(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-08-30
(54)【発明の名称】円筒形端子本体を有する電気コネクタシステム
(51)【国際特許分類】
H01R 13/05 20060101AFI20230823BHJP
H01R 13/15 20060101ALI20230823BHJP
B60R 16/02 20060101ALN20230823BHJP
【FI】
H01R13/05 Z
H01R13/15 A
B60R16/02 621C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023505855
(86)(22)【出願日】2021-07-29
(85)【翻訳文提出日】2023-03-08
(86)【国際出願番号】 US2021043788
(87)【国際公開番号】W WO2022026766
(87)【国際公開日】2022-02-03
(32)【優先日】2020-07-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518042280
【氏名又は名称】イートン インテリジェント パワー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】Eaton Intelligent Power Limited
【住所又は居所原語表記】30 Pembroke Road, Dublin 4 D04 Y0C2, Ireland
(72)【発明者】
【氏名】ドーソン、ジェイムズ
(72)【発明者】
【氏名】デゲン、ジェイソン
(72)【発明者】
【氏名】ナッター、ブラントリー
(72)【発明者】
【氏名】ゼイダーン、モハマド
(72)【発明者】
【氏名】パヴロヴィッチ、スロボダン
(57)【要約】
電源を例えば自動車内の他の配電構成要素又はアセンブリに電気的に接続するためのコネクタシステム。このコネクタシステムは、オス端子本体と、内部ばねアセンブリと、を有する、導電性のオス端子アセンブリを備える、オスコネクタアセンブリを含む。オス端子本体は、オス端子本体に関連する挿入力を低減するように構成された不規則な外周を有する接触アームを含む。内部ばねアセンブリは、ばね部材と、オス端子アセンブリ内での内部ばね部材の適切な相対位置決めを確実にするばねホルダとを含む。コネクタシステムはまた、オス端子アセンブリ及びばねアセンブリを受容するメス端子アセンブリを有するメスコネクタアセンブリを含む。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
配電アセンブリにおいて使用するための電気コネクタアセンブリであって、
ばね受容部を画定する側壁配置を有する導電性のオス端子本体であって、前記側壁配置は、前記オス端子本体に実質的に円筒形の構成を提供し、
(i)第1の接触アームであって、
(a)第1の横方向縁部と、
(b)第2の横方向縁部と、
(c)前記側壁に連結され、前記第1の横方向縁部と前記第2の横方向縁部との間に延在する第1の幅を有する第1の範囲と、
(d)前記接触アームの前記第1の範囲に連結され、前記第1の横方向縁部と前記第2の横方向縁部との間に延在する第2の幅を有する第2の範囲と、
を含み、
(e)前記第2の幅は、前記第1の幅よりも大きい、第1の接触アームと、
(ii)接触アーム開口部であって、
(a)第1の内部縁部と、
(b)第2の内部縁部と、
(c)前記接触アームの前記第1の縁部と第1の内部縁部との間に延在し、第1の幅を有する第1の横方向範囲と、
(d)前記接触アームの前記第1の縁部と第1の内部縁部との間に延在し、第2の幅を有する第2の横方向範囲と、
を有し、
(e)前記第1の幅及び前記第2の幅は、前記第1の横方向範囲及び前記第2の横方向範囲に沿って変化する、接触アーム開口部と、を含む導電性のオス端子本体と、
前記オス端子本体の前記ばね受容部内に存在するように寸法決めされ、前記第1の接触アームの下に位置するように構成された第1のばねアームを有する内部ばね部材と、
を備える電気コネクタアセンブリ。
【請求項2】
配電アセンブリにおいて使用するための電気コネクタアセンブリであって、
ばね受容部を画定する側壁配置を有する導電性のオス端子本体であって、前記側壁配置は、前記オス端子本体に実質的に円筒形の構成を提供し、
(i)第1の横方向縁部と、
(ii)第2の横方向縁部と、
(iii)前記側壁に連結され、前記第1の横方向縁部と前記第2の横方向縁部との間に延在する第1の幅を有する第1の範囲と、
(iv)前記接触アームの前記第1の範囲に連結され、前記第1の横方向縁部と前記第2の横方向縁部との間に延在する第2の幅を有する第2の範囲と、を含み、
(v)前記第2の幅は、前記第1の幅よりも大きい、導電性のオス端子本体と、
前記オス端子本体の前記ばね受容部内に存在するように寸法決めされ、前記第1の接触アームの下に位置するように構成された第1のばねアームを有する内部ばね部材と、
を備える、電気コネクタアセンブリ。
【請求項3】
接触アーム開口であって、
(i)第1の内部縁部と、
(ii)第2の内部縁部と、
(iii)前記接触アームの前記第1の縁部と第1の内部縁部との間に延在し、第1の幅を有する第1の横方向範囲と、
(iv)前記接触アームの前記第1の縁部と第1の内部縁部との間に延在し、第2の幅を有する第2の横方向範囲と、
を有し、
(v)前記第1の幅及び前記第2の幅は、前記第1の横方向範囲及び前記第2の横方向範囲に沿って変化する、接触アーム開口を更に含む、請求項B1に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項4】
前記第1の接触ビームは、前記ばね部材が前記オス端子本体の前記受容部内に位置決めされて完全連結状態S
FCを画定するときに、前記第1のばねアームの外面に当たって存在する自由端を含む、請求項1又は3に記載のコネクタシステム。
【請求項5】
完全接続状態S
FCを画定するために、前記オス端子本体と前記オス端子本体の前記受容部内に存在する前記内部ばね部材との両方の一部を受容するように寸法決めされたレセプタクルを有する導電性メス端子本体を更に含む、請求項1又は3に記載のコネクタシステム。
【請求項6】
前記第1の接触ビームの前記自由端は、前記コネクタシステムが前記完全接続状態S
FCにあるときに、前記自由端の元の位置から内向きに変位するように構成される、請求項5に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項7】
前記完全接続状態S
FCにおいて、前記コネクタアセンブリが第1の温度を有する環境に曝されるとき、前記内部ばね部材の前記第1のばねアームは、前記オス端子本体の前記第1の接触アームに第1の外向きの力を付与する、請求項6に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項8】
前記完全接続状態S
FCにおいて、前記コネクタアセンブリが前記第1の温度よりも高い第2の温度を有する環境に曝されるとき、前記内部ばね部材の前記第1のばねアームは、前記第1の外向きの力よりも大きい第2の外向きの力を前記オス端子本体の前記第1の接触アームに付与する、請求項7に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項9】
前記完全接続状態S
FCにおいて前記第1のばねアームによって前記第1の接触アームに印加される前記外向きの力は、前記電気コネクタシステムの動作中の残留材料記憶に起因して増加する、請求項7に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項10】
接合状態J
Sにおいて前記オス端子本体の前記前部セグメントの範囲に当接するように構成された第1の部分と、前記内部ばね部材を受容するように構成された第2の部分と、を有する、ばねホルダを更に備える、請求項1又は3に記載のコネクタシステム。
【請求項11】
前記ばねホルダの前記第1の部分は、前記オス端子本体の前記前部セグメントに形成された位置合わせレセプタクルによって受容される位置合わせ機構を含み、
前記位置合わせ機構及び前記位置合わせレセプタクルは、前記オス端子本体内で前記内部ばね部材を適切に位置合わせするためにともに機能する、請求項10に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項12】
前記ばねホルダの前記第2の部分は、前記内部ばね部材を前記ばねホルダ内に固定するように構成された保持手段を含む、請求項10に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項13】
前記保持手段は、前記内部ばね部材と前記ばねホルダとが前記接合状態J
Sにあるときに、前記内部ばね部材の後壁の後方に位置決めされるように構成された2つの横方向ビームを含む、請求項12に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項14】
前記ばねホルダの前記第2の部分は、前記内部ばね部材及び前記ばねホルダが前記接合状態J
Sにあるときに、前記第1のばねアームを受容するように構成されたばねアパーチャを含む、請求項10に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項15】
前記ばねアパーチャは、前記ばねホルダの第1の位置決め構造と前記ばねホルダの第2の位置決め構造との間に位置決めされ、
前記内部ばね部材及び前記ばねホルダが前記接合状態J
Sにあるとき、前記第1の位置決め構造は、前記第1のばねアームの第1の側に位置決めされるように構成され、前記第2の位置決め構造は、前記第1のばねアームの反対側に位置決めされるように構成される、請求項14に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項16】
前記ばねアパーチャは、前記ばねホルダの前記第1の部分に隣接して位置決めされる前部分と、前記ばねアパーチャの前記前部分から後方に延在する後部分とを含み、
前記ばねアパーチャの前記前部分は、前記ばねアパーチャの前記後部分よりも大きい、請求項14に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項17】
前記オス端子本体は、第1の熱膨張係数を有し、前記ばね部材は、前記第1の熱膨張係数よりも大きい第2の熱膨張係数を有する、請求項1又は3に記載のコネクタシステム。
【請求項18】
前記第1のコネクタの範囲を覆い、コネクタ位置保証インジケータを含む非導電性シュラウドを更に備える、請求項1又は3に記載のコネクタシステム。
【請求項19】
配電アセンブリにおいて使用するための電気コネクタアセンブリであって、
(i)ばね受容部、(ii)位置合わせレセプタクル、及び(iii)実質的に円筒形の構成を有する導電性オス端子本体と、
内部ばねアセンブリであって、
(i)第1のばねアームを有する内部ばね部材と、
(ii)前記ばね受容部内に存在するように寸法決めされたばねホルダであって、
(a)接合状態J
Sにおいて位置合わせレセプタクル内に位置決め配置されるように構成された位置合わせ機構であって、前記位置合わせ機構及び前記位置合わせレセプタクルは、前記オス端子本体内で前記内部ばね部材を適切に位置合わせするためにともに機能する、位置合わせ機構と、
(b)前記内部ばね部材を受容して前記ばねホルダ内に保持するように構成された後部分と、を有するホルダと、を含む、内部ばねアセンブリと、
を備える、電気コネクタアセンブリ。
【請求項20】
前記ばねホルダの前記第2の部分は、前記内部ばね部材を前記ばねホルダ内に固定するように構成された保持手段を含む、請求項19に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項21】
前記保持手段は、前記内部ばね部材と前記ばねホルダとが前記接合状態J
Sにあるときに、前記内部ばね部材の後壁の後方に位置決めされるように構成された2つの横方向ビームを含む、請求項20に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項22】
前記ばねホルダの前記第2の部分は、前記内部ばね部材及び前記ばねホルダが前記接合状態J
Sにあるときに、前記第1のばねアームを受容するように構成されたばねアパーチャを含む、請求項19に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項23】
前記ばねアパーチャは、前記ばねホルダの第1の位置決め構造と前記ばねホルダの第2の位置決め構造との間に位置決めされ、
