(57)【要約】  多接触電気コネクタ・ウェハが、絶縁基体と、基体の第１の側面上の少なくとも１つのベイとを含む。導体は、少なくとも１つのベイと関係し、この導体は、対応する対合要素に接触するようになされる。このウェハは、ローディング・ビームであって、このビームの撓みに基づいて第１の導体を対応する対合要素に向かって付勢するようになされるローディング・ビームをさらに含む。コネクタは、受け口の開口部を定めるコネクタ・ハウジング内に配設される伝導性構成要素で形成されてよい。この伝導性構成要素は、伝導性構成要素がハウジングに対して動くことを可能にするようにハウジング内に配置される。そのようなものとして、コネクタは、第１の厚さの対合コネクタ又は第２の異なる厚さの対合コネクタを受け入れることができる。このコネクタは、受け口に対して同一直線上にならないように受け口に挿入される対合コネクタを受け入れるようになされてもよい。
2010528425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多接触電気コネクタ・ウェハであって、
絶縁基体と、
前記基体の第１の側面上の少なくとも１つのベイと、
前記少なくとも１つのベイと関係する導体であって、前記少なくとも１つのベイの導体が、対応する対合要素に接触するようになされる導体と、
ローディング・ビームであって、前記ビームの撓みに基づいて第１の前記導体を前記対応する対合要素に向かって付勢するようになされるローディング・ビームと
を備える、コネクタ・ウェハ。
【請求項２】
前記少なくとも１つのベイが複数のベイを含む、請求項１に記載のコネクタ・ウェハ。
【請求項３】
前記ローディング・ビームが、前記対合要素に対する前記第１の導体の接触力に対して横断する方向に前記基体に隣接して配設される、請求項１に記載のコネクタ・ウェハ。
【請求項４】
前記ローディング・ビームが、張力のないやり方で前記基体に対して保持される、請求項１に記載のコネクタ・ウェハ。
【請求項５】
前記ローディング・ビームの材料が、ステンレス鋼、ニチノール、又はばね鋼のうちの１つである、請求項１に記載のコネクタ・ウェハ。
【請求項６】
１つのベイ内の前記導体の接触により、前記ビームが一方向に撓み、隣接したベイ内で前記ビームが反対方向に撓んで、前記隣接したベイ内の前記導体を上昇させる、請求項２に記載のコネクタ・ウェハ。
【請求項７】
前記ローディング・ビームが、ＰＴＦＥ及びニッケルのうちの少なくとも１つで被覆される、請求項１に記載のコネクタ・ウェハ。
【請求項８】
前記導体が高伝導性銅合金を含む、請求項１に記載のコネクタ・ウェハ。
【請求項９】
前記ローディング・ビームが、ほぼ円形である断面を有する、請求項１に記載のコネクタ・ウェハ。
【請求項１０】
前記ローディング・ビームが、ほぼ楕円形である断面を有する、請求項１に記載のコネクタ・ウェハ。
【請求項１１】
多接触電気コネクタであって、
受け口の開口部を定めるハウジングと、
前記ハウジング内に配設され、前記受け口内に配置されると対合コネクタに接触するように配置される少なくとも１つの伝導性構成要素とを備え、前記少なくとも１つの伝導性構成要素は、前記少なくとも１つの伝導性構成要素が前記ハウジングに対して動くことを可能にするように前記ハウジング内に配置されるコネクタ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの伝導性構成要素が、複数の伝導性構成要素を含む、請求項１１に記載のコネクタ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの伝導性構成要素が、前記対合コネクタに対する所望の接触力を付与するように構築及び配置され、前記少なくとも１つの伝導性構成要素が、前記少なくとも１つの伝導性構成要素に対する前記接触力が閾値力を超えるときに前記対合コネクタを受け入れるように前記ハウジング内で動くようになされる、請求項１１に記載のコネクタ。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの伝導性構成要素が、前記ハウジングに対して枢動するようになされる、請求項１１に記載のコネクタ。
【請求項１５】
前記ハウジング内に配設され、前記対合コネクタが前記受け口に受けられるときに前記少なくとも１つの伝導性構成要素を前記対合コネクタとの接触に向かって付勢するように前記少なくとも１つの伝導性構成要素に作用する付勢要素をさらに含む、請求項１１に記載のコネクタ。
【請求項１６】
前記付勢要素がエラストマー部材である、請求項１５に記載のコネクタ。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの伝導性構成要素が複数の接触を含み、前記対合コネクタが前記受け口に受けられるときに各接触が前記対合コネクタに対する接触力を与える、請求項１５に記載のコネクタ。
【請求項１８】
