部の増加した高密度をもたらし、それは５Ｋサイクルまでの信頼性がある。本発明のコネクタの設計は、同じサイズのコネクタおよび加工していないケーブルのままで、ユーザが信号カウントを増加させることを可能にする。

一般的に、電気コネクタ１００は、コア１１０を摺動可能に支持するハウジング１０２、コア１１０の背部でハウジング１０２に受け入れられたばね部材１１４、コア１１０に受け入れられたインターポーザ１１２、および接触部材１１６を含む。コア１１０は、コア１１０が外側に付勢され相手コネクタ２００と嵌合する用意ができている嵌合解除位置（図３）と、コア１１０が内側に押されてばね１１４を圧縮している嵌合位置（図４）との間で、ハウジング１０２の長手方向軸に沿って軸方向に摺動する。ばね部材１１４は、１つ以上の波型ばねなどの任意の付勢部材であってよい。

一般的にハウジング１０２は、相手コネクタ２００の嵌合端部２０２と結合する、嵌合部の端部セクション１０４、加工されたケーブルＣの端部を受け入れるケーブル終端部セクション１０６、コア１１０を摺動可能に支持する内部支持部材１０８、およびコア１１０を少なくとも一部受け入れ、かつハウジング１０２の内側のばね部材１１４を受け入れるために内部支持部材１０８を囲む、内部受け入れ領域１０９を含む。ケーブル終端部セクション１０６は、ポッティング部材１０、および当技術分野でよく知られているケーブルＣの加工された端部のための、ブートなどの歪除去部材１２も受け入れてよい。内部支持部材１０８は、図３および図４で確認できるように、好ましくは軸方向に延びたセンターポスト、またはバレルである。ポスト１０８は、嵌合部の端部セクション１０４を越えて外側に延びてよく、それによってポスト１０８の遠位の自由端部は、相手コネクタ２００の対応する構成要素２０４と係合し、図４で最も良好に確認されるように、コネクタ１００および２００が嵌合するときにコネクタシステムに安定性をもたらし得る。１つの実施形態において、ポスト１０８はその遠位端において中空であり、相手コネクタ２００の対応する構成要素２０４を受け入れる。対応する構成要素２０４は、ポスト１０８の遠位端の中に挿入可能なサイズのポストであり得る。

コア１１０は、嵌合解除位置と嵌合位置との間で、ハウジング１０２の内部ポスト１０８に取り付けられ、かつハウジング１０２の内部ポスト１０８に沿って摺動する。コア１１０は、スナップなどによって、ハウジング１０２にも摺動可能に装着され得る。一般的にコア１１０は、嵌合位置において内側に圧縮されたときにばね部材１１４に当接する、ばね係合端部１２０と、インターポーザ１１２を受けるようサイズおよび形状が決められた、受け入れ端部１２２とを含む。接触部材１１６は、好ましくは一方の端部がインターポーザ１１２に隣接し、かつ他方の端部がハウジング１０２のケーブル終端部セクション１０６または近くにあるよう、コアのばね係合端部１０２に取り付けられる。接触部材１１６は、例えばインターポーザ１１２と電気的に係合するよう構成されたコア１１０に受け入れられた端部面１２６と、ケーブルＣに接続する末端部１２８とを有する、可撓性プリント基板であってよい。可撓性プリント基板の末端部１２８は、嵌合解除位置と嵌合位置との間の、内部ポスト１０８に沿ったコア１１０のばね荷重式運動によるバッキングを可能にするよう設計される。

インターポーザ１１２は、好ましくはその端部面１２６に、接触部材１１６と電気接触するための、少なくとも１つの接触側部１３０を含む。好ましい実施形態において、インターポーザ１１２は、接触側部１３０の反対側にあり、かつ相手コネクタ２００の接触部材２１６と電気接触するよう構成された第２の接触側部１３２を有する、両面接触インターポーザである。相手コネクタ２００の接触部材２１６も、接触部材１１６と類似の、図６で確認されるような端部面２２６および末端部２２８を伴う可撓性プリント基板であってよい。端部面２２６は、インターポーザ１１２の第２の接触側部１３２と当接するよう構成される。

１つの実施形態において、インターポーザ１１２は、ハウジング１０２のポスト１０８を受け入れるようサイズを決められた中央開口部１３８を含み得る、ウェハ本体１３６を有する。インターポーザ１１２の接触側部１３０および１３２の各々は、図５Ａで確認されるように、接触部材１１６および２１６それぞれとの電気接触のための、複数の個々の接触部１４０を含み得る。個々の接触部１４０は、図５Ｂで確認されるように、例えば導電性Ｃクリップ等であってよい。ばね部材１１４の付勢力は、好ましくは、ばね部材１１４との均一な接触のために、Ｃクリップの全ての嵌合圧縮力を越えてコア１１０のオーバトラベルをもたらすよう、インターポーザ１１２に負荷された個々のＣクリップ１４０各々の嵌合力よりも大きい。これは、個々の接触部１４０の接触部材の端部面１２６の完全な圧縮を保証し、それによって嵌合したコネクタであるコネクタシステムは、均一な嵌合力を有することになる。なぜならこの力はばね部材１１４によって定められるからである。コネクタシステムの嵌合力は、異なるばね部材の使用のために調整され得る。例えば、インターポーザ１１２の個々の接触部１４０の数は、それらの付勢力を増加または減少させるよう、増加または減少され得る。ここでばね部材１１４の付勢力は、接触部１４０の付勢力の増加分または減少分を補うことができ、コア１１０のオーバトラベルを提供する。したがって、コネクタシステムを、与えられた接触部の数に対して実現され得る最小最大の挿入力を有するよう構築することができる。

