JP2005517275A - 再接触可能な接続装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、再接触可能なコネクタ装置（１）に関するものであり、特に自動車において、大電流接触要素（４，５）の接続のために、特にバッテリーポールとクランプに適用される。少なくとも一つのばねコネクタ要素（２）が、スリーブ状接触要素（５）と、スリーブ状接触要素（５）の中に導入されるピン形接触要素（４）との間に配置され、またその端が接続されて輪を形作るコイルばねとして具体化される。両方の接触要素（４，５）の間の永久的な改良された接触を単純な様態で保証する再接触可能なコネクタ装置（１）がこうして獲得される。さらに本発明は、対応するばねコネクタ要素（２）とその用途の実現性とに関するものである。

Description

本発明は、特に自動車で使用されるためのものであり、特にバッテリーポール及びバッテリー端子において、大電流を流す接触要素の接続のための再接触可能な接続装置に関するものである。さらに本発明は、弾性接続要素及びその適用オプションに関するものである。

大電流の部分では、接触要素間に接続を確立するための多くの方法がある。特に自動車での用途に関して、及び特に自動車バッテリーが検討されるこの分野では、接続部が、切り離されまた再び共に嵌め合わされることが可能であるようなもの、即ち接続部が、大きな努力なしに再接触可能であるようなものであることが重要である。

大電流にある接点は、一般に事前緊張されたばね要素、例えば重ね板ばねまたは軸方向に作用するコイルばねを使って二つの接触要素の間の接続を生み出す。ばね要素は、二つの接触要素の一方の部分を形作る。自動車の分野では、バッテリー端子とバッテリーポールとの間の接続は、ねじタイプの接続を含んだ解決法に基づいており、前記ねじタイプの接続では端子は、ねじタイプ金具を使ってバッテリーポールに取り付けられる。両方の場合で、目的は、移行抵抗を可能な限り小さく維持するように、接触要素間、例えばバッテリー端子とバッテリーポールとの間のできるだけ大きい接触面と接触力とを生み出すことである。

予備緊張ばね要素が、接触要素の間に設けられるところのシステムは、時間の経過と共に漸次の電圧低下と、従って漸次の移行抵抗の増大とがあるという欠点に結び付けられている。同じことが単純なねじタイプ解決法に基づくシステムにもあてはまる。ねじタイプ解決法は、非常に大きい表面圧力の結果として、金属及び特にポールの鉛が変形し始める。結果として、クランプ力は初期的には非常に大きいが時間の経過と共に徐々に低下する。このこともまた移行抵抗の増大を招く。

前記説明と対照的に、本発明の目的は、効果に対する導入部において挙げられたタイプの再接触可能な接続装置を改良することであり、前記接続装置は、接触要素間の永久的に改良された接触が単純な方法で保証されるものである。

本発明によると、この目的は、請求項１の特徴付け部分の特徴を持った一般的な再接触可能な接続装置の構成により満足される。

本発明は、ピン形接触要素とソケット形接続要素との間に配置される特別な弾性接続要素の配置を特徴としている。接続要素は、コイルばねであるラジアルばねであり、前記コイルばねの端はばねが輪を形作るように接続されている。組立の後、即ち共に嵌め合わされた後、ピン形接触要素は、ソケット形接触要素の中の挿入位置にあり、弾性接続要素は、その内側がピン形接触要素に接触しまたその外側がソケット形接触要素に接触するように配置されて、こうして電気的接触が確立されることを可能にする。ソケット形接触要素とピン形接触要素との間の接触位置の数は、リング形弾性接続要素のばねの、コイル幅、線径、及び軸方向ピッチの、内径と外径のそれぞれに対する結果である。電流の伝達のための有効断面積は、線径に接触ポイントの数を掛け合わせたものからなる。

本発明の接続装置を手段として、大電力、即ち大電流又は高電圧が連続的に伝導される。更に、それは単純な組立と取り外しと、従って単純な接触と接触断とを工具を使用しないで保証する。弾性接続要素がそのあらかじめ設定された圧力をほとんど一定の水準で保持すること、及び従って移行抵抗が永久的に低く維持されることが、本発明の特有な特徴である。さらに、弾性接続要素と二つの接触要素の間の、多数の巻線と、関連する多数の接触ポイントが全体で広い接触面を作り出す。

弾性接続要素を手段として二つの接触要素の間の最適な接触を保証するために、弾性要素の非圧縮状態もしくは弛緩状態、即ち共に嵌め合わされる前の状態にある弾性要素の外径は、ピン形接触要素の直径より大であるべきである。このことは、非常に大きな接触力が弾性接続要素の外側とソケット形接触要素の内側との間に作用して、組立状態における最適な接触を保証する。更に弾性接続要素は、半径方向、即ちピン形接触要素の方向に圧縮でき、その結果弾性接続要素の内側もピン形接触要素との信頼度の高い接触を確立する。本発明による接続装置の好適な実施例によると、ソケット形接触要素の内壁が、少なくとも一つの全周の溝を具備している。二つの接触要素が共に嵌め合わされる前、リング形弾性接続要素はそのときこの溝の中に挿入されることが可能で、その結果前記弾性接続要素は、ピン形接触要素が挿入されると直ぐに圧縮され、このように二つの接触要素間に最適な接続を提供する。