前記付勢要素が、前記複数の接触によって与えられる前記接触力の合計にほぼ等しいものである付勢力を加えるようになされる、請求項１７に記載のコネクタ。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの伝導性構成要素が、前記受け口の挿入軸にほぼ直角をなす線に対してある角度で配設される、請求項１１に記載のコネクタ。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの伝導性の構成要素が、挿入軸にほぼ直角をなす線に対して約２５度の角度で配設される、請求項１９に記載のコネクタ。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの伝導性構成要素が、少なくとも２つの伝導性構成要素を備え、伝導性構成要素が、前記受け口のそれぞれの側で前記ハウジング内に配設される、請求項２０に記載のコネクタ。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの伝導性構成要素が、前記受け口への前記対合コネクタの挿入力が前記受け口からの前記対合コネクタの除去力より小さいように、挿入軸にほぼ直角をなす前記線に対して下向きに角度を付けられる、請求項２０に記載のコネクタ。
【請求項２３】
前記受け口への前記対合コネクタの挿入力が前記受け口からの前記対合コネクタの除去力とほぼ同じであるように、前記ハウジングの一方の側のウェハが前記挿入軸にほぼ直角をなす前記線に対して下向きに角度を付けられ、前記ハウジングの他方の側の前記伝導性構成要素が前記挿入軸にほぼ直角をなす前記線に対して上向きに角度を付けられる、請求項２１に記載のコネクタ。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの伝導性構成要素が、多接触電気コネクタ・ウェハを備え、前記ウェハが、絶縁基体と、前記基体の第１の側面上の少なくとも１つのベイと、前記少なくとも１つのベイと関係する導体とを備え、前記少なくとも１つのベイの前記導体が、対応する対合要素に接触するようになされる、請求項１１に記載のコネクタ。
【請求項２５】
前記ウェハが、導体付勢要素であって、前記導体付勢要素の撓みに基づいて第１の前記導体を前記対応する対合要素に向かって付勢するようになされる導体付勢要素をさらに含む、請求項２４に記載のコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００７年５月２４日に出願した米国仮特許出願第６０／９３１，６４２号の利益を主張するものであり、これは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明の態様は、電気コネクタに関し、より具体的には電気コネクタ内で接触力を与えるための配置に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気コネクタは、電気系統の構成要素同士の間で電流が流れるための分離可能な経路を設けるために使用される。多くの応用例では、構成要素同士の間の数多くの接続は、所与の電気コネクタ内に数多くの信号接続及び／又は電力接続を必要とし得る。最近、典型的な電子部品に必要な接続の数が増大してきており、このことは、電気コネクタ内により多数の電気的接続を必要とすることを生じさせている。電子部品の大きさも一般的に減少してきており、このことは、より小さい電気コネクタを必要とすることを生じさせている。これらの理由のどちらについても、電流密度を増大させた電気コネクタが必要であり、ここで「電流密度」は、コネクタの面積によって除された所与のコネクタを通過する電流量を指す。これらの電気コネクタの一部は、コネクタ内の接続当たり５アンペア〜２０アンペアほどの量を取り扱う必要がある。既存技術は、信頼できる電気的接続ももたらしつつ、これらの要求を満たすことはできない。
【０００４】
多くの応用例、具体的には小さい導体を含む応用例において、導体と対合要素の間の接触面積を最大にすることが望ましいものであり得ると出願人も理解している。より大きい面積にわたって接触を行う導体又は接続ごとに多数の接触点を作り出す導体を有するコネクタは、より大量の電流がコネクタを通って流れることをしばしば支えることができ、そうすることで電流密度の増大を支えることができるコネクタを提供することができる。
【０００５】
より大きい接触力は、導体と対合要素の分離を防ぐことによってより信頼できる電気的接続をもたらすことができる。加えて、より高い垂直の接触力は、導体と対合要素が摺動の仕方で係合されるときに、導体と対合要素の間でワイピング作用を引き起こし得る。このワイピング作用は、導体又は対合要素上に存在し得るごみの除去を助けることができ、このごみは、さもなければ接続の信頼性を低下させ得るものである。ワイピング作用は、伝導性を制限し得る酸化物層を壊すのを助けることもできる。しかし、高い垂直の接触力には欠点があり得る。より高い接触力は、コネクタを合わせ面と係合するために必要な挿入力をかなり増大させ得る。操作者が、そのような高い挿入力に打ち勝とうとしてコネクタを傷付ける可能性がある。加えて、より高い接触力と関係するワイピング作用は、望ましいめっきの除去を含む導体及び／又は合わせ面の磨耗を引き起こす可能性があり、このことは、酸化及び電気的接続不良をもたらす可能性がある。