前記内部ばね部材及び前記ばねホルダが前記接合状態J
Sにあるとき、前記第1の位置決め構造は、前記第1のばねアームの第1の側に位置決めされるように構成され、前記第2の位置決め構造は、前記第1のばねアームの反対側に位置決めされるように構成される、請求項22に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項24】
前記ばねアパーチャは、前記ばねホルダの前記第1の部分に隣接して位置決めされる前部分と、前記ばねアパーチャの前記前部分から後方に延在する後部分とを含み、
前記ばねアパーチャの前記前部分は、前記ばねアパーチャの前記後部分よりも大きい、請求項22に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項25】
前記導電性のオス端子本体は、
(i)第1の横方向縁部と、
(ii)第2の横方向縁部と、
(iii)前記側壁に連結され、前記第1の横方向縁部と前記第2の横方向縁部との間に延在する第1の幅を有する第1の範囲と、
(iv)前記接触アームの前記第1の範囲に連結され、前記第1の横方向縁部と前記第2の横方向縁部との間に延在する第2の幅を有する第2の範囲と、を含み、
(v)前記第2の幅は、前記第1の幅よりも大きい、第1の接触アームと、
前記オス端子本体の前記ばね受容部内に存在するように寸法決めされ、前記第1の接触アームの下に位置するように構成された第1のばねアームを有する内部ばね部材と、を有する、請求項19、20、21、22、23、又は24に記載のコネクタアシステム。
【請求項26】
前記第1の接触ビームは、前記ばね部材が前記オス端子本体の前記受容部内に位置決めされて完全連結状態S
FCを画定するときに、前記第1のばねアームの外面に当たって存在する自由端を含む、請求項25に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項27】
完全接続状態S
FCを画定するために、前記オス端子本体と前記オス端子本体の前記受容部内に存在する前記内部ばね部材との両方の一部を受容するように寸法決めされたレセプタクルを有する導電性メス端子本体を更に含む、請求項25に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項28】
前記第1の接触ビームの前記自由端は、前記コネクタシステムが前記完全接続状態S
FCにあるときに、前記自由端の元の位置から内向きに変位するように構成される、請求項27に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項29】
前記完全接続状態S
FCにおいて、前記コネクタアセンブリが第1の温度を有する環境に曝されるとき、前記内部ばね部材の前記第1のばねアームは、前記オス端子本体の前記第1の接触アームに第1の外向きの力を付与する、請求項28に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項30】
前記完全接続状態S
FCにおいて、前記コネクタアセンブリが前記第1の温度よりも高い第2の温度を有する環境に曝されるとき、前記内部ばね部材の前記第1のばねアームは、前記第1の外向きの力よりも大きい第2の外向きの力を前記オス端子本体の前記第1の接触アームに付与する、請求項29に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項31】
前記完全接続状態S
FCにおいて前記第1のばねアームによって前記第1の接触アームに印加される前記外向きの力は、前記電気コネクタシステムの動作中の残留材料記憶に起因して増加する、請求項30に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項32】
配電アセンブリにおいて使用するための電気コネクタアセンブリであって、
ばね受容部を画定する側壁配置を有する導電性のオス端子本体であって、前記側壁配置は、実質的に円筒形の構成を有し、
前記オス端子本体の前記ばね受容部内に存在するように寸法決めされた内部ばね部材と、を備え、
前記コネクタアセンブリは、SAE/USCAR-2改訂6版を満たす、電気コネクタアセンブリ。
【請求項33】
前記オス端子本体は、6mmの直径、80℃で80%の定格低減で153アンペアの通電容量を有し、レバーアシストを含まない、請求項32に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項34】
前記オス端子本体は、8mmの直径、80℃で80%の定格低減で225アンペアの通電容量を有し、レバーアシストを含まない、請求項32に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項35】
前記オス端子本体は、10mmの直径、80℃で80%の定格低減で300アンペアの通電容量を有し、レバーアシストを含まない、請求項32に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項36】
前記オス端子本体は、12mmの直径、80℃で80%の定格低減で375アンペアの通電容量を有し、レバーアシストを含まない、請求項32に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項37】
前記導電性のオス端子本体は、
(i)第1の横方向縁部と、
(ii)第2の横方向縁部と、
(iii)前記側壁に連結され、前記第1の横方向縁部と前記第2の横方向縁部との間に延在する第1の幅を有する第1の範囲と、
(iv)前記接触アームの前記第1の範囲に連結され、前記第1の横方向縁部と前記第2の横方向縁部との間に延在する第2の幅を有する第2の範囲と、を含み、
(v)前記第2の幅は、前記第1の幅よりも大きい、第1の接触アームを含む、請求項32、33、34、35又は36に記載のコネクタシステム。
【請求項38】
前記内部ばね部材は、前記第1の接触アームの下に位置するように構成された第1のばねアームを含む、請求項37に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項39】
接合状態J
Sにおいて前記オス端子本体の前記前部セグメントの範囲に当接するように構成された第1の部分と、前記内部ばね部材を受容するように構成された第2の部分と、を有する、ばねホルダを更に備える、請求項38に記載の電気コネクタシステム。
【請求項40】
前記ばねホルダの前記第1の部分は、前記オス端子本体の前記前部セグメントに形成された位置合わせレセプタクルによって受容される位置合わせ機構を含み、
前記位置合わせ機構及び前記位置合わせレセプタクルは、前記オス端子本体内で前記内部ばね部材を適切に位置合わせするためにともに機能する、請求項39に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項41】
前記ばねホルダの前記第2の部分は、前記内部ばね部材を前記ばねホルダ内に固定するように構成された保持手段を含む、請求項39に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項42】
前記保持手段は、前記内部ばね部材と前記ばねホルダとが前記接合状態J
Sにあるときに、前記内部ばね部材の後壁の後方に位置決めされるように構成された2つの横方向ビームを含む、請求項41に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項43】
前記ばねホルダの前記第2の部分は、前記内部ばね部材及び前記ばねホルダが前記接合状態J
Sにあるときに、前記第1のばねアームを受容するように構成されたばねアパーチャを含む、請求項40に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項44】
前記ばねアパーチャは、前記ばねホルダの第1の位置決め構造と前記ばねホルダの第2の位置決め構造との間に位置決めされ、
前記内部ばね部材及び前記ばねホルダが前記接合状態J
Sにあるとき、前記第1の位置決め構造は、前記第1のばねアームの第1の側に位置決めされるように構成され、前記第2の位置決め構造は、前記第1のばねアームの反対側に位置決めされるように構成される、請求項43に記載の電気コネクタアセンブリ。
【請求項45】
前記ばねアパーチャは、前記ばねホルダの前記第1の部分に隣接して位置決めされる前部分と、前記ばねアパーチャの前記前部分から後方に延在する後部分とを含み、
前記ばねアパーチャの前記前部分は、前記ばねアパーチャの前記後部分よりも大きい、請求項43に記載の電気コネクタアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願)
本出願は、2020年7月29日に出願された米国仮特許出願第63/058,061号の利益を主張し、その開示が参照により明細書に組み込まれる。
【0002】
(発明の分野)
本開示は、コネクタシステムに関し、より具体的には、円筒形端子本体を含むコネクタシステムに関し、最も具体的には、内部ばねアセンブリを有する円筒形端子本体を含む電気コネクタシステムに関する。
【背景技術】
【0003】
過去数十年にわたり、自動車、並びにピックアップトラック、商用バン及びトラック、トラックトレーラ、自動二輪車、全地形型車両、及びスポーツユーティリティ車両などの他のオンロード及びオフロード車両(集合的に「自動車」)で使用される電気構成要素の数は劇的に増加した。電気構成要素は、限定されるものではないが、車両性能、排出量、安全性の監視、改善、及び/又は制御を含む、様々な理由で自動車に使用され、自動車の乗員に快適性を生み出す。自動車市場の様々な必要性及び複雑性を満たす配電構成要素を開発するために、かなりの時間、リソース、及びエネルギーが費やされてきたが、従来の配電構成要素には、様々な欠点がある。
【0004】
自動車は、初期設置を困難にする空間制約、過酷な動作条件、広い周囲温度範囲、長期の振動、熱負荷、及び寿命を含むがこれらに限定されない多くの条件に起因して、電気構成要素及びコネクタアセンブリの両方にとって困難な電気環境であり、これらは全て、構成要素及び/又はコネクタの故障につながる可能性がある。例えば、典型的には組立者場で発生する不正確に設置されたコネクタと、典型的には現場で発生する外れたコネクタとは、電気構成要素及び自動車にとって2つの重大な故障モードである。これらの故障モードの各々は、かなりの修理費用及び保証費用につながる。例えば、自動車製造業者及びそれらの直接供給業者の全てによる保証に関する合計年間発生額は、世界中で500億ドル~1500億ドルの間であると推定される。このような厳しい電気環境を踏まえ、これらの市場のニーズに対応した配電構成要素を探し出すために、多大な時間、費用、及び労力が費やされてきた。本開示は、従来の配電構成要素の欠点に対処する。本開示の特徴及び利点の完全な考察は、添付の図面を参照して進められる以下の詳細な説明に委ねられる。
【発明の概要】
【0005】
本開示は、航空機、自動車、軍用車両(例えば、戦車、人員搬送車、ヘビーデューティトラック、及び部隊搬送車)、バス、機関車、トラクタ、海洋用途(例えば、貨物船、タンカー、プレジャーボート、潜水艦及び帆走ヨット)、電気通信ハードウェア(例えば、サーバ)、バッテリパック、高出力用途用の、高電流用途用の、高電圧用途用の24~48ボルトシステムにおける使用のためのコネクタシステムに関する。
【0006】
本明細書で考察される本発明は、電源を他の配電構成要素又はアセンブリに電気的に接続するために使用することができるコネクタシステムである。このコネクタシステムは、オス端子本体を有するオス端子アセンブリを備えたオスコネクタアセンブリを含む。オス端子本体は、オス端子本体に関連する挿入力を低減するように構成された不規則な外周を有する接触アームを含む。このコネクタシステムはまた、ばね部材と、ばね部材及びオス端子を含むコネクタシステムの構成要素の適切な相対位置決めを確実にするばねホルダとを含む革新的なばねアセンブリを含む。コネクタシステムはまた、以下に考察されるように、オス端子アセンブリ及びばねアセンブリを受容するメス端子アセンブリを有するメスコネクタアセンブリを含む。
【0007】