更に好適な実施例では、ピン形接触要素の外側が少なくとも一つの全周の溝を具備しており、その結果、前述の実施例への代替形態として、弾性接続要素が、該溝の結果として最初にピン形接触要素に固定され、そして次にこれら二つの構成部品がソケット形接触要素の中にユニットとして挿入される。

しかしながら、接触要素の中の一つだけが溝を具備することだけが考えられるのではなく、替わりに各々の接触要素が溝を具備することが可能であり、そこでは組立状態において二つの溝が互いに向き合い、それと共に弾性接続要素の座として機能する。それぞれの対向する溝は異なる深さのものであることが可能である。このことは、接続要素が共に嵌め合わされる前、弾性接続要素が、ピン形接触要素又はソケット形接触要素のどちらとユニットを形作るかによって決まる。分解若しくは接触断の間に、弾性要素は、より深い溝を具備する接触要素に捕捉されて残り、その結果例えば接触要素の突然の切り離しの際に、前記弾性要素は簡単に紛失しない。溝の底面は、断面が湾曲しているか又は山形であるかのどちらかであり得る。しかしその他の形状も考えられる。最終的な検討では、それぞれの接触要素と弾性接続要素の巻線との間の最良の可能な接触が保証されることだけが重要である。

最適な接触を保証することとは別に、溝と、組立状態で前記溝に配置される弾性接続要素とは、二つの接触要素の、軸方向における規定されて固定された着座も保証する。軸方向の力は、材料、巻線の数、及び個々の巻線の高さと幅、その他を選択することにより構造的な方法で設定可能である。このことは、特に組立状態において二つの対応する溝が互いに向き合うならあてはまる。

しかし、ピン側に溝を必要としないが、接触要素の互いに対する軸方向固定がそれにもかかわらず保証される変形形態も考えられる。この効果のために、ピン形接触要素は円錐形のものである。円錐ポールへの接触はそのとき円錐比率の方向に規定された事前緊張によって可能になる。

上ですでに挙げたように、最大可能接触面は、接触要素のどんな接続においても非常に重要である。弾性接続要素のより多くの巻線により、従って接触要素とのより多くの接触により全体の接触面が大きくなる。理想的には、装置は、弾性接続要素の各々の巻線が組立状態でソケット形接触要素とピン形接触要素の両方に接触するようなものである。相応して、数個の弾性接続要素が使用されるなら接触面はさらに大きくなる。様々な接続要素が、同一の直径のもの又は異なる直径のものであり得る。

更に好適な実施例によると、シール要素、例えばシールリング、シリコンシールコンパウンド等が、必要とされるであろう密封性を提供するために、外の領域の所定の場所に入れられることが可能である。弾性接続要素についての場合のように、前記シール要素は、溝の中に固定されることも可能であり、その結果それらは組立又は分解の際に移動しない。

本発明の変形形態では、接触要素の正しい取り付けが、追加的に設けられた可視的指示装置、例えば適切な連接レバー又はボタン機構を手段として指し示されることが可能である。このように、使用者又は組立技術者は、末端位置に既に到達したかどうか、又はピン形接触要素がソケット形接触要素の中に更に押し入れられることが必要かどうかを嵌め合わせのとき既に知っている。更に、この装置、即ち連接レバー又はボタン機構は、容易な分解のためにも使用されることが可能である。

更に別の変形形態によると、電気アークを防止するための装置が提供される。特にバッテリーポール接続部の組立又は分解のとき、特に４２ボルトバッテリーの場合に、電気アークが発生することがあり、この電気アークは、構成部品に損傷を与えるか又は使用者に対する傷害を引き起こす。そのような電気アークを防止するためにスイッチが特にソケット形接触要素の先端に設けられることが可能で、前記スイッチは組立状態でピン形接触要素の面に接触し、従って電気的接触を提供する。嵌め合わされて一体の、即ち組み立てられた接触要素を分離するために、従って接続を取り消すために、二つの接触要素の互いに対する軸方向の移動が必要である。既に都合よく移動の開始時に、スイッチはピン形接触要素の面から分離するようになり、そして従って移動プロセスの開始、従って軸方向の接触断の開始を検出する。この時点で、弾性接続要素を手段とした二つの接触要素間の接触がなお存在する。しかしながら、接触断を検出するスイッチが直ちに分離スイッチオフのための信号を生成し、前記スイッチオフ信号が電流路を遮断する。このことの結果として、接触要素の取り外しのための移動運動の継続の間にアークは発生することができない。しかし、軸方向接触断を検出するため及び分離スイッチオフ信号を生成するために、大電流要素、特にグラファイトリングを提供することも可能であり、そこでは前記大電流要素は、組立状態で接触要素の一つと接触してその結果電気的接触を確立することができ、またそこでは軸方向接触断が前記大電流要素を手段として検出される。