【０００６】
電気コネクタは、合わせ面との係合中に弾性荷重を受けて変位する導体を使用して接触力を与えることが知られている。しかし、このように導体が電流の伝送と接触力の印加との両方に最適化されることを必要とすることは、導体の材料又は構成を選ぶときに妥協がなされることをしばしば必要とすることを出願人は理解している。実例として、望ましい電気特性を有する高伝導性銅合金は、経時的に、反復使用又は高温によって生じ得る応力緩和及びクリープのために、電気コネクタで用いるのは避けられると出願人は理解している。高伝導性銅合金は、この用語が本明細書で用いられる際、９９．９９％銅製の金属の伝導性の少なくとも９０％を有する合金を指す。本明細書で用いられるように、「高伝導性銅」なる用語は、純銅も意味することを理解されたい。０．５％ベリリウムなどの少量の合金剤を用いて銅の機械的特性を改善しようとする試みにより、合金の伝導性は純銅の伝導性の２０％まで低く減少し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様では、多接触電気コネクタ・ウェハが提供される。このウェハは、絶縁基体と、この基体の第１の側面上の少なくとも１つのベイとを含む。導体が、少なくとも１つのベイと関係する。この少なくとも１つのベイの導体は、対応する対合要素に接触するようになされる。このウェハは、ローディング・ビームであって、このビームの撓みに基づいて第１の導体を対応する対合要素に向かって付勢するようになされるローディング・ビームをさらに含む。
【０００８】
別の態様では、多接触電気コネクタが提供される。このコネクタは、受け口の開口部を定めるハウジングと、ハウジング内に配設され、受け口内に配置されると対合コネクタに接触するように配置される少なくとも１つのコネクタ・ウェハとを含む。この少なくとも１つのコネクタ・ウェハは、少なくとも１つのウェハがハウジングに対して動くことを可能にするようにハウジング内に配置される。
【０００９】
本発明の様々な実施例は、ある利点を提供する。本発明の実施例の全てが、同じ利点を共有するとは限らず、共有する実施例は、あらゆる状況下で利点を共有するわけではないかもしれない。
【００１０】
本発明のさらなる特徴及び利点、並びに本発明の様々な実施例の構造を以下詳細に説明する。
【００１１】
添付図面は、原寸に比例して描かれるものではない。図面中、同様の特徴は、同じ参照符号によって表される。分かり易くするために、全ての構成要素が、全ての図面に表記されているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】コネクタ・ウェハを示す電気コネクタの一実施例の斜視図である。
【図２ａ】図１の線２−２に沿ったコネクタ・ウェハの断面の代替の実施例の概略図である。
【図２ｂ】図１の線２−２に沿ったコネクタ・ウェハの断面の代替の実施例の概略図である。
【図２ｃ】図１の線２−２に沿ったコネクタ・ウェハの断面の代替の実施例の概略図である。
【図３ａ】複数のコネクタ・ウェハの代替の配置の斜視図である。
【図３ｂ】複数のコネクタ・ウェハの代替の配置の斜視図である。
【図４】コネクタ・ウェハの一部の概略図である。
【図５】１つ又は複数の伝導性構成要素をハウジング内に配置させ、カード上の典型的な対合コネクタを受けるようになされたコネクタの斜視図である。
【図６】図５のコネクタの一部の部分拡大図である。
【図７】図５のコネクタの断面図である。
【図８】典型的なコネクタの接触力対撓みのグラフである。
【図９ａ】ハウジング内の伝導性構成要素の角変位の代替の配置図である。
【図９ｂ】ハウジング内の伝導性構成要素の角変位の代替の配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（１つ又は複数の）本発明の電気コネクタは、対合コネクタの対合要素に、増大した電流密度及び／又はより高い機械的信頼性の電気的接続をもたらすようになされる。（１つ又は複数の）本発明の電気コネクタは、比較的低い挿入力で対合接続をもたらすようになされていることも理解されたい。コネクタの実施例は、（１つ又は複数の）対応する対合要素と電気接触するために、少なくとも１つのベイがこのベイ内に含まれた少なくとも１つの導体を有したコネクタ・ウェハを有する。一実施例では、コネクタ・ウェハ内のローディング・ビームは、対合コネクタがコネクタ・ウェハに接続されると、導体と対合要素の間に接触力を与える。
【００１４】
本発明のいくつかの例示の実施例では、コネクタ・ウェハは、コネクタ・ウェハの絶縁基体内に複数のベイを有する。対合要素の表面に適合できる１つ又は複数の導体は、各ベイの一部である。１つ又は複数のローディング・ビームは、対合コネクタが導体を係合するとローディング・ビームが撓み、今度は導体及び対合コネクタにほぼ垂直な接触力を与えるように配置される。一実施例では、各ウェハは、複数のベイを含む。
【００１５】