コネクタ１００と２００とが嵌合されると、連結ナットなどの連結部材１５０を使用してコネクタを共に掛止めし得る。連結ナット１５０は、例えば、自動回転して所定の位置に掛止めするように、ばね荷重式に設計され得る。連結ナット１５０が、好ましくはコネクタ１００と２００とを掛止めするために使用されるが、任意の知られている掛止め機構および／または摩擦接合を使用して、コネクタ１００と２００とを共に掛止めまたは固定し得る。

１つの実施形態において、センターポスト１０８および相手コネクタ２００の対応する構成要素２０４は、一般的にコネクタシステムの大まかな位置合わせをもたらし、その一方で位置合わせピンなどの１つ以上の位置合わせ部材１６０は、一般的にコネクタシステムの精細な位置合わせをもたらす。１つ以上の位置合わせピン１６０は、接触端部面２２６、インターポーザ１１２、接触端部面１２６を貫通してコア１１０の中に延びて、インターポーザ１１２、詳細にはその個々の接触部１４０を、コネクタ１００および２００の各々の接触部材１１６および２１６のそれぞれにおける、端部面１２６および２２６と位置合わせし得る。位置合わせピン１６０は、全ての接触点がフレックス回路の嵌合パッドと並ぶよう、コネクタ間で十分精細な位置合わせを保証するために、相手コネクタへも貫入して延び得る。

特定の実施形態を選んで本発明を例示したが、当業者は、様々な変形および変更が、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の範囲を逸脱することなく、成され得ることを理解されたい。

１０ ポッティング部材
１２ 歪除去部材
１００ 電気コネクタ
１０２ ハウジング
１０４ 嵌合部の端部セクション
１０６ ケーブル終端部セクション
１０８ 内部支持部材、ポスト
１０９ 内部受け入れ領域
１１０ コア、ばね荷重式コア
１１２ インターポーザ
１１４ ばね部材
１１６ 接触部材
１２０ ばね係合端部
１２２ 受け入れ端部
１２６ 端部面、接触端部面
１２８ 末端部
１３０ 接触側部
１３２ 第２の接触側部
１３６ ウェハ本体
１３８ 中央開口部
１４０ 接触部、Ｃクリップ
１５０ 連結部材、連結ナット
１６０ 位置合わせ部材、位置合わせピン
２００ 相手コネクタ
２０２ 嵌合端部
２０４ 構成要素
２１６ 接触部材
２２６ 端部面、接触端部面
２２８ 末端部
Ｃ ケーブル

Claims (10)

1. 電気コネクタであって、
   嵌合部の端部セクションと、反対側のケーブル終端部セクションとを有し、内部支持部材を有する、ハウジングと、
   前記ハウジングに対して摺動可能に連結されたコアであって、前記コアは、受け入れ端部およびばね係合端部を含み、少なくとも１つの接触部材を支持する、コアと、
   前記ハウジングの内側に受け入れられ、かつ前記コアの前記ばね係合端部と当接するために前記コアに隣接する、少なくとも１つのばね部材と、
   前記コアの前記受け入れ端部に受け入れられ、かつ前記ばね部材から離されている、インターポーザと、
   を備え、
   前記コアは、嵌合解除位置と嵌合位置との間で、前記ハウジングに対して、嵌合軸線に沿って摺動可能であることを特徴とする電気コネクタ。
2. 前記インターポーザは、前記接触部材と電気接続するための少なくとも１つの接触側部を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
3. 少なくとも１つの前記接触側部は、前記コアに連結された前記接触部材と電気接続する複数の個々の接触部を含むことを特徴とする請求項２に記載の電気コネクタ。
4. 前記インターポーザは、相手コネクタと電気接続するために、少なくとも１つの前記接触側部の反対側にある第２の接触側部を含むことを特徴とする請求項２に記載の電気コネクタ。
5. 前記インターポーザを前記接触部材に位置合わせするために、前記インターポーザを貫通して前記コアの中に延びる１つ以上の位置合わせピンをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
6. 相手コネクタを前記ハウジングに連結するために、前記ハウジングに関連付けられた連結部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電気コネクタ。
7. 電気コネクタであって、
   嵌合部の端部セクションと、反対側のケーブル終端部セクションとを有し、内部支持部材を有するハウジングと、
   前記ハウジングに対して摺動可能に連結されたコアであって、前記コアは、受け入れ端部およびばね係合端部を含み、少なくとも１つの接触部材を支持する、コアと、
   前記ハウジングの内側に受け入れられ、かつ前記コアの前記ばね係合端部と当接するために前記コアに隣接する、少なくとも１つのばね部材と、
   前記コアの前記受け入れ端部に受け入れられ、かつ前記ばね部材から離されている、インターポーザと、
   前記ハウジングに関連付けられた連結部材と、
   を備え、
   前記コアは、嵌合解除位置と嵌合位置との間で、前記ハウジングに対して、嵌合軸線に沿って摺動可能であることを特徴とする電気コネクタ。
8. 前記接触部材は、可撓性プリント基板であることを特徴とする請求項７に記載の電気コネクタ。
9. 前記インターポーザは、複数の個々の接触部を支持するウェハ本体を有しており、個々の接触点の各々は、Ｃクリップであることを特徴とする請求項７に記載の電気コネクタ。
10. １つ以上の位置合わせピンが、第１の接触部材と前記インターポーザと第２の接触部材とを位置合わせするために、前記第１の接触部材と前記インターポーザと前記第２の接触部材とを貫通することを特徴とする請求項７に記載の電気コネクタ。

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