配電アセンブリにおいて使用するための電気コネクタアセンブリの一実施形態では、コネクタアセンブリは、ばね受容部を画定する側壁を有する導電性のオス端子本体を含む。側壁は、実質的に円筒形の構成を有し、第1の接触アーム及び接触アーム開口部を含む。第1の接触アームは、(a)第1の横方向縁部と、(b)第2の横方向縁部と、(c)側壁に連結され、第1の横方向縁部と第2の横方向縁部との間に延在する第1の幅を有する第1の範囲と、(d)接触アームの第1の範囲に連結され、第1の横方向縁部と第2の横方向縁部との間に延在する第2の幅を有する第2範囲と、を有し、第2の幅は第1の幅より大きい。接触アーム開口部は、(a)第1の内部縁部と、(b)第2の内部縁部と、(c)接触アームの第1の縁部と第1の内部縁部との間に延在し、第1の幅を有する第1の横方向範囲と、(d)接触アームの第1の縁部と第1の内部縁部との間に延在し、第2の幅を有する第2の横方向範囲と、を有し、(e)第1の幅及び第2の幅は、第1の横方向範囲及び第2の横方向範囲に沿って変化する。コネクタアセンブリはまた、オス端子本体のばね受容部内に存在するように寸法決めされ、第1の接触アームの下に位置するように構成された第1のばねアームを有する内部ばね部材を含む。
【0008】
配電アセンブリにおいて使用するための電気コネクタアセンブリの別の実施形態では、コネクタアセンブリは、(i)ばね受容部、(ii)位置合わせレセプタクル、及び(iii)実質的に円筒形の構成を有する導電性のオス端子本体を含む。コネクタアセンブリは更に、(i)第1のばねアームを有する内部ばね部材と、(ii)ばね受容部内に存在するように寸法決めされたばねホルダと、を有する、内部ばねアセンブリを含む。ばねホルダは、(a)接合状態JSにおいて位置合わせレセプタクル内に位置決め配置されるように構成された位置合わせ機構であって、位置合わせ機構及び位置合わせレセプタクルは、オス端子本体内で内部ばね部材を適切に位置合わせするためにともに機能する、位置合わせ機構と、(b)内部ばね部材を受容してばねホルダ内に保持するように構成された後部分と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、説明とともに開示された実施形態を例解し、開示された実施形態の原理を説明する働きをする。これらの図面において、
【
図1】複数のコネクタシステムが連結された構成要素インターフェースの斜視図であり、各コネクタシステムは、オスコネクタアセンブリ及びメスコネクタアセンブリを含む。
【
図2】
図1の構成要素インターフェース及びコネクタシステムの斜視図であり、(i)分解図での1つのコネクタシステム、(ii)オスコネクタアセンブリがメスコネクタアセンブリから接続解除されている、接続解除状態S
Dにある2つのコネクタシステム、(iii)オスコネクタアセンブリがメスコネクタアセンブリに接続され、メスコネクタアセンブリの全てが構成要素インターフェース内に存在している、接続状態S
Cにある1つのコネクタシステム、を示す。
【
図3】
図1のコネクタシステムのオスコネクタアセンブリの斜視図であり、オスコネクタアセンブリが完全組み立て状態(S
FA)にある。
【
図4】
図3のオスコネクタアセンブリの側面図である。
【
図5】
図3のオスコネクタアセンブリの底面図である。
【
図7】
図3のオスコネクタアセンブリの分解図であり、オスコネクタアセンブリはオスハウジング及びオス端子アセンブリを有する。
【
図8】
図3のオスコネクタアセンブリのオス端子アセンブリの斜視図であり、完全連結状態S
FCにあるオス端子アセンブリを示す。
【
図9】完全連結状態S
FCにある
図8のオス端子アセンブリの部分上面図である。
【
図10】
図8のオス端子アセンブリの背面図である。
【
図11】
図8のオス端子アセンブリの側面図である。
【
図12】
図8のオス端子アセンブリの底面図である。
【
図13】
図12の線13-13に沿ったオス端子アセンブリの断面図である。
【
図14】
図8のオス端子アセンブリの底面図である。
【
図15】
図14の線15-15に沿ったオス端子アセンブリの断面図である。
【
図16】
図8のオス端子アセンブリの部分側面図である。
【
図17】
図16の線17-17に沿ったオス端子アセンブリの断面図である。
【
図18】
図8のオス端子アセンブリのばねアセンブリの斜視図であり、接合状態S
Jにあるばねアセンブリを示す。
【
図20】
図19の線20-20に沿ったばねアセンブリの断面図である。
【
図22】コネクタシステムの第1及び第2の実施形態の両方を含む、バッテリパック並びに車輪及びタイヤを伴う車両スケートボードシャーシの斜視図である。
【
図23】
図22のスケートボードシャーシ及びバッテリパックを有する自動車の斜視図である。
【
図24】コネクタシステムの構成要素を示すブロック図である。
【
図25A】オス端子の構成要素を示すブロック図である。
【
図25B】オス端子の側壁部分の構成要素を示すブロック図である。
【
図25C】オス端子の接触アームの構成要素を示すブロック図である。
【
図25D】オス端子の接触アーム開口部の構成要素を示すブロック図である。
【
図26】ばねホルダの構成要素を示すブロック図である。
【
図27】オスハウジング、アセンブリの構成要素を示すブロック図である。
【
図28】ばね部材の構成要素を示すブロック図である。
【
図29】コネクタシステムの第2の実施形態の斜視図であり、コネクタシステムは、オスコネクタアセンブリ及びメスコネクタアセンブリを含む。
【
図31】オスコネクタアセンブリ及びメスコネクタアセンブリを示す、
図29のコネクタシステムの分解図である。
【
図33】
図32の線33-33に沿ったコネクタシステムの断面図である。
【
図35】
図34の線35-35に沿ったコネクタシステムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下の詳細な説明では、関連する教示が充分に理解されるように、多数の特定の詳細な内容を例として述べる。しかしながら、そのような詳細な説明がなくても本教示が実施され得ることは、当業者であれば明らかである。本教示の態様を不必要に不明瞭にすることを避けるために、他の例では、周知の方法、手順、構成要素、及び/又は電子回路については、相対的に概要レベルであり、詳細を伴わずに説明されている。
【0011】
本開示は、多くの様々な形態の実施形態を含むが、図面には、開示された方法及びシステムがその原理の例示と考えられ、開示された概要の広範な態様を、例解された実施形態に限定することを意図していないという理解の下、特定の実施形態を示しており、これを本明細書において詳細に説明する。実現されるように、開示された方法及びシステムは、他の異なる構成が可能であり、いくつかの詳細は、開示された方法及びシステムの範囲から逸脱することなく全て変更することが可能である。例えば、以下の実施形態のうちの1つ以上は、一部又は全部を、開示された方法及びシステムと一貫して組み合わせることができる。したがって、図面及び詳細な説明は、制限的又は限定的ではなく、本質的に例解的なものとして見なされるべきである。
【0012】
図は、配電システム又は配電環境内で1つのデバイス又は構成要素を別のデバイス又は構成要素に機械的及び電気的に連結するように設計されたコネクタシステム100、4100の2つの実施形態を示す。例えば、デバイス又は構成要素は、電流供給デバイス又は構成要素(例えば、オルタネータ又はバッテリなどの電源)であり得、他のデバイス又は構成要素は、電流引き込みデバイス又は構成要素(例えば、ラジエータファン、加熱シート、配電構成要素、又は別の電流引き込み構成要素)であり得る。コネクタシステム100、4100を含む当該配電システム又は配電環境は、航空機、自動車、軍用車両(例えば、戦車、人員搬送車、ヘビーデューティトラック、及び部隊搬送車)、バス、機関車、トラクタ、ボート、潜水艦、バッテリパック、高出力用途用の、高電流用途用の、高電圧用途用の24~48ボルトシステム内に設置され得る。
【0013】
コネクタシステム100、4100の例示的な用途が
図28~
図29に示されており、コネクタシステム100、4100は、車両スケートボードSに設置されたバッテリパック200に関連して使用され、車両スケートボードSは車両Vに設置される。バッテリパック200(
図22~
図23参照)は、車両スケートボードS(
図22参照)内に位置決めされるように構成され、その両方は、自動車V(
図23参照)内に位置決めされるように構成される。この用途又は他の用途では、配電構成要素は、配電システム及び自動車の業界規格、製造及び性能要件を満たすために不可欠である。複数のコネクタシステム100、4100が、単一の用途に使用され得ることを理解されたい。コネクタシステム100、4100の他の実施形態、構成、及び使用は、本出願内で説明され、本開示によって企図される。
【0014】
コネクタシステム100の第1の実施形態の様々な態様が、本明細書に開示される。具体的には、コネクタシステム100は、(i)オスコネクタアセンブリ1000と、(ii)メスコネクタアセンブリ2000と、(iii)構成要素ヘッダ3000と、から構成される。
図1~
図20は、オスコネクタアセンブリ1000の様々な図及び構成要素を示す。オスコネクタアセンブリ1000は、主に、(i)オスハウジングアセンブリ1100と、(ii)オス端子本体1472及び内部ばねアセンブリ1455を有するオス端子アセンブリ1430と、(iii)張力のがしアセンブリ1800と、から構成される。
図1及び
図2は、メスコネクタアセンブリ2000及び構成要素ヘッダ3000の様々な図及び構成要素を示す。メスコネクタアセンブリ2000は、主に、メス端子アセンブリ2430から構成され、構成要素ヘッダ3000は、主に、メスハウジングアセンブリ3100から構成される。
【0015】
コネクタシステム4100の第1の実施形態の様々な態様が、本明細書に開示される。具体的には、コネクタシステム4100は、(i)オスコネクタアセンブリ5000と、(ii)メスコネクタアセンブリ6000と、から構成される。
図29~
図35は、オスコネクタアセンブリ5000の様々な図及び構成要素を示す。オスコネクタアセンブリ5000は、主に、(i)オスハウジングアセンブリ5100と、(ii)オス端子アセンブリ5430と、(iii)張力のがしアセンブリ5800と、から構成される。
図29~
図35は、メスコネクタアセンブリ6000の様々な図及び構成要素を示す。メスコネクタアセンブリ6000は、主に、(i)メスハウジング6100と、(ii)メス端子アセンブリ6430と、から構成される。
【0016】
第1の実施形態
1)オスコネクタアセンブリ
オスコネクタアセンブリ1000は、構成要素又はデバイス(例えば、ラジエータファン、加熱シート、配電構成要素、又は別の電流引き込み構成要素)の外部に位置決めされるように設計された複数の構成要素を含む。オスコネクタアセンブリ1000は、主に、(i)オスハウジングアセンブリ1100と、(ii)オス端子アセンブリ1430と、(iii)張力のがしアセンブリ1800と、から構成される。
【0017】
オスハウジングアセンブリ1100は、オスコネクタアセンブリ1000内に収容された他の構成要素の実質的な範囲を箱に入れるように包み込むか又は包囲する。オスハウジングアセンブリ1100は、概して、(i)オスハウジング1104と、(ii)コネクタ位置保証(connector position assurance、「CPA」)1170とを含む。オスハウジング1104は、壁の2つの配置を含み、(i)第1の側壁配置1106は、管状構成を有し、ワイヤ1530の範囲を受容するように設計され、(ii)第2の側壁配置1108は、管状構成を有し、オス端子アセンブリ1430の実質的な範囲を受容するように設計される。側壁の第1の配置1106は、外部キャップ1810と相互作用するように設計されたオスハウジング連結手段1110を含み、外部キャップ1810は以下で考察され、張力のがしアセンブリ1800の一部である。壁の第2の配置1108は、側壁1104a、1108aから延在し、CPA1170の範囲を受容するように設計されたCPA受容部1160を含む。2つの壁配置は、典型的には、オスコネクタアセンブリ1000を通って流れる電流を他の構成要素から絶縁するように設計された絶縁材料から形成される。当該CPA1170は、概して、コネクタシステム100がUSCAR-12、USCAR-25、及びUSCAR-2を含むUSCAR規格を満たすことを可能にするように設計される。CPA1170を含むオスハウジングアセンブリ1100についての追加の詳細は、国際出願PCT/US2019/36070号及び国際出願PCT/US20/49870号に説明されており、この両方が参照により本明細書に組み込まれる。
【0018】
他の実施形態では、ハウジングアセンブリ1100は、任意の方向からの嵌合を可能にするように設計され得る。換言すれば、オスコネクタアセンブリ1000は、オスコネクタアセンブリ1000が特定の向きにあるときにコネクタアセンブリ1000がメス端子2430と嵌合することのみを可能にするように固定されていない。この代替的な構成では、CPA1170は省略され得るか、又は構成要素間のこのタイプの嵌合を可能にするために異なる構造構成要素を有し得る。追加的に、ハウジングアセンブリ1100は、シールドされ得、非導電性及び/又は導電性材料の追加の層を有し得、及び/又は、複数のオス端子アセンブリ1430を受け入れるために、より大きい取付面積を有し得る。