一態様では、電気コネクタが、受け口の開口部を定めるハウジングを含むように形成されてよく、少なくとも１つの伝導性構成要素が、ハウジング内に配設され、受け口内に配置されると対合コネクタに接触するように配置される。コネクタ伝導性構成要素は、伝導性構成要素がハウジングに対して動いて、種々の厚さ及び／又は受け口に挿入される種々の挿入角度の対合コネクタを受け入れることを可能にするようにハウジング内に配置される。伝導性構成要素は、対合コネクタに対する所望の接触力を付与するように構築及び配置され、伝導性構成要素に対する接触力が閾値力を超えるときに対合コネクタを受け入れるようにハウジング内で動くようになされる。一実施例では、伝導性構成要素が、ハウジングに対して枢動するようになされる。一実施例では、複数の伝導性構成要素が、ハウジング内に配設される。一実施例では、以下に説明することになるように、伝導性構成要素はウェハである。
【００１６】
ここで各図、初めに図１を見ると、コネクタ・ウェハ１０の概略図が示されている。例示したコネクタ・ウェハは高さ約４ｍｍである基体１２を有し、基体１２は一列のベイ１４を定める。例示した実施例では、この基体は、電気絶縁性であるが、他の実施例では伝導性であってよい。導体１８は、各ベイ１４の周りに延在し、それに結合されると対合要素と接触するように配置される。導体は、望み通りに１回又は複数回基体の周りに巻かれてよい。示される例示の実施例では、導体は、各ベイ内の基体の周りに２回巻かれる。一実施例では、導体は、連続フィラメントであり、ベイ内で周りに２回巻かれた後にフィラメントが２つのベイの間の基体を横断し、次いで隣接したベイ内の基体の周りにやはり２回巻かれるようになっている。もちろん、本発明はこの点に限定されず、各ベイは、離散した導体を備えてよい。
【００１７】
ウェハは、複数のベイを有するものとして示されると共に説明されるが、このウェハは、本発明はこの点に限定されないので、１つのベイだけを含んでよい。
【００１８】
ばねビームと呼ばれる場合もあるローディング要素又はビーム２０が、基体と導体の間に配設される。このビームは、導体に対する圧縮力の印加に基づいて導体を基体から外に向かって付勢するためのばね要素として形成される。例えば、（図１中の矢印Ｆとして示される）接触力Ｆが導体に加えられるときに、ばねビームは、加えられる曲げ力に抵抗し、対合コネクタに向かって導体を付勢する。
【００１９】
ばねビーム２０は、実質的に張力のないやり方で基体に対して保持できる。この点において、軸方向引張力は、軸２２に沿ってビームに実質的に加えられない。しかし、それがコネクタ・ウェハから外れることにならないように、任意の適当な配置が、所定位置にビームを保持するために行われてよい。この点において、導体は、それが外れないようにするやり方でローディング・ビームの周りに巻き付けられてよい。
【００２０】
本発明はこの点に限定されないので、ローディング・ビームは、導体を巻き付ける前に基体に配置されてよく、又はローディング・ビームは、導体が基体に巻き付けられた後に導体の下に螺装されてよい。
【００２１】
電気コネクタの実施例は、最適な電気特性を有する材料が導体として使用され、最適な機械特性を有する材料が導体と対合要素の間に接触力を与えることを可能にする。電気コネクタの導体は、コネクタが対合要素と係合すると動く及び／又は曲がることができるが、多くの実施例においてこの導体は、接触力を発生させる必要はなく、したがって導体が、電気特性及び機械的特性の組合せの代わりに主に電気特性で選ばれることを可能にする。同様に、ローディング・ビームは、導体と対合要素の間に機械的接触力を与える。この点において、ローディング・ビームは、主にその機械特性で選ぶことができる。
【００２２】
多くの実施例では、個々の導体の機械的特性は、導体についての関連する接触力の大きな一因とならない。しかし、本発明の態様はこの点に限定されないので、他の例示の実施例では、コネクタ内の個々の導体の動きと関係するこの力が、大幅にですら、接触力の一因となり得る。
【００２３】
本明細書で述べるように、導体自体に接触力を与えさせる代わりに、接触力を与えるためにローディング・ビームを備えるコネクタを構築することにより、導体が最適な電気特性を有する材料で作製されることを可能にする。実例として、高伝導性銅合金は、材料が経時的に又は係合解除及び再係合のサイクルの反復後に十分な接触力を与えることができなくなる心配なしに本発明の実施例に用いることができる。しかし、本発明の実施例は高伝導性銅合金製の導体を有することに限定されず、銅、プラチナ、鉛、スズ、アルミニウム、銀、炭素、金、或いはそれらの任意の組合せ又は合金などの他の伝導性材料が同様に適当であり得ると理解されよう。
【００２４】