さらに本発明は、接触要素を接続するための弾性接続要素に関するものであり、前記弾性接続要素はコイルばねであり、前記コイルばねの端はコイルばねが輪を形成するように接続され、前記輪は半径方向に圧縮可能でもある。二つの接触要素の間の、例えばバッテリー端子とバッテリーポールとの間の接続装置において、そのような弾性接続要素は、保持保護要素及び電流伝達要素の両方として使用されうる。両方の機能、即ちソケット形接触要素の中のピン形接触要素の軸方向の固定又は保持保護は、特に、しかし、二つの接触要素間の接触の確立は、前段落において既に説明されている。

以下に、本発明が、いくつかの典型的実施例を示す図面を使ってより詳しく説明される。

図１は、接触要素４及び５を電気的に相互に接続するように、ピン形接触要素４とソケット形接触要素５との間に配置される弾性接続要素２の実施例を示している。図１の右側部分において、弾性接続要素２は、図１の左側部分に示された切断線に沿った断面図で示されている。弾性接続要素２がコイルばねを含んでなるものであることがはっきりと示されており、前記コイルばねの二つの端は、コイルばねが輪を形作るように接続される。組立段階で、すなわちピン形接触要素４がソケット形接触要素５に挿入される場合、リング形接続要素２の外側が、ソケット形接触要素５との電気的接触をその巻線３によって確立し、一方リング形接続要素２の内側は、ピン形接触要素４との電気的接触をその巻線３によって確立する。

図２は、共に嵌め合わされた二つの接触要素４および５の間に弾性接続要素２が配置されたときの弾性接続要素２の形状の変化を示している。図２の左側の部分は、圧縮されていない形の接続要素２の断面を示している。接続要素２の個々の巻線３の間に比較的大きなスペースがある。これに比較して、図２の右側部分は、圧縮状態、即ち組立状態における接続要素２を示している。この状態にあることから、力Ｆが接触要素から弾性接続要素２へ作用し、前記力Ｆは前記接続要素２を半径方向で圧縮し、対応して巻線の高さが大きさｓだけ低くされる。この結果、個々の巻線３の間の間隔が、非圧縮状態の場合より明らかに縮小される。

前述の弾性接続要素２の他に、再接触可能な接続装置１が、ピン形接触要素４とソケット形接触要素５とを具備している。図３はピン形接触要素４の縦断面を示している。接触要素４は、三本の全周の溝６を具備しており、前記溝６の底面７は断面が山形である。左側の溝に、Ｏ形シールリング８の形をしたシール要素が配置され、前記シールリング８は、接触要素４と５との間のスペースを環境、特に湿気から密封することが意図されている。中央の溝は、図１に詳細に示されている弾性接続要素２を収容しており、前記弾性接続要素２が、ピン形接触要素４とソケット形接触要素５との間の電気的接続を確立するために設けられている。本事例ではまだ圧縮されていない弾性接続要素２の外径は、ピン形接触要素４の直径よりも大である。このように組立段階でソケット形接触要素５は、ある力Ｆを接続要素２へ伝えることができ、そして従って接続要素２の各々の巻線３が、両方の接触要素４および５との最適な接触を確立することを保証する圧力を生み出す。

図４は、ソケット形接触要素５を示しており、このソケット形接触要素５の中に、（両方とも所定の位置にある）接続要素２とシールリング８と共にピン形接触要素４が、電気的接触を確立するために挿入される。二つの接触要素４及び５が共に嵌め合わされるとき、シールリング８は、接触要素５の三本の溝１０の左の溝に入る。リング形接続要素２はそのとき中央の溝に入っている。ソケット形接触要素５の内壁の溝の真直ぐな底面７も示されており、その溝はピン形接触要素４の溝６より著しく浅い。このことは、取り外し中に、シールリング８と接続要素２の両方が、ソケット形接触要素５の内壁に捕捉されるようになりうるか又はなお悪いことに紛失されるのではなく、ピン形接触要素４に固定されて残ることを保証する。

図３及び４の比較は、組立段階でソケット形接触要素５の先端１１がピン形接触要素４の面９に接触することも示す。中間にスイッチ（非図示）があり、前記スイッチを手段として軸方向の移動及び接触断が直ちに検知可能になる。そしてこのようにして獲得された信号は、電流路を遮断する分離スイッチオフ装置に転送される。