【0019】
図2、
図5、
図7~
図20は、オス端子アセンブリ1430の様々な図を提供する。具体的に、第1の実施形態を参照すると、オス端子アセンブリ1430は、ばね部材1440a及びオス端子1470を含む。オス端子1470は、オス端子本体1472及びオス端子接続部材又はプレート1474を含む。当該オス端子本体1472は、内部ばね部材又はオスばね部材1440aを受容するように設計されたばね受容部1486を提供するように構成されたオス端子側壁配置1482を含む。
図7、
図9、
図13、
図15、
図17、及び
図18~
図20を参照すると、内部ばねアセンブリ又はばねアセンブリ1455は、内部ばねホルダ又はばねホルダ1456と、内部ばね部材又はばね部材1440aとを含む。ばねホルダ1456は、(i)ばね部材1440aの範囲を受容して保持し、(ii)ばね部材1440aをオス端子本体1472内に接合状態S
Jで固定し、(iii)ばね部材1440aがオス端子本体1472内で適切に位置決めされ、位置合わせされ、及び/又は中心に置かれることを確実にするのに役立つように構成される。
【0020】
図7、
図9、
図13、
図15、
図17、及び
図18~
図20を参照すると、ばねホルダ1456は、第1の部分又はヘッド部分1457と、第2の部分又は本体部分1460と、から構成される。ヘッド部分1457は、(i)オス端子本体1472の外側又は外部に位置決めされるように構成された第1の部分又は外部部分1457aと、(ii)オス端子本体1472の内側又は内部に位置決めされるように構成された第2の部分又は内部部分1457bと、(iii)位置合わせ機構又はポカヨケ1459とを含む。まず外部部分1457aに注目すると、当該外部部分1457aの直径D
ESHは、オス端子本体1472の内径D
IMBよりも大きく、外部部分1457aの直径D
ESHは、オス端子本体1472の外径D
OMBにほぼ等しい。外部部分1457aの直径D
ESHは、(i)外部部分1457aとオス端子本体1472の前部範囲との間の相互作用に起因して、ホルダ1456がオス端子本体1472内に過度に挿入されることを防止し、(ii)オス端子1430がオス端子本体1472の前部に配置されるので、異物がオス端子1430と接触することを防止するのに役立つ。追加的に、外部部分1457aの直径D
ESHは、好ましくは、オス端子本体1472の外径D
OMBよりも大きくないことを理解されたい。なぜなら、より大きい直径D
ESHは、オス端子アセンブリ1430とメス端子アセンブリ2430との間の適切な嵌合を阻む可能性があるからである。
【0021】
ここで、ばねホルダ1456の内部部分1457bに注目すると、当該内部部分1457aの直径DISHは、オス端子本体1472の内径DIMBよりも小さいか又は実質的に等しい。内部部分1457bのこのより小さい直径DISHは、オス端子本体1472内へのホルダ1456の挿入を可能にする。追加的に、内部部分1457bの直径DISHは、ホルダ1456の本体部分1460の直径DBSHよりも大きい。このより大きい直径は、ホルダ1456の範囲が端子1430内にぴったりと嵌合することを可能にする一方で、より小さい直径を利用して、コネクタシステム100の動作中にホルダ1456がばね1440aの移動を妨げないことを確実にするのに役立つ。ホルダ1456の他の直径及び構成が本開示によって企図されることを理解されたい。
【0022】
外部部分1457a及び内部部分1457b並びにそれらの関連する直径DESH、DISHの構成は、ホルダ1456が完全連結状態でオス端子本体1472に連結されるときに、オス端子本体1472の範囲を受容するように構成された凹部1458を形成する。当該凹部1458内に、位置合わせ機構1459が位置決めされている。位置合わせ機構1459は、ホルダ1456がオス端子本体1472内に適切に位置決めされることを確実にするように設計され、それによって、ホルダ1456の適切な位置決めは、ばね部材1440aがオス端子本体1472内に適切に位置決めされることを確実にする。オス端子本体1472内にばね部材1440aを適切に位置合わせすることは、適切に位置合わせされたばね部材を有しない端子に対して多くの利点を提供し、そのような利点は、(i)オス端子アセンブリ1430とメス端子アセンブリ2430との間の適切な接続を提供するために、ばね部材1440aがオス端子本体1472に適切な付勢力を印加することを確実にすること、(ii)端子アセンブリ1430、2430の耐久性及び使用可能寿命を改善するのに役立つ、並びに(iii)本明細書に開示されるか、又は本開示から当業者によって推測され得る、他の有益な特徴を含む。
【0023】
この実施形態では、位置合わせ機構1459は、オス端子本体1472の前部範囲に形成されたレセプタクル1476によって受容されるように構成された回転防止突起1459aである。回転防止突起1459aは、ばね部材1440aがオス端子本体1472内で回転し得るか又は位置ずれし得る量を制限することによって、ばね部材1440aを位置合わせするか又は中心に置くのに役立つ。他の実施形態では、位置合わせ機構1459は、(i)オス端子本体1472の範囲から内向きに延在する突起、(ii)ばね部材1440aから外向きに延在し、オス端子本体1472内の凹部、戻り止め、又は開口によって受容される突起、(iii)接触アーム1494a~1494dからコネクタの中心に向かって内向きに延在する突起、(iv)ばね部材1440aがオス端子本体1472内で位置合わせされ、ばね受容部1486内で回転できないことを確実にするのに役立つように設計された突起、タブ、溝、凹部、又は他の構造の範囲など、他の形態を採ることができることを理解されたい。
【0024】
機械ベースの位置合わせ機構1459を利用する代わりに、位置合わせ機構1459は力ベースであり得、利用され得るそのような力は磁力又は化学力であることが更に理解されるべきである。この例では、ホルダ1456は、オス端子本体1472に溶接され得る。機械ベース又は力ベースの位置合わせ機構1459とは対照的に、位置合わせ機構1459は、オス端子アセンブリ1430を形成する方法又はプロセスであり得る。例えば、位置合わせ機構1459は、構造でない場合があるが、代わりに、組み立てを必要としない方法での、オス端子本体1472内におけるばね部材1440aの同時印刷である場合がある。換言すれば、位置合わせ機構1459は、オス端子本体1472内にばね部材1440aを位置合わせする目的を達成するために、多くの形態(例えば、機械ベース、力ベース、又はプロセスベース)を採ることができる。
【0025】
第2の部分又は本体部分1460は、第1の部分又はヘッド部分1456の内部部分1457bから延在し、それと一体的に形成される。本体部分1460は、ばね部材1440aの位置決め及び保持を助ける複数の特徴部(例えば、アパーチャ、部材、及び構造)を含む。特に、本体1460は、位置決め構造1462a~1462dを形成するばねアパーチャ1461a~1461dを含む。当該ばねアパーチャ1461a~1461dは、ばね部材1440aがばねホルダ1455内に位置決めされて接合状態SJを形成するときに、少なくともばねアーム1494a~1494dの範囲、好ましくはばねアーム1494a~1494d全体を受容するように設計されている。したがって、ばねアパーチャ1461a~1461dは、少なくともばねアーム1494a~1494dの範囲、好ましくはばねアーム1494a~1494d全体を受容するのに十分な長さ及び幅を有する。換言すれば、ばねアパーチャ1461a~1461dの長さ及び幅は、ばねアーム1494a~1494dの長さ及び幅よりも大きいことが好ましい。
【0026】
ばねアパーチャ1461a~1461dは、第1の部分又は前部分1463a~1463dと、第2の部分又は後部分1464a~1464dと、を有する。前部分1463a~1463dは第1の幅を有し、ホルダ1456のヘッド部分1457から後方に延在し、第2の部分1464a~1464dは第2の幅を有し、第1の部分1463a~1463dから(i)ホルダ1456の後端1456b又は(ii)保持手段1465のいずれかに後方に延在する。第1の部分1463a~1463dに関連する第1の幅は、第2の部分1464a~1464dに関連する第2の幅よりも大きい。換言すれば、第1の部分1463a~1463dに隣接して位置決めされる位置決め構造1462a~1462dの範囲は、第2の部分1464a~1464dに隣接して位置決めされる位置決め構造1462a~1462dよりも小さい。ばねアパーチャ1461a~1461dのこの拡大された範囲又は位置決め構造1462a~1462dの低減された範囲は、コネクタシステム100の挿入及び動作中にホルダ1456がばね部材1440aの全方向の収縮/拡張に干渉しないことを確実にするのに役立つ。他の実施形態では、ばねアパーチャ1461a~1461dの幅の変更は省略され得るか、逆にされ得るか、又は第1の部分と第2の部分との間の差異が増加又は減少され得ることを理解されたい。
【0027】
位置決め構造1462a~1462dは、オス端子本体1472内にばね部材1440aを位置合わせし、位置決めし、保持するように設計される。位置決め構造1462a~1462dは、少なくともばねアーム1494a~1494dの範囲に沿って、好ましくはばねアーム1494a~1494dの全長に沿って延在する。位置決め構造1462a~1462dは、実質的に三角形である断面形状を有し、三角形の最も外側の範囲は曲線である。換言すれば、位置決め構造1462a~1462dは、2つの直線の辺と、2つの直線の辺を接続する1つの曲線の辺と、を有する。上で説明されるように、ばねアパーチャ1461a~1461dによって形成される位置決め構造1462a~1462dは、(i)ばねアパーチャ1461a~1461dの第1の部分1463a~1463dに沿って延在する第1の範囲1465a~1465dと、(ii)ばねアパーチャ1461a~1461dの第2の部分1464a~1464dに沿って延在する第2の範囲1466a~1466dと、を有する。第1の範囲1465a~1465dは、第1の断面積及び第1の深さ(ホルダ1456の外面から中心に向かって延在する)を有し、第2の範囲1466a~1466dは、第2の断面積及び第2の深さを有する。第1の断面積及び第1の深さの両方は、第2の断面積及び第2の深さよりも小さい。他の実施形態では、位置決め構造1462a~1462dの断面積及び深さの変更は、一定のままであり得、より大きい分散を有し得るか、又はより小さい分散を有し得ることを理解されたい。位置決め構造1462a~1462dの断面形状は、異なり得、次に図に示されているもの、及び/又は位置決め構造1462a~1462dにわたって変化し得ることも理解されたい。
【0028】
保持手段1465は、ばね部材1440aをホルダ1456内に保持するように設計及び構成される。図に示す実施形態では、当該保持手段1465は、位置決め構造1462a~1462dの間に延在する横方向ビーム1467a~1467bである。特に、横方向ビーム1467aは、ホルダ1456の後端1456bの近くに位置決めされ、位置決め構造1462a~1462bの間に延在し、横方向ビーム1467bは、ホルダ1456の後端1456bの近くに位置決めされ、位置決め構造1462c~1462dの間に延在する。横方向ビーム1467a~1467bの最後尾面は、ホルダ1456とばね部材1440aとの連結を助けるために勾配している。具体的には、これらの勾配壁1468a~1468bは、ばね部材1440aを中心に置き、かつ第1の対の位置決め構造1462a~1462bを第2の対の位置決め構造1462c~1462dから離れるように押すのに役立つ。したがって、ユーザ又は組立者は、ばね部材1440aの挿入を可能にするために位置決め構造1462a~1462dを一時的に変形させるために、前向きの力をばね部材1440aに単純に印加しなければならない。ばね部材1440aが保持具1456内に位置決めされると、位置決め構造1462a~1462dは、通常位置又は非変形位置に戻ることができる。この非変形位置では、横方向ビーム1467a~1467bは、ばね部材1440aの後方に位置決めされて、ばね部材1440aをホルダ1456内に保持する。ばね部材1440aをホルダ1456から連結解除することは、ホルダ1456からのばね部材1440aの取出しを可能にするのに更に十分に位置決め構造1462a~1462dの対を変形させるために、ユーザ又は設置者が反対方向に力を印加することを必要とすることを理解されたい。位置決め構造1462a~1462dを必要な程度まで変形させることは、不可能ではないにしても困難であり得るので、横方向ビームは、位置決め構造1462a~1462dの各々にわたって(例えば、1462bと1462cとの間で)連結されないことを理解されたい。