次に図２ａ、図２ｂ及び図２ｃを見ると、基体の周りに導体を巻き付けるための代替の実施例が示されている。図２ａでは、導体は、基体及びローディング・ビームの周りに比較的きつく巻き付けられる。図２ａに示される実施例では、長手方向軸の方向に沿って延在する導体の側部１９は、導体が長手方向に圧縮する際に対合コネクタに作用する垂直な力の一因となり得る。対合コネクタに対して垂直な力を与える導体自体の影響を低減するために、一実施例では、図２ｂに示すように、導体は、基体の周りに比較的より緩く巻き付けられており、それによって力Ｆが長手方向に沿って加えられる際に、導体の側部１９は、曲がることができる。図２ｃは、導体が基体の周りに一層さらに緩く巻き付けられているさらなる修正形態を表す。本実施例において、長手方向軸Ｌの方向に導体からの力が与えられることはほとんどなく、対合コネクタからの力が加えられると、導体の側部は簡単に曲がる。
【００２５】
コネクタ・ウェハは、複数のベイを有する単一のアレイとして構成されてよく、それぞれのベイは１本又は複数本の導体の巻線を受けることを理解されたい。しかし、図３ａに示すように、２つのコネクタ・ウェハが隣り合った関係で配置される。もちろん、マルチアレイ・コネクタを作成するように、追加のコネクタがコネクタ・ウェハの側部に沿って配置されてよい。同様に、図３ｂを参照すると、コネクタ・ウェハの全長を増大させるように、コネクタ・ウェハが単一の線に沿って配置されてよい。図３ｂでは、ローディング・ビームは示されていないことを理解されたい。
【００２６】
ばねビーム２０は比較的弾性的な部材であるので、ベイ内のばねビームの挙動は、ビームの長さの両端に支点を有するビームと似たように振る舞う。この特徴は、ある状況では有利な可能性がある。図４を見ると、コネクタ・ウェハの一部の概略図が示されている。力Ｆが中央のベイ１４内の中央の導体に加えられる際、これら導体は、距離Ｄ１だけ変位し、ばねビーム２０によって付勢される。ばねビームの撓み及び弾性は、このコネクタが対合コネクタに隣接して配置されると垂直な力を生じさせる。図４で分かり得るように、隣接したベイ内のばねビームは、基準線Ｒより上に距離Ｄ２だけ上がる。このことは、ばねビームの曲げモーメントが、支点周りに隣のベイへ伝達されることによる。この現象は、隣接したベイ内の基準線Ｒより上の伝導要素の作動可能な範囲を広げる。このコンプライアンスにより、合わせ面上の多くの点の接触が、合わせ面内の任意の凸凹を受け入れることを可能にし得る。
【００２７】
上記のように、ばねビームは、対合コネクタに対する所望の垂直な力を付与するのに必要な弾性を与えるように任意の適当な材料から形成されてよい。述べたように、ローディング・ビームは、ステンレス鋼材料から形成されてよい。一実施例では、ローディング・ビームは、非伝導性材料から形成されてよく、データ・コネクタ用などのいくつかの実施例では、このことは好まれ得る。さらに、ローディング・ビームの断面形状は任意の所望の形状であってよい。一実施例では、この断面形状はほぼ円形である。別の実施例では、この断面形状はほぼ楕円形である。さらに別の実施例では、この断面形状は、導体がばねビーム及び基体の周りに巻き付けられる際の導体の内側湾曲に対応する。
【００２８】
述べたように、ばねビームの目的は、対合コネクタに接触するように導体に垂直な力を与えることである。一実施例では、コネクタの静止状態で、ばねビームによって導体に対して及ぼされる力は、ほぼゼロである。
【００２９】
コネクタの例示の実施例は、導体１８と対合コネクタ要素の間に接触力を加えるために様々な個数のローディング・ビームを有してよい。実例として、図１の実施例は、各導体と対応する対合要素（図示せず）の間に接触力を加える１つのローディング・ビーム２０を示す。本発明の態様はこの点に限定されないので、任意の個数のローディング・ビーム２０を用いて導体と対合要素の間に接触力を加えることができる。
【００３０】
ローディング・ビームは、コネクタの電流密度を増大させるのを助けるために、（ウェハが１つのベイを含むのであろうと、複数のベイを含むのであろうと）コネクタ内の１つのベイに沿って延在することができ、又はコネクタ内の複数のベイに沿って延在することができる。例えば、ローディング・ビームは、コネクタ内のベイ１４の列全体に沿って延在することができる。一実施例では、コネクタ１０の基体１２は、ローディング・ビームを各ベイに隣接して配置することを可能にする通路を含む。この通路は、ビームが撓む際に、ローディング・ビーム２０が通路の長手方向に沿って少なくともいくらか最小限動くことも可能にする。これらの例示した実施例は、ソケットの列全体に及ぶローディング・ビームを有するが、他の実施例は、それとは異なって構成されてよい。実例として、いくつかの実施例は、単一のベイ１４だけを有してよい。さらに、本発明の態様はこのやり方に限定されないので、複数のベイを有するいくつかの実施例は、コネクタ・ウェハ内のベイのサブセットだけに及ぶローディング・ビーム、又は個々のベイだけにさえ及ぶローディング・ビームを有してもよい。
【００３１】
理解されるように、対合要素と導体の間の接触力は、様々な技法によって変えることができる。本明細書で説明するように、所与の対合要素及び導体と関係するローディング・ビームの個数は、増加させられてよく、それにより対合要素に加えられる全体の力を増大させることになる。ローディング・ビームの大きさ及び／又は剛性は、ビームのばね定数、及びしたがって導体に付与される接触力を変えるために変更されてよい。本発明の各態様は上記の態様に限定されないので、接触力を変更するために他の技法が使用されてよい。