【0029】
他の実施形態では、保持手段1465は、(i)係止後壁、(ii)ばね部材1440aから延在し、ホルダ1456によって受容される突起、(iii)ホルダ1456の範囲を受容するばね部材1440a内の開口、又は(iv)突起、タブ、溝、凹部、又は範囲の使用を含み得る、ある構造を別の構造に保持/連結する任意の他の方法などの他の形態を採り得ることを理解されたい。機械ベースの保持手段1465を利用する代わりに、保持手段1465は、力ベースであり得、利用され得るそのような力は、磁力又は化学力であることを更に理解されたい。この例では、ホルダ1456は、オス端子本体1472に溶接され得る。機械ベース又は力ベースの保持手段1465とは対照的に、保持手段1465は、オス端子アセンブリ1430を形成する方法又はプロセスであり得る。例えば、保持手段1465は、構造でない場合があるが、代わりに、組み立てを必要としない方法での、ホルダ1456内におけるばね部材1440aの同時印刷である場合がある。換言すれば、保持手段1465は、ホルダ1456にばね部材1440aを固定する目的を達成するために、多くの形態(例えば、機械ベース、力ベース、又はプロセスベース)を採ることができる。
【0030】
ばね部材1440aは、ばね部材側壁1442a~1442dの配置及び後部ばね壁1444を含む。各ばね部材側壁1442a~1442dは、(i)第1の区分又は曲線ばね区分1448a~1448dと、(iii)第2の区分又はばねアーム1452a~1452dと、から構成される。曲線ばね区分1448a~1448dは、後部ばね壁1444とばねアーム1452a~1452dとの間に延在し、ばねアーム1452a~1452dを後部ばね壁1444に対して実質的に垂直に位置決めする。換言すれば、ばねアーム1452a~1452dの外面は、後部ばね壁1444の外面に対して実質的に垂直である。
【0031】
図21Bに示されるように、ばねアーム1452a~1452dは、ばね部材1440aの第1の区分又は曲線ばね区分1448a~1448dから、後部ばね壁1444から離れるように延在し、自由端1446で終端する。ばねアーム1452a~1452dは互いに接続されておらず、したがって、ばね部材1440aのばねアーム1452a~1452dの間にばねアームギャップ1450a~1450dが形成されている。ばねアームギャップ1450a~1450dにより、ばねアーム1452a~1452dの全方向の拡張を助け、このことがオス端子1470とメス端子アセンブリ2430との間の機械的連結を容易にする。
【0032】
ばねアーム1452a~1452dは、概して平坦であり、ばねアーム1452a~1452dの外面が後壁1444の外面に対して実質的に垂直であるように位置決めされる。国際出願PCT/US2018/019787号の
図4~
図8に開示されているばねアーム31とは異なり、ばねアーム1452a~1452dの自由端1446は、曲線構成要素を有していない。代わりに、ばねアーム1452a~1452dは、実質的に平坦な外面を有する。この構成は、ばね1440aに関連する力がオス端子本体1472の自由端1488に実質的に垂直に印加されることを確実にするので、有益である。対照的に、国際出願PCT/US2018/019787号の
図4~
図8に開示されているばねアーム31の曲線構成要素は、このように力を印加しない。
【0033】
内部ばね部材1440aは、典型的には単一の材料片(例えば、金属)から形成される。したがって、ばね部材1440aは、一体型ばね部材1440aであるか、又は一体的に形成された特徴部を有する。特に、(i)曲線ばね区分1448a~1448d、及び(ii)ばねアーム1452a~1452d、という特徴部が一体的に形成される。これらの特徴部を一体的に形成するために、ばね部材1440aは、典型的には、ダイ形成プロセスを使用して形成されている。ダイ形成プロセスは、ばね部材1440aを機械的に強制的に成形する。以下及び国際出願PCT/US2019/036010号でより詳細に考察されるように、ばね部材1440aが金属の平板から形成され、オス端子1472内に設置されてメスレセプタクル2472に接続され、高温にさらされると、ばね部材1440aが平板に戻ろうとすることに一部起因して、ばね部材1440aは、接触アーム1494a~1494dに外向きのばね熱力STFを印加する。しかしながら、成型、又は積層造形プロセス(例えば、3Dプリント)の使用などの他のタイプのばね部材1440aの形成法も利用され得ることを理解されたい。他の実施形態では、ばね部材1440aの特徴部は、一体のものから形成されてなくても、一体的に形成されていない場合があるが、代わりに、一緒に溶接される別個の部品から形成される場合がある。
【0034】
図示されていない代替的な実施形態では、ばね部材1440aは、凹部及び関連する補強リブを含むことができる。国際出願PCT/US2019/036010号で考察されているように、ばね部材1440aの構成に対するこれらの変更で、ばね1440aに関連する力が変わる。特に、ばね付勢力SBFは、オス端子アセンブリ1430がメス端子アセンブリ2430内に挿入されるときに、ばね部材1440aの自由端1446の内向きの撓みに抵抗するためにばね部材1440aによって印加される力の量である。具体的には、この内向きの撓みは、オス端子本体1472の外面の範囲がメスレセプタクル2472の内部よりもわずかに大きいという事実により、オス端子アセンブリ1430の挿入中に生じる。したがって、オス端子アセンブリ1430がメス端子アセンブリ2430に挿入されると、外面の範囲はオス端子1470の中心1490に向かって押される。外面に対するこの内向きの力は、ばね部材1440aの自由端1446を内向きに(すなわち、中心1490に向かって)変位させる。ばね部材1440aは、ばね付勢力SFを提供することによって、この内向きの変位に抵抗する。他の実施形態では、ばねアーム1452a~1452dは、他の構造に連結されて、それらの全方向の拡張を制限し得る。個々のばねアーム1452a~1452d及び開口部の数及び幅は、変化し得る。更に、個々のばねアーム1452a~1452dの幅は、典型的には互いに等しい。しかしながら、他の実施形態では、ばねアーム1452a~1452dのうちの1つは、他のばねアームよりも幅広であり得る。
【0035】
図8~
図17は、オス端子本体1472及びオス端子接続プレート1474を含むオス端子1470を示す。具体的には、オス端子接続プレート1474は、オス端子本体1472に連結され、オス端子アセンブリ1430をコネクタシステム100の外部にあるデバイス(例えば、オルタネータ)に接続する構造(例えば、リード又はワイヤ)の範囲を受容するように構成されている。ワイヤ1530は、典型的には、接続プレート1474に溶接されるが、ワイヤ1530を接続プレート1474に接続する他の方法(例えば、ワイヤ1530を接続プレート1474の一部として形成する)が、本開示によって企図されている。例えば、開示された溶接プロセスの代わりに、圧着接続が利用され得る。
【0036】
図8~
図17に示すように、端子側壁配置1482は、端子本体1472に略円筒形の端子構成を提供する。オス端子側壁1482は、(i)側壁部分1492a~1492dと、(ii)接触アーム1494a~1494dと、(iii)複数の接触アーム開口部1510a~1510dと、を含む。
図9~
図17に最良に示されるように、側壁部分1492a~1492dは、実質的に曲線状であり、4つのセグメント1498、1500、1502、及び1504を含む。特に、4つのセグメントは、(i)第1のセグメント又は端部セグメント1498a~1498d、(ii)第2のセグメント又は後部セグメント又は中間セグメント1500a~1500d、(iii)第3のセグメント又は対向端部セグメント1502a~1502d、及び(iv)第4のセグメント又は前部セグメント1504a~1504dである。第2のセグメント、後部セグメント又は中間セグメント1500a~1500d及び第4のセグメント又は前部セグメント1504a~1504dは両方とも、(i)第1のセグメント又は端部セグメント1498a~1498d及び(ii)第3のセグメント又は対向端部セグメント1502a~1502dに連結されている。より多い又はより少ないセグメント及び/又は側壁部分1492a~1492dの他の構成が含まれることが、本開示によって企図されることを理解されたい。
【0037】
接触アーム開口部1510a~1510dは、側壁部分1492a~1492dと一体的に形成されており、側壁部分1492a~1492dは、接触アーム1494a~1494dと、側壁部分1492a~1492dの4つのセグメント1498、1500、1502、1504とを画定している。換言すれば、接触アーム開口部1510a~1510dは、接触アーム1494a~1494dの3つの側面を取り囲み、接触アーム1494a~1494dが、(i)別の接触アーム1494a~1494d、又は(ii)接触アーム1494a~1494dが連結される第2のセグメント又は後部セグメント又は中間セグメント1500a~1500d以外の構造に、横方向に接続されないことを可能にする。
図10、
図11及び
図17に最も良く示されるように、接触アーム開口部1510a~1510dは、接触アーム1494a~1494dの各細長い縁部に沿って延在する横方向範囲1512a~1512hを含む。例えば、1つの接触アーム開口部1510aは、(i)接触アーム1494aと側壁部分1492aの第1のセグメント1498aとの間に位置決めされた第1の横方向範囲1512aと、(ii)接触アーム1494aと側壁部分1492aの第3のセグメント1502aとの間に位置決めされた第2の横方向範囲1512bとを含む。特に、第1の横方向範囲1512aは、接触アーム1510aの第1の横方向縁部1524aと接触アーム開口部1510の第1の内部縁部1518aとの間に延在し、第2の横方向範囲1512bは、接触アーム1510aの第2の横方向縁部1524bと接触アーム開口部1510の第2の内部縁部1518bとの間に延在する。
【0038】
上記の構成を考慮すると、接触アーム1494a~1494dに沿って延在する接触アーム開口部1510a~1510dの当該横方向範囲1512a~1512hは、均一な幅を有しない。したがって、当該横方向範囲1512a~1512hは、(i)第1の部分1514a~1514hが第1の横方向幅WL1を有し、側壁部分1492a~1492dの中間セグメント1500a~1500dに隣接して位置決めされ、(ii)第2の部分1516a~1516hは、第2の横方向幅WL2を有し、第1の部分1514a~1514hに当接して、側壁部分1492a~1492dの前部セグメント1504a~1504dで終端するように位置決めされる。第1の部分1514a~1514hに関連する第1の幅は、第2の部分1516a~1516hに関連する第2の幅と異なる。特に、第1の横方向幅WL1は、図に示される実施形態において、第2の横方向幅WL2よりも大きい。例えば、表示された実施形態における第1の幅は約0.95mmであり、第2の幅は約0.45mmである。これらの変化する幅により、接触アーム1510aの第1及び第2の横方向縁部1524a、1524bは実質的に直線状ではないことを理解されたい。追加的に、オス端子アセンブリ1430が完全連結状態SFCにあるとき、接触アーム開口部1510a~1510dの範囲は、ばねアームギャップ1450a~1450dと位置合わせされる。この構成は、4つのばねアーム1452a~1452d及び4つの接触アーム1494a~1494dを形成する。他の実施形態では、ばねアーム1452a~1452dの数は、接触アーム1494a~1494dの数と一致しない場合があることを理解されたい。例えば、1つのばねアーム1452a~1452dがより少なくあり得る。
【0039】
図10~
図11及び
図15に最良に示されるように、接触アーム1494a~1494dは、(i)側壁部分1492a~1492dの中間セグメント1500a~1500dの範囲から、(ii)接触アーム開口部1510a~1510dの範囲を横切って、(iii)第4のセグメント又は前部セグメント1504a~1504dのすぐ手前で終端するように延在している。この構成は、国際出願PCT/US2018/019787号の