【００３２】
コネクタ・ウェハ内のローディング・ガイドが用いられてよく、ローディング・ビームの動きを容易にする特徴を有してよい。一実施例では、ローディング・ガイドは、単に隣接したベイ同士の間の支点領域であり、基体１２自体から形成される。他の実施例では、ローディング・ガイドは、基体１２に結合される個別要素であってよい。本発明はこの点に限定されないので、任意の適当なローディング・ガイド要素が用いられてよいことを理解されたい。理解され得るように、いくつかの実施例では、ローディング・ビームは、対合コネクタとの係合中に導体が変位する際に、ローディング・ガイドに対して摺動することができる。ローディング・ガイドの界面は、ローディング・ビームでの磨耗及び／又はローディング・ビームとの摩擦を最小にするための特徴を有してよい。そのような特徴は、界面に、丸い縁部、弾性材料及び／又は低摩擦の材料を含んでよい。この低摩擦の材料は、基体自体がその材料であってよく、又は界面で基体に取り付けられる追加の要素を含んでよい。さらに、他の実施例では、被覆又は潤滑油が、摩擦を低減及び／又は磨耗を減少させるためにローディング・ビーム及び／又は界面に加えられてよい。しかし、本発明はこの点に限定されず、いくつかの実施例では、ある程度の摩擦が望ましいものであり得る。いくつかのコネクタの実施例では、ローディング・ガイドは、固定されるのでなく移動可能であってよい。移動可能なローディング・ガイドは、ローディング・ビームと基体の間に配置されるエラストマー材料を含んでよい。他の実施例では、移動可能なローディング・ガイドは、ローディング・ビームが変位する際に動くばね負荷式要素を含んでよい。いくつかの実施例では、導体と対合要素の間の接触力を変えるために、移動可能なローディング・ガイドが使用されてよい。さらに、いくつかの実施例では、接続され得る対合要素の大きさの範囲を増大させるために、ローディング・ガイドが使用されてよい。本発明は上記のローディング・ガイドの構築又はローディング・ガイドを有することに全く限定されないので、本発明の実施例の全てがそのような特徴を含むとは限らないと理解されたい。
【００３３】
ローディング・ビームは、特定の応用例に適している特徴を含むことができる。いくつかの例示の実施例では、ローディング・ビームは、導電性材料を含む。この点で、ローディング・ビームは、コネクタを通ると共にコネクタに存在する様々な対合要素間をつなぐ電流が流れるための追加の通り道を与えることができる。そのような特徴は、電源コネクタの応用例のいくつかにおいて望ましいものであり得る。いくつかの実施例では、ローディング・ビームは、円形断面を有するモノフィラメントを備える。任意の適当な形状が用いられてよいので、ローディング・ビームは特定の形状に限定されないことを理解されたい。
【００３４】
ローディング・ビームなどのコネクタのローディング機構は、適切な機械的特性と電気特性を共に有する機構又は材料について妥協するよりむしろ、最適な機械特性を念頭に置いて選ばれてもよい。本明細書で述べるようにいくつかの応用例では、ローディング・ビームは、コネクタ内の電流を必ずしも運ぶ必要がない。この点で、ローディング・ビーム及び接触力を与えるのを助けるコネクタの任意の他の特徴は、コネクタの機械的特性に基づいて選ばれてよい。
【００３５】
次に図５を見ると、カード上の対合コネクタを受けるコネクタの例示の実施例が示されている。本実施例におけるコネクタ５０は、受け口５２を定めるように共に協働する２個の半分のコネクタ５０ａ及び５０ｂで形成される。この受け口は、カード５６の電気コネクタ端部５４を受けるような大きさに作成される。図５に見られ得るように、受け口５２の内部は、カード５６のコネクタ部５４を係合するようになされる導体１８を含む。
【００３６】
コネクタ５０は、少なくとも１つの伝導性構成要素１０を含む。しかし、示される実施例では、コネクタ５０は、図１〜図４を参照して上述した複数のコネクタ・ウェハ１０で形成される。しかし、本発明はこの点に限定されず、任意の適当な伝導性構成要素が、コネクタ５０のハウジング５０ａ、５０ｂ内に配設されてよいことを理解されたい。さらに、ウェハを用いる実施例では、ローディング・ビームが用いられる必要はない。このことについて、本発明はこの点に限定されないので、導体に対する付勢力を付与するための他の配置が用いられてよいと考えられる。例えば、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）などのローディング・ファイバ（ｌｏａｄｉｎｇ  ｆｉｂｅｒ）は、コネクタが対合コネクタに結合されると、その端部に張力がかけられ、導体に対する復元力を付与することができる。
【００３７】
単に説明のために、図６を見ると、図５の線６−６に沿ったコネクタ５０の部分の拡大図が示されている。見てとれるように、コネクタ５０は、コネクタ・ウェハ１０のアレイで隣り合って形成されており、上記のようにコネクタ・ウェハ１０は、基体の周りに巻き付けられた複数の導体１８及び対合コネクタ５４と対になるように導体に垂直な力を与えるローディング・ビーム２０を有する基体１２を含む。