図9~
図15、
図18、
図21~
図31、
図32、
図41~
図42、
図45~
図46、
図48、及び
図50に示される端子の構成に対して有益であり、この構成が、(i)全長を短くすることができ、このことが、形成に必要な金属材料が少なくなり、オス端子1470がより狭い制限空間に設置され得ることを意味することと、(ii)より高い通電容量を有することと、(iii)組み立てがより容易であることと、(iv)接触アーム1494a~1494dが第1のオス端子側壁部分1492a~1492dの内側に位置決めされていることにより改善された構造的剛性と、(iv)国際出願PCT/US2019/036010号と関連して開示されている利点と、(v)本明細書に開示されるか、又は本開示から当業者によって推測され得る他の有益な特徴と、を可能にすることがその理由である。
【0040】
図15及び
図17に最良に示されるように、接触アーム1494a~1494dは、(i)第2のセグメント、後部セグメント又は中間セグメント1500a~1500dから延在する第1の範囲又は後部範囲1495a~1495dと、(ii)第1の範囲1495a~1495dと第3の範囲1497a~1497dとの間に延在する第2の範囲又は中間範囲1496a~1496dと、(iii)第2の範囲1496a~1496dと自由端1488との間に延在する第3の範囲又は曲線範囲1497a~1497dと、を含む。当該範囲1495a~1495d、1496a~1496d、及び1497a~1497dは、不均一な幅を有し、当該幅は、(i)第1の範囲又は後部範囲1495a~1495dが、接触アーム開口部1510a~1510dの横方向範囲1512a~1512hの第1の部分1514a~1514h間に延在する第1の接触アーム幅W
C1を有し、(ii)第2及び第3の範囲1496a~1496d、1497a~1497dが、接触アーム開口部1510a~1510dの横方向範囲1512a~1512hの第2の部分1516a~1516h間に延在する第2の接触アーム幅W
C2を有する、ことを含む。上で説明されるように、部分1514a~1514h、1516a~1516hの幅は変化し、したがって、接触アーム1494a~1494dの幅は変化する。
【0041】
この実施形態では、第1の横方向縁部1524aから第2の横方向縁部1524bまで延在し、接触アーム1494a~1494dの第1の範囲1495a~1495dに関連する第1の接触アーム幅WC1は、第1の横方向縁部1524aから第2の横方向縁部1524bまで延在し、接触アーム1494a~1494dの第2及び第3の範囲1496a~1496d、1497a~1497dに関連する第2の接触アーム幅WC2より小さい。第1の範囲1495a~1495dの幅のこの低減は、不規則な外周を有する接触アーム1494a~1494dを形成し、第1の切欠き1520a~1520d及び対向する第2の切欠き1522a~1522dが接触アーム1494a~1494dに形成され、接触アーム1494a~1494dの第1の範囲1495a~1494dの長さに沿って延在する。一実施形態における第1の幅は約1.9mmであり、第2の幅は約2.9mmである。したがって、各切欠き1520a~1520d、1522a~1522dは、約0.5mmの幅を有する。他の実施形態では、(i)曲線範囲1497a~1497dの幅は、中間範囲1496a~1496dの幅と等しくない場合があり、(ii)範囲1495a~1495d、1496a~1496d、1497a~1497dの幅の変動性は、より大きくても小さくあり得、(iii)追加の異なる幅を有する追加の範囲(例えば、異なる幅を有する10個の範囲)があり得、(iv)切欠き1520a~1520d、1522a~1522dの数、深さ、又は構成は、各接触アーム1494a~1494dについて等しくない場合があり、(v)各範囲の幅は、実質的に等しくあり得る、ことを理解されたい。
【0042】
接触アーム1494a~1494dのより小さい第1の幅、すなわち接触アーム1494a~1494dの後部範囲1495a~1495dは、オス端子アセンブリ1430をメス端子アセンブリ2430に連結するときに、接触アーム1494a~1494dを内側にかつオス端子1470の中心1490に向かって撓ませる又は変位させるのに必要な力を低減する。これは、オス端子本体1472に関連する挿入力を低減し、内部ばね部材1440aに関連する挿入力を増加させて、同じ組み合わされた挿入力レベルを維持するので、有益である。換言すれば、開示されたコネクタシステム100は、直線状縁部を有する接触アームを含む同様のコネクタシステムに関連付けられるであろう同じ挿入力要件を利用する。しかしながら、挿入力に寄与する構成要素に関連付けられた力は、ばね部材1440aにより強く依存し、オス端子本体1472により弱く依存するように再配分されている。設計者は、端子本体1472に対する変更を必要とせずにコネクタシステムの特性を容易に変更することができるので、このように内部ばね部材1440aに大きく依存することは有益である。例えば、設計者は、システム100の通電容量を増加させるために、ばね受容部1486内により剛性のばね部材1440aを挿入することができる。あるいは、目標挿入力を規定する特定の顧客要件がある場合、設計者は、オス端子本体1472を再設計する必要なく、これらの要件を満たすばね部材1440aを単に選択することができる。コネクタシステム100のこのモジュール性及び柔軟性は、先行技術に対する実質的な改善であり、製品SKUの数を低減し、コネクタを一新する若しくは再設計することなく顧客の要求を満たす能力を増加させ、並びに/又は新しい/異なるコネクタを利用するために必要とされる試験及び他の工程を制限する。これらの理由及び本開示に基づいて当業者には明らかである追加の理由により、コネクタシステム100、具体的にはオス端子アセンブリ1430は、国際出願PCT/US19/36010号に示され開示されているオス端子アセンブリ430に対して実質的な利点を提供する。
【0043】
接触アーム1494a~1494dは、第2のセグメント、後部セグメント又は中間セグメント1500a~1500dの前方範囲から離れるように外向きの角度で延在する。特に、オス端子側壁1492a~1492dの範囲の外面と接触アーム1494a~1494dの第1の範囲の外面との間の179.9度~172度であり得る外向き角度アルファは、好ましくは6度~12度、最も好ましくは8度~10度である。この外向きの角度は、複数の図に示されているが、
図15に関連して最良に視覚化され得る。この構成により、オス端子アセンブリ1430がメス端子アセンブリ2430に挿入されるときに、接触アーム1494a~1494dは、メス端子レセプタクル2472によって、オス端子1470の中心1490に向かって内側に撓む又は変位することができる。この内向きの撓みは、
図25に最良に示されている。この内向きの撓みは、接触アーム1494a~1494dがメス端子レセプタクル2472と接触して配置されることを確実にすることによって、適切な機械的かつ電気的な接続が作成されることを確実にするのに役立つ。
【0044】
図10~
図11及び
図15に示すように、接触アーム1494a~1494dの終端部は、(i)接触アーム開口部1510a~1510d内に、(ii)オス端子側壁1492a~1492dに実質的に平行に、かつ(iii)ばね部材1440aがばね受容部1486に挿入されたときにばねアーム1452a~1452dの平坦な外面に接触して、位置決めされる。この構成は、オス端子アセンブリ1430の組立者が、接触アーム1494a~1494dの大部分を外向きに変形させてばね部材1440aを受け入れるために大きい力を印加する必要がないので、国際出願PCT/US2018/019787号の
図3~
図8に示される構成に対して有益である。この必要とされる変形は、国際出願PCT/US2018/019787号の
図6において最良に見ることができるが、これは、接触アーム11の勾配と、ばねアーム31の外面と接触アーム11の内面とが、それらの間にギャップが形成されることなく互いに隣接しているという事実とによるものである。国際出願PCT/US2018/019787号の
図3~
図8とは対照的に、本出願の
図7は、ばね部材1440aの外面と接触アーム1494a~1494dの内面との間に形成された非常に小さいギャップを示す。したがって、ばね部材1440aをばね受容部1486に挿入するのに必要な力は非常に小さく、これは、組立者が、ばね1440aの挿入中に接触アーム1494a~1494dを押して大きく変形させる必要がないからである。
【0045】
オス端子1470は、典型的には、単一の材料片(例えば、金属)から形成される。したがって、オス端子1470は、一体型オス端子1470であり、一体的に形成された特徴部を有する。これらの特徴部を一体的に形成するために、オス端子1470は、典型的にはダイカットプロセスを使用して形成される。しかしながら、成型、又は積層造形プロセス(例えば、3Dプリント)の使用などの他のタイプのオス端子1470の形成法も利用され得ることを理解されたい。他の実施形態では、オス端子1470の特徴部は、一体のものから形成されてなくても、一体的に形成されない場合があるが、代わりに、一緒に溶接される別個の部品から形成される場合がある。オス端子1470を形成する際に、任意の数(例えば、1~100個)の接触アーム1494a~1494dがオス端子1470内に形成され得ることを理解されたい。
【0046】
オス端子アセンブリ1430内への内部ばね部材1440aの位置決めは、複数の工程又は段階にわたって行われる。
図7は、非接合状態S
UJにおけるばねアセンブリ1455の第1の実施形態を提供し、
図18~
図20は、接合状態S
Jにおけるばねアセンブリの第1の実施形態を示す。上で説明されるように、ばねアセンブリ1455を非接合状態S
UJから接合状態S
Jに移動させるために、ユーザ又は組立者は、ばね部材1440a、すなわち、ばねアーム1452a~1452dをばねホルダ1456のばねアームアパーチャ1461a~1461dと位置合わせする。これらの構成要素が位置合わせされた後、ユーザは、ばね部材1440aが保持手段1465に打ち勝つことができるように、位置決め構造1462a~1462dを一時的に弾性変形させるために、これらの構成要素に圧縮力を印加する。ばね部材1440aがホルダ1456内に位置決めされると、位置決め構造1462a~1462dは、それらの変形されていない/元の状態に戻り、それによって、保持手段1465を介してホルダ1456内にばね部材1440aを固定する。
【0047】
次に、接合されたSJばねアセンブリ1455がオス端子本体1472内に挿入される。これは、オス端子本体1472のばね受容部1486内に本体部分1460を位置決めし、これらの構成要素の両方を互いに押し込む挿入力FIを印加することによって達成される。ユーザ又は組立者がこの挿入力FIを印加している間、ユーザ又は組立者は、オス端子アセンブリを非連結状態SUCから完全連結状態FCに移動させるために、位置合わせ機構1459を位置合わせレセプタクル1476と位置合わせしなければならない。位置合わせ機構1459を位置合わせレセプタクル1476と位置合わせするために、組立者は、オス端子本体1472内のばねアセンブリ1455をねじる必要があり得る。外部部分1457aの後部範囲がオス端子本体1472の端部に隣接して位置決めされると、オス端子アセンブリ1430は完全連結状態FCになる。
【0048】
張力のがしアセンブリ1800は、オス端子アセンブリ1430とワイヤ1530との間の接続にかかる張力を緩和するように設計された張力のがしキャップ1810などの複数の構成要素を含む。この張力のがしアセンブリについての追加の詳細は、国際出願PCT/US2019/36070号に関連して開示されており、これは参照により本明細書に完全に組み込まれる。
【0049】
2)メスコネクタアセンブリ
メスコネクタアセンブリ2000は、主に、メス端子アセンブリ2430から構成される。メス端子アセンブリ2430は、オスコネクタアセンブリ1000に連結されたデバイスを構成要素ヘッダ3000に連結されたデバイスに電気的かつ機械的にするために、オス端子アセンブリ1430の範囲を受容するように設計されたメスレセプタクル2472を形成する側壁配置2434を含む。メスレセプタクル2472の断面形状は実質的に円形であり、その直径は約10.3mmである。したがって、この直径は、オス端子アセンブリ1430の外径(接触アーム1494a~1494dの最も広い範囲で測定され、約10.8mmである)よりも約5%小さい。国際出願PCT/US2019/36070号、国際出願PCT/US2019/36010号で考察されているように、この位置関係は、オス端子アセンブリ1430がメス端子アセンブリ2430に挿入されるときにばね部材1440aを圧縮して、オス端子アセンブリ1430がメス端子アセンブリ2430と適切な電気的及び機械的接続を行うことを確実にする。メス端子アセンブリ2430に関する追加の詳細は、国際出願PCT/US2019/36127号、国際出願PCT/US2019/36070号、国際出願PCT/US2019/36010号で一般的に考察されており、したがって、これらの詳細はここでは繰り返さない。しかしながら、概して、メス端子アセンブリ2430は、導電性材料(例えば、銅)で作製され得、打ち抜き加工、プレス加工、引き抜き加工、モデル加工、成型、印刷され得るか、又は同様の製造方法が利用され得る。
【0050】
3)構成要素ヘッダ
構成要素ヘッダ3000は、主に、メス端子アセンブリ2430を外部構造から保護し、絶縁するように設計されたメスハウジングアセンブリから構成される。これを達成するために、中間ハウジングアセンブリ2100は、壁2160によって形成される受容部内にメス端子アセンブリ2430を受容する。当該壁2160は、ハウジング2100の前部縁部から後方に延在し、オス端子アセンブリ1430とメス端子アセンブリ2430との嵌合中に端子アセンブリ1430の接触アーム1494を圧縮するように設計された傾斜又は勾配壁配置2162を含む。これらの傾斜又は勾配壁配置2162の構成及び設計は、本明細書に組み込まれる国際出願PCT/US2019/36070号に詳細に説明されている。これらの傾斜又は勾配壁2162は、メス端子アセンブリ2430が構成要素ヘッダ3000内に適切に位置決めされるときに、メス端子アセンブリ2430の前部縁部に当接するように構成された後部縁部を有する。
【0051】
4)コネクタシステムの接続
図1~
図2は、高電力コネクタシステム100が接続解除状態S
DCONから完全接続状態S
FCONにどのように移動することができるかを示す。次に、高電力コネクタシステム100は、この接続解除状態S
DCONから、オスコネクタアセンブリ1000の接触アーム1494a~1494dがメスコネクタアセンブリ2000の傾斜又は勾配面2162と接触しようとしている部分的接続状態に移動することができる。この傾斜又は勾配面2162は、接触アーム1494a~1494pがメスレセプタクル2472の内面に容易に摺動して接触することができるまで、接触アーム1494a~1494pを緩やかにかつ滑らかに圧縮する。このプロセスは、国際出願PCT/US2019/36070号により詳細に説明されており、本明細書に組み込まれる。オスコネクタアセンブリ1000がメスコネクタアセンブリ2000に完全に接続されると、高電力コネクタシステム100は、部分的接続状態S
PCONから完全接続状態S
FCONに移動している。最後に、CPA1170に力が印加され、これにより、CPA1170は、構成要素ヘッダ3000の範囲と相互作用する。これが行われると、オスコネクタアセンブリ1000は、メスコネクタアセンブリ2000に係止される。最後に、設置者は、国際出願PCT/US20/49870号に説明されているように、ハウジング内の開口部を通して見えるCPA1170の範囲を走査することができる。
【0052】
第2の実施形態
図29~
図35に示すように、コネクタシステム4100の第2の実施形態は、配電環境内で1つのデバイス又は構成要素を別のデバイス又は構成要素に電気的及び機械的に接続するように設計された複数の構成要素を含む。コネクタシステム4100の第2の実施形態は、主に、(i)オスコネクタアセンブリ5000と、(ii)メスコネクタアセンブリ6000と、から構成される。オスコネクタアセンブリ5000は、(i)ハウジングアセンブリ5100と、(ii)オス端子5470と、ばねホルダ5456及びばね部材5440aを含む内部ばねアセンブリ5455と、を含むオス端子アセンブリ5430と、(iii)オス相互係止アセンブリ5600と、(iv)張力のがしアセンブリ5800と、(v)ワイヤ5495とを含む。メスコネクタアセンブリ6000は、(i)ハウジングアセンブリ6100と、(ii)メスレセプタクル6472を有するメス端子本体6434を含むメス端子アセンブリ6430とを含む。コネクタシステム100、4100の第1及び第2の実施形態の間の唯一の違いは、(i)ハウジング1100、5100、3000、6100及び(ii)オス端子接続プレート1474、5474の構成である。他の点では、端子アセンブリ1430、2430、5430、6430は、実施形態100、4100にわたって同一である。
【0053】
これらの実施形態間の実質的な重複を考慮すると、図面に示される参照番号は、同様の構造が同様の番号を有するため、簡潔さのために本明細書から省略され得ることを理解されたい。例えば、ばね部材1440aに関する開示は、本明細書では繰り返されないが、本明細書で繰り返されたかのように、ばね部材5440aに適用される。換言すれば、明細書又はその構造の機能の特定の開示から参照番号を省略することは、本出願の開示を制限するべきではない。代わりに、参照により本明細書に組み込まれる本出願又は他の出願の別のセクション内で考察され得る同様の構造の開示を参照するものとする。
【0054】
5)端末の特性及び機能
図33~
図34は、完全接続状態S
FCにあるメスコネクタアセンブリ6000に連結されたオスコネクタアセンブリ5000の断面を示す。以下に開示されるものは、システム4100の当該第2の実施形態に関連して考察されるが、本開示は、システム100の第1の実施形態に等しく適用されることを理解されたい。
図33に最良に示されるように、ばねアーム5452a~5452dのうちの1つ以上の外面は、それぞれの接触アーム5494a~5494dの自由端5488に接触している。上で考察されるように、接触アーム5494a~5494dの最も外側の範囲は、メス端子本体6434の内側の範囲よりもわずかに大きい。したがって、これらの構成要素が互いに嵌合されると、ばね部材5440aは圧縮される。ばね部材5440aのこの圧縮は、接触アーム5494a~5494dに対して、ばね部材5440aの内部から離れるように外向きの付勢力S
BFを生成する。
【0055】
接触アーム5494a~5494dを含むオス端子本体5472は、銅などの第1の材料、高度に導電性の銅合金(例えば、C151又はC110)、アルミニウム、及び/又は別の好適な導電性材料で形成され得る。第1の材料は、好ましくは、IACS(International Annealed Copper Standard、すなわち、市販の銅の導電率の経験的に導出された標準値)の80%を越える導電性を有する。例えば、C151は、通常、IACSに準拠している純粋な銅で標準の導電率の95%を有する。同様に、C110は、IACSの101%の導電率を有する。特定の動作環境又は技術的用途では、高応力及び/又は過酷な気象用途に望ましい耐腐食特性を有するため、C151を選択することが好ましくなり得る。オス端子本体5472の第1の材料は、C151であり、ASTM B747規格に従って、室温で約115~125ギガパスカル(gigapascal、GPa)の弾性係数(ヤング率)、並びに17.6ppm/摂氏度(摂氏20~300度)及び17.0ppm/摂氏度(摂氏20~200度)の熱膨張係数(coefficient of terminal expansion、CTE)を有することが報告されている。
【0056】
ばね部材5440aは、ばね鋼、ステンレス鋼(例えば、301SS、1/4硬度)などの第2の材料、及び/又は(例えば、ヤング率によって測定される場合)より大きい剛性と、オス端子本体5472の第1の材料よりも弾力性と、を有する別の好適な材料から形成され得る。第2の材料は、好ましくは、第1の材料の導電率よりも低い導電率を有する。第2の材料はまた、室温で約193GPaであり得る、かつ、17.8ppm/摂氏度(摂氏0~315度)及び16.9ppm/摂氏度(摂氏0~100度)の端子膨張係数(CTE)であり得るヤング率を有する。企図される高電圧用途では、第1のコネクタを形成する銅合金の断面積は、選択された銅合金の導電率とバランスが取られる。例えば、より低い導電率を有する銅合金が選択される場合、それから形成される接触アーム5494a~5494dは、的確に電気を伝導するようにより大きい断面積を有する。同様に、より高い導電率を有する第1の材料の選択は、依然として導電率の規格満たしながら、比較的より小さい断面積を有する接触アーム5494a~5494dを可能にし得る。
【0057】
例示的な実施形態では、第2の材料のCTEは、第1の材料のCTEよりも大きくあり得、すなわち、ばね部材5440aのCTEは、オス端子本体5472のCTEよりも大きい。したがって、オス端子本体5472とばね部材5440aとのアセンブリが、本開示で説明される電気コネクタの使用に典型的な高電圧及び高温環境に曝されるとき、ばね部材5440aは、オス端子本体5472よりも相対的に大きく膨張する。したがって、オス端子本体5472の接触アーム5494a~5494d上のばね部材5440aによって生成される外向きの力SBFは、温度増加に従って増加し、これは、以下で熱ばね力STFと称される。
【0058】
車両用オルタネータで使用されるような本開示の例示的な用途は、乗用車及び商用車で見られるようなクラス5の自動車環境での展開に好適である。クラス5環境は、車両、例えば、オルタネータのフードの下で見られることが多く、周囲温度150℃を示し、日常的に200℃に達する。銅及び/又は高導電性銅合金が約150℃を超える温度に曝されると、当該合金は可鍛性になり、機械的弾性を失い、すなわち、銅材料が軟化する。しかしながら、ばね部材5440aを形成する鋼は、同様の条件に曝されたときに硬度及び機械的特性を保持する。したがって、オス端子本体5472及びばね部材5440aが両方とも高温に曝されると、オス端子本体5472の第1の材料が軟化し、第2の材料から形成されたばね部材5440aの構造的完全性が保持され、ばね部材5440aによって軟化した接触アーム5494a~5494dに印加される力が、完全接続位置SFCにおいて、軟化した接触アーム5494a~5494dをオス端子本体5472の内部に対して外向きにより効果的に変位させる。
【0059】
オス端子本体5472、ばね部材5440a、及びメス端子本体6434は、コネクタアセンブリが曝される高電力、高電圧用途から生じる高温及び熱サイクルに耐えながら、導電性及び機械的係合を維持するように構成される。更に、オス端子本体5472及びメス端子本体6434は、高電圧、高温用途から生じる高温及び熱サイクルの結果として熱膨張を受けることがあり、これはオス端子本体5472によってメス端子本体6434に印加される外向きの力を増加させる。オス端子本体5472、ばね部材5440a、及びメス端子本体6434の構成は、それらの間の外向きの接続力を増加させ、一方、コネクタシステム4100は、接続位置PCにおける熱サイクルから生じる熱膨張に耐える。
【0060】
上の例示的な実施形態に基づいて、ばね部材5440aのヤング率及びCTEは、オス端子本体5472のヤング率及びCTEよりも大きくなっている。したがって、オス端子本体5472が、コネクタシステム4100を高温(例えば、約150℃)での繰り返しの熱サイクルに曝す高電力用途で使用される場合、(i)オス端子本体5472は可鍛性になり、いくらかの機械的弾力性を失い、すなわち、オス端子本体5472内の銅材料が軟化し、(ii)ばね部材5440aは、可鍛性にはならず、又はオス端子本体5472と比較して大きく機械的剛性を失う。
【0061】
したがって、(例えば、ダイ形成プロセスを利用して)形状に機械的に冷間強制されたばね部材5440aを利用する場合、ばね部材5440aは高温に曝され、ばね部材5440aは、少なくともその非圧縮状態に戻るようになり、このことは、オス端子アセンブリ5430をメス端子アセンブリ6430内に挿入する前に生じ、好ましくは元の平坦な状態に戻るようになり、このことは、ばね部材5440aの形成の前に生じる。そうすることで、ばね部材5440aは、接触アーム5494a~5494dの自由端5488上に概して外向きの熱ばね力S
TF(
図36の「S
TF」とラベル付けされた矢印で示されるように)を印加する。この熱ばね力S
TFは、システム4100が設置されている環境において、高温及び/又は低温を含む局所温度条件に依存する。したがって、ばね付勢力S
BFと熱ばね力S
TFとの組み合わせは、結果として生じる付勢力S