【００３８】
上記のように、その特性が本明細書で「マクロ・コンプライアンス（ｍａｃｒｏ  ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ）」と呼ばれる、種々の厚さ、公差及び／又は角度ずれの合わせ面を受容する能力を有するコネクタを提供することは、次に説明するように独特のコネクタ界面によって達成できる。
【００３９】
図７を見ると、コネクタ５０は、受け口５２を定めるハウジング５０ａ及び５０ｂを備えると共に、ハウジング内に配設される複数のウェハ１０であって、それが受け口内に配置されると対合コネクタに接触するように配置される複数のウェハ１０を含む。個々のウェハは、ウェハがハウジングに対して動いて、種々の厚さ、公差及び／又は受け口に挿入される種々の挿入角度の対合コネクタを受け入れることを可能にするようにハウジング内に配置される。図７で理解できるように、対合コネクタが受け口５２に挿入される際に、対合コネクタは、個々のウェハ１０の導体１８を係合及び押圧する。しかし、対合コネクタの幅Ｗが、むらがあり又は望まれるよりわずかに広い場合は、追加の力が導体１８に加えられることになる。この追加の力は、ウェハを傷付ける可能性があり、及び／又はウェハ１０と対合コネクタ５４の間に良好な伝導性をもたらすのに望ましくない可能性がある。したがって、同レベルの接触力を維持するが、対合コネクタのむらがある厚さを受け入れるために、ウェハ１０は、ハウジング内で動くようになされる。すなわち、対向する両側のウェハ同士の間の間隔Ｗ１は、ウェハ同士の間の距離Ｗ１をより大きくさせることができるように広がって離れることができる。そのようなものとして、コネクタは、第１の厚さの対合コネクタ又は第２の異なる厚さの対合コネクタを受け入れることができる。このコネクタは、受け口に対して同一直線上にならないように受け口に挿入される対合コネクタを受け入れるようになされてもよい。
【００４０】
一実施例では、ウェハ及びハウジングは協働して、ウェハがハウジングに対して枢動することを可能にする。この点で、ウェハは、矢印Ａによって示すように下向きに枢動するようになされ、それによって幅Ｗ１を増大させる。一実施例では、この枢動運動は、ハウジング内に配設される付勢要素６０によって抵抗を受ける。一実施例では、ウェハを枢動させるための復元力は、エラストマー・ストリップ６０である。もちろん、本発明は、他の適当な材料が復元力に用いられてよいので、この点に限定されない。
【００４１】
一実施例では、図７に示すように、ウェハ１０は、中心線７２ａ、７２ｂに沿った中心７０などのウェハ１０の各中心周りに枢動するようになされる。そのようなものとして、ウェハをそれらの無負荷の静止状態に付勢するために、右側ハウジング５０ａ中の下部付勢要素６０Ｌは、中心線７２ａの左の方に配設されるのに対して、右側ハウジング５０ａ中の上部付勢要素６０Ｕは、中心線７２ａの右の方に配設される。このように、右側ハウジング５０ａにおいて、下部ウェハは、ウェハの左側を上向きに圧迫することによって復元され、一方、上部ウェハは、ウェハの右側を下向きに圧迫することによって復元される。もちろん、左側ハウジング５０ｂでは、下部付勢要素６０Ｌは、中心線７２ｂの右の方に配置されるのに対して、上部付勢要素６０Ｕは、中心線７２ｂの左の方に配置され、それによって下部ウェハは、ウェハの右側を上向きに圧迫することによって復元され、一方、上部ウェハは、ウェハの左側を下向きに圧迫することによって復元される。
【００４２】
示される実施例では、挿入軸６２にほぼ直角をなして延在する水平線Ｈ１に対するウェハの角度は、約２５度である。しかし、本発明はこの点に限定されないので、任意の他の適当な角度位置が用いられてよい。図８を参照すると、コネクタ・ウェハ１０に対する接触力「Ｆ」対導体の変位「ｄ」のグラフが示されている。例示の一実施例では、個々のウェハ１０が対合コネクタから離れて枢動するときの力は、ウェハ１０と対合コネクタの間に十分な電気的接続を付与するのに必要な所望の力にほぼ等しい。この閾値力は、図８のグラフ上のＰで示される。したがって、対合コネクタが厚くなり過ぎて、さもなければウェハに対する望ましくない大きい力を付与することになるようなときには、ウェハがハウジング内で合わせ面から離れて動き、それによって幅Ｗ１を増大させる。
【００４３】
閾値力Ｐは、様々な要因に依存し得る。一実施例では、閾値力Ｐは、ベイ当たりの接触の数、及び対合コネクタに対する導体ごとの所望の接触力の関数である。実例として、各導体が対合コネクタに対して２．５重量グラムを付与するものであり、各ベイが合計２個の導体を有し、２６個のベイがある場合は、コネクタに作用する合力は１３０グラムになる。言い換えれば、２．５グラム×２×２６＝１３０グラムである。そのようなものとして、エラストマー付勢要素６０の付勢力は、コネクタ・ウェハに対する垂直な力が１３０グラムを超えるときにウェハが動くことができるような大きさにされる。このようにして、コネクタ・ウェハは、コネクタの厚さによる影響を受けずに所望の接触力を付与することができる。上記の力は、典型的なものに過ぎず、コネクタに対する相対的な力を例示するものであることを理解されたい。所与の実例では、閾値力は、単一のウェハを前提とする。