RBFを提供し、これが、オス端子アセンブリ2430が、メス端子6430に挿入されるとき、及びシステム4100の動作中に、接触アーム5494a~5494dの外面がメス端子本体6434の内面と接触するように押されることを確実にし、電気的及び機械的な接続を確実にする。追加的に、繰り返される熱サイクル事象では、オス端子アセンブリ5430は、外向きに配向された結果として生じるばね力S
RBFの増加を発生させ、これがシステム4100の繰り返される動作中にメス端子アセンブリ6430に印加される。
【0062】
図33及び
図35に更に例解されるように、完全接続状態S
FCにおいて、オス端子アセンブリ5430は、メス端子アセンブリ6430と360°コンプライアンスを提供して、4つ全ての主方向における電気的及び機械的接続性のために十分な量の外向きの力Fがオス端子アセンブリ5430によってメス端子アセンブリ6430に印加されることを確実にする。この属性は、接続中に構成要素の所望の配向を確実にするように設計された固定する特徴及び/又は別の特徴の省略を可能にする。システム4100の360°コンプライアンス属性はまた、激しい機械的条件、例えば振動の下で機械的及び電気的接続を維持するのを助ける。180°コンプライアンスを有する従来のブレード又はフォーク形状コネクタ、すなわち、2つの対向する側のみの接続では、振動は、180°コンプライアントコネクタを特定の周波数でより大きい振幅で振動させる高調波共振を発生させる場合がある。例えば、フォーク形状コネクタを高調波共振させると、フォーク形状コネクタが開くことがある。導電中にフォーク形状コネクタが開くことは、フォーク形状コネクタが、関連する端子から瞬間的に機械的に分離すると電気アーク放電が発生する可能性があるので、望ましくない。アーク放電は、180°コンプライアント端子並びに180°コンプライアント端子が構成要素である電気システム全体に対して著しい悪影響を及ぼす可能性がある。しかしながら、本開示の360°コンプライアンス特徴は、強い振動及び電気アーク放電によって引き起こされる、可能性のある破局的故障を防止し得る。
【0063】
6)システム100、4100に関する関連情報
システム100、4100は、T4/V4/S3/D2/M2であり、つまり(i)T4は、システム100の150℃への曝露、(ii)V4は、激しい振動、(iii)S1は、高圧噴霧、(iv)D2は、200kマイルの耐久性、(v)M2は45ニュートン未満の力がオス端子アセンブリ1430、3430、5430をメス端子アセンブリ2430、6430に接続するために必要であることであり、システム100、4100は、これを満たし、これを超えることを理解されたい。T4/V4/S3/D2/M2準拠であることに加えて、システム100、4100は、プッシュ、クリック、タグ、スキャン(push, click, tug, scan、PCTS)準拠であり、この規格についての追加の情報は、国際出願PCT/US2020/049870号に開示されている。
【0064】
本出願内に開示されるオス端子アセンブリ1430、5430及びメス端子アセンブリ2430、6430は、55℃での搬送に関する以下の仕様を、周囲温度(rise over ambient、RoA)又は80℃を超えて上昇させ、80%の定格低減を伴い、(i)オス端子アセンブリ1430の直径が6mmであり、その定格が16mm2ワイヤで153アンペアを搬送する、(ii)オス端子アセンブリ1430の直径が8mmで、25mm2ワイヤで225アンペアの定格通電であり、(iii)オス端子アセンブリ1430の直径が10mmで、50mm2ワイヤで300アンペアの定格通電であり、(iv)オス端子アセンブリ1430の直径が12mmで、75mm2ワイヤで375アンペアの定格通電である、ことを理解されたい。比較すると、Amphenolによって販売されている従来の丸形コネクタは、80℃において80%の定格低減で以下の定格を有する、(i)オス端子の直径が6mmで、16mm2ワイヤで90アンペアの定格通電であり、(ii)オス端子の直径が8mmで、25mm2ワイヤで130アンペアの定格通電であり、(iii)オス端子の直径が10mmで、50mm2ワイヤで220アンペアの定格通電である。したがって、開示されるコネクタシステム100は、Amphenolによって販売されている従来の丸形コネクタの通電能力よりも実質的に高い通電能力を提供する。特に、開示されたコネクタシステム100は、6mm端子で41%多い電流を、8mm端子で42%多い電流を、10mm端子で27%多い電流を運ぶことができる。USCAR規格を満たしながら、通電容量のこれらの実質的な増加は、先行技術のコネクタのかなりの利点を提供する。
【0065】
本明細書に開示されるばね部材1440a、5440aは、国際出願PCT/US2019/36010号又は米国仮特許出願第63/058,061号に示されるばね部材と置き換えられ得る。更に、コネクタアセンブリ1000、2000、5000、6000の代替的な構成が可能であることを理解されたい。例えば、任意の数(例えば、2~30個、好ましくは2~8個、最も好ましくは2~4個)のオス端子アセンブリ1430、5430をハウジング1100、5100内に位置決めすることができる。追加的に、コネクタシステム100、4100の代替的な構成が可能である。例えば、メスコネクタアセンブリ2000、6000は、これらの複数のオス端子アセンブリ1430、5430を単一のメス端子アセンブリ2430、6430に受け入れるように再構成され得る。
【0066】
オス端子アセンブリは、任意の数(例えば、2~100個、好ましくは2~50個、最も好ましくは2~8個)の接触アーム1494、5494及び任意の数(例えば、2~100個、好ましくは2~50個、最も好ましくは2~8個)のばねアーム1452、5452を有することができることも理解されたい。上で考察されるように、接触アーム1494、5494の数は、ばねアームの数に等しくない場合がある。例えば、接触アーム1494、5494は、ばねアーム1452、5452よりも多くあり得る。代替的に、接触アーム1494、5494は、ばねアーム1452、5452よりも少なくあり得る。
【0067】
参照により組み込まれる資料及び開示
国際出願PCT/US21/43686号、同第PCT/US2021/033446号、同第PCT/US2020/050018号、同第PCT/US2020/049870号、同第PCT/US2020/014484号、同第PCT/US2020/013757号、同第PCT/US2019/036127号、同第PCT/US2019/036070号、同第PCT/US2019/036010号、及び国際出願PCT/US2018/019787号、米国特許出願第16/194,891号、米国仮特許出願第62/681,973号、同第62/792,881号、同第62/795,015号、同第62/897,658号、同第62/897,962号、同第62/988,972号、同第63/051,639号、同第63/058,061号、同第63/068,622号、同第63/109,135号、同第63/159,689号、同第63/222,859号の各々は、参照により完全に組み込まれ、本明細書の一部をなす。
【0068】
SAE規格であり、2010年3月最終改訂版の「Connections for High Voltage On-Board Vehicle Electrical Wiring Harnesses-Test Methods and General Performance Requirements」と題された、J1742_201003は、その各々が参照により完全に組み込まれ、本明細書の一部をなす。
【0069】
ASTM規格であり、(i)「Standard Test Method for Measuring the Electromagnetic Shielding Effectiveness of Planar Materials」と題されたD4935-18、及び(ii)「Standard Test Methods for DC Resistance or Conductance of Insulating Materials」と題されたASTM D257は、その各々が参照により完全に組み込まれ、本明細書の一部をなす。
【0070】
米国国家規格協会及び/又はEOS/ESD Association,Inc.の規格であるANSI/ESD STM11.11 Surface Resistance Measurements of Static Dissipative Planar Materialsは、その各々が参照により完全に組み込まれ、本明細書の一部をなす。
【0071】
DIN規格であり、Connectors for electronic equipment-Tests and measurements-Part 5-2:Current-carrying capacity tests;Test 5b:Current-temperature derating(IEC60512-5-2:2002)は、その各々が参照により完全に組み込まれ、本明細書の一部をなす。
【0072】
USCAR規格であり、(i)2013年2月改訂6版のSAE/USCAR-2 ISBN:978-0-7680-7998-2、(ii)2017年8月改訂5版のSAE/USCAR-12 ISBN:978-0-7680-8446-7、(iii)2014年12月改訂3版SAE/USCAR-21、(iv)2016年3月改訂3版SAE/USCAR-25 ISBN:978-0-7680-8319-4、(v)2008年8月改訂版のSAE/USCAR-37 ISBN:978-0-7680-2098-4、(vi)2016年5月改訂1版SAE/USCAR-38 ISBN:978-0-7680-8350-7は、その各々が参照により完全に組み込まれ、本明細書の一部をなす。
【0073】
連邦試験方法標準規格101C及び4046を含む、他の標準規格は、その各々が参照により完全に組み込まれ、本明細書の一部をなす。いくつかの実装形態を例解及び説明してきたが、本開示の趣旨から大幅に逸脱することなく、多数の変更が着想され、保護の範囲は、添付の特許請求の範囲の範囲によってのみ制限される。例えば、上で説明される構成要素の全体的な形状は、三角プリズム、五角プリズム、六角プリズム、八角プリズム、球体、円錐、四面体、立方体、十二面体、二十面体、八面体、楕円体、又は他の同様の形状に変更され得る。
【0074】
本明細書で使用される以下の用語は、概して、以下を意味するものと理解されたい。
a.「高電力」は、(i)電流に関係なく20ボルト~600ボルトの電圧、又は(ii)電圧に関係なく80アンペア以上の任意の電流にあるものを意味するものとする。
b.「高電流」は、電圧に関係なく、80アンペア以上の電流を意味するものとする。
c.「高電圧」は、電流に関係なく20ボルト~600ボルトの電圧を意味するものとする。
【0075】
見出し及び小見出しがある場合、それは便宜のためにのみ使用されており、制限するものではない。例示という言葉は、例又は例解として役立つことを意味するために使用される。用語が含まれ、使用され、同様のものが用いられる場合、そのような用語は、用語「含む」が特許請求の範囲の移行単語として使用される場合に解釈されるのと同様の様式で含まれることが意図されている。第1及び第2などの関係用語は、エンティティ又はアクション間のいかなる実際のそのような関係又は順序を必ずしも必要とせず、又は示唆することなく、1つのエンティティ又はアクションを別のものから区別するために使用され得る。
【0076】
1つの態様、その態様、別の態様、いくつかの態様、1つ以上の態様、1つの実装形態、その実装形態、別の実装形態、いくつかの実装形態、1つ以上の実装形態、1つの実施形態、その実施形態、別の実施形態、いくつかの実施形態、1つ以上の実施形態、1つの構成、その構成、別の構成、いくつかの構成、1つ以上の構成、主題の技術、開示、本開示、それらの他の変形、及び同様の句は、便宜上のものであり、そのような句に関する開示が主題の技術に不可欠であること、又はそのような開示が主題の技術の全ての構成に適用されること、の意味を含むものではない。そのような句に関連する開示は、全ての構成、又は1つ以上の構成に適用され得る。そのような句に関する開示は、1つ以上の例を提供することができる。態様又はいくつかの態様などの句は、1つ以上の態様を指し得、その逆も同様であり、これは、他の前述の句と同様に適用される。
【0077】
本開示に対する多数の変更は、前述の説明に鑑みて当業者には明らかであろう。本開示を実施するための本発明者らに公知の最良の形態を含む、本開示の好ましい実施形態が本明細書に説明されている。例解された実施形態は、例示的であるに過ぎず、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。
【国際調査報告】