【００４４】
次に図９ａ及び図９ｂを見ると、ハウジング内のウェハの様々な配置が概略的に示されている。図９ａでは、ウェハは、図７のコネクタにあるように、対合コネクタを受け口の中に配置するのに必要な挿入力が対合コネクタを受け口から除去するために必要である抜出し力より小さいように、ウェハが下向きに漏斗形になるように配置される。一方、挿入力が抜出し力と同様であることが望ましいならば、図９ｂに示すものと同じ配置が与えられてよい。この点で、コネクタ・ハウジングの一方の側のウェハは下向きに角度を付けられるのに対して、ハウジングの反対側のコネクタは上向きに角度が付けられる。
【００４５】
図に例示した実施例では、対合要素は、滑り接触で導体に接触する。しかし、本発明の実施例の全てが、導体を滑り接触で対合要素と係合させるとは限らない。実例として、いくつかの本発明の実施例は、１つ又は複数の対合要素を共に挟むことになる２つの半分を有する基体を含んでよい。さらに、本発明の態様はこの点に限定されないので、他の配置が、様々なやり方で対合要素を係合するように構成されてよい。
【００４６】
本発明はこの点に限定されないので、ただ１つの伝導性構成要素（例えばウェハ１０）が、コネクタ・ハウジング内で用いられる必要があることを理解されたい。この点で、単一の伝導性構成要素の反対側は、硬質のバッキングを対合コネクタに与えることができる。実際は、本発明はこの点に限定されないので、ハウジング内の１つの伝導性構成要素又は複数の構成要素の任意の適当な配置が用いられてよい。
【００４７】
本発明は、任意の特定の組合せに限定されず、上記及び／又は他の特徴のいずれかが、単独又は任意の適当な組合せで用いられてよい。この点で、図１〜図４を参照して上述したローディング・ビームを含むウェハ構造が、図５〜図９を参照して上述したコネクタ・ハウジングに用いられてよい。しかし、本発明は、そのように限定されず、図１〜図４を参照して上述したローディング・ビームを含むウェハ構造が、図５〜図９を参照して上述したコネクタ・ハウジングとは別に用いられてよく、同様に、図５〜図９を参照して上述したコネクタ・ハウジングは、図１〜図４を参照して上述したウェハ構造及び／又はローディング・ビーム以外の伝導性構成要素を利用することができる。さらに、ハウジング内にウェハを含む実施例では、ウェハは、ローディング・バンドを含む必要はなく、代わりに導体付勢要素を用いてよい。この導体付勢要素は、嵌め込み力（ｍａｔｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）がそこに加えられるときに導体に対する復元力を付与できる張力ファイバであってよい。
【００４８】
本発明の実施例は、幅広い種類の応用例での使用に適合できることも理解されたい。より広く行き渡っている応用例のいくつかには、電力伝送及び／又はデータ伝送が含まれる。コネクタ・ハウジングは、一列に並んだ又はグリッド状の導体のアレイを複数含んでよく、それぞれは電力又はデータを伝送するために用いられ、或いはアレイの組合せは両方の目的に用いられる。加えて、所与のアレイ内の導体は、共通のソース導体に接続されてよく、又は類似又は異なる目的に用いられる個々のソース導体に接続されてよい。上記のものなどの変形形態及び他の形態が、本発明の態様から逸脱することなく作製できることを理解されたい。
【００４９】
本発明の実施例は、米国特許第６，９４２，４９６号、米国特許第７，１０１，１９４号、米国特許第７，０２１，９５７号、米国特許第７，０８３，４２７号、米国特許第６，９４５，７９０号、米国特許第７，０７７，６６２号、米国特許第７，０９７，４９５号、米国特許第７，１２５，２８１号、米国特許第７，０９４，０６４号、米国特許第７，２１４，１０６号、及び米国特許第７，０５６，１３９号のいずれかに記載された任意の技法又は構成要素（又はそれらの任意の適当な組合せ）を用いて生産されてよく、これら特許それぞれは、本出願の譲受人に譲渡されており、これら特許それぞれは、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００５０】
かくして、本発明の少なくとも１つの実施例のいくつかの態様を説明してきたので、当業者は様々な変更形態、修正形態、及び改良形態を容易に想到するであろうことを理解されたい。そのような変更形態、修正形態、及び改良形態は、本開示の一部であることが意図されており、本発明の精神及び範囲内であることが意図される。したがって、本明細書における説明及び図面は、ほんの一実例として存在する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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