ここまでに示された再接触可能な接続装置は、手動で接触断にすることが可能である。

本発明の更なる実施例（図示されず）では、接触断とすることは、エネルギ蓄積装置の形をしている追加の接触断手段による。そのようなエネルギ蓄積装置は、火工手段、ばね手段、空気圧手段、若しくは油圧手段であり得る。

図１は、本発明による弾性接続要素の実施例である。 図２は、非緊張状態及び予備緊張状態にある弾性接続要素である。 図３は、ピン形接触要素の実施例の縦断面図である。 図４は、図３の接触要素に合うソケット形接触要素の縦断面図である。

Claims (29)

1. 特に自動車において、大電流を流す接触要素を接続するために、特にバッテリーポール及びバッテリー端子で使用するための、再接触可能な接続装置であって、
   少なくとも一つの弾性接続要素（２）が、ソケット形接触要素（５）と、前記ソケット形接触要素（５）の中に挿入可能なピン形接触要素（４）との間に配置され、前記弾性接続要素（２）がコイルばねを含んでなるものであり、前記コイルばねが輪を形作るように前記コイルばねの端が接続されることを特徴とする、再接触可能な接続装置。
2. 圧縮されていない弾性接続要素（２）の外径がピン形接触要素（４）の直径より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の再接触可能な接続装置。
3. 弾性接続要素（２）が半径方向で圧縮可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の再接触可能な接続装置。
4. ソケット形接触要素（５）の内壁が少なくとも一つの全周の溝（１０）を具備し、前記全周の溝（１０）の中に弾性接続要素（２）が挿入されることが可能であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の再接触可能な接続装置。
5. ピン形接触要素（４）の外面が少なくとも一つの全周の溝（６）を具備し、前記全周の溝（６）の中に弾性接続要素（２）が挿入されることが可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の再接触可能な接続装置。
6. 組立状態で、ピン形接触要素（４）の中の溝（６）がソケット形接触要素（５）の中の溝（１０）に向き合うことを特徴とする、請求項５に記載の再接触可能な接続装置。
7. ピン形接触要素（４）の中の溝（６）と、ソケット形接触要素（５）の中の溝（１０）とが、異なる深さのものであることを特徴とする、請求項６に記載の再接触可能な接続装置。
8. 溝（６，１０）の底面（７）が、断面において湾曲していることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか一項に記載の再接触可能な接続装置。
9. 溝（６，１０）の底面（７）が、断面において山形であることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか一項に記載の再接触可能な接続装置。
10. ピン形接触要素（４）が、円錐形のものであることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の再接触可能な接続装置。
11. 組立状態における弾性接続要素（２）の各々の巻線（３）が、ソケット形接触要素（５）及びピン形接触要素（４）の両方に接触することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の再接触可能な接続装置。
12. 数個の弾性接続要素（２）が備えられることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の再接触可能な接続装置。
13. 弾性接続要素（２）が異なる直径のものであることを特徴とする、請求項１２に記載の再接触可能な接続装置。
14. 弾性接続要素（２）が同一の直径のものであることを特徴とする、請求項１２に記載の再接触可能な接続装置。
15. 少なくとも一つのシール要素、特にシールリング（８）が、ソケット形接触要素（５）とピン形接触要素（４）との間に備えられることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の再接触可能な接続装置。
16. 接触要素（４，５）の正しい取り付けを指し示す可視的指示装置が備えられることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の再接触可能な接続装置。
17. 該指示装置が、連接レバー又はボタン機構を具備することを特徴とする、請求項１６に記載の再接触可能な接続装置。
18. 電気アークを防ぐための装置が備えられることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の再接触可能な接続装置。
19. スイッチがソケット形接触要素（５）の先端（１１）に備えられ、前記スイッチが組立状態でピン形接触要素（４）の面（９）に接触し、そして軸方向の接触断が前記スイッチを手段として検出されうることを特徴とする、請求項１８に記載の再接触可能な接続装置。
20. 大電流要素、特にグラファイトリングが備えられ、前記大電流要素が組立状態で接触要素の中の一つに接触し結果として電気的接触を確立し、また軸方向の接触断が前記大電流要素を手段として検出可能であることを特徴とする、請求項１８に記載の再接触可能な接続装置。
21. 接触要素を接続するための弾性接続要素であって、
    接続要素（２）がコイルばねであり、前記コイルばねが輪を形作るように前記コイルばねの端が接続されることを特徴とする、接触要素を接続するための弾性接続要素。
22. 接続要素（２）が半径方向に圧縮可能であることを特徴とする、請求項２１に記載の弾性接続要素。
23. 請求項２１又は２２に記載の弾性接続要素（２）を保持保護要素として使用すること。
24. 請求項２１又は２２に記載の弾性接続要素（２）を電流伝導要素として使用すること。
25. エネルギー蓄積装置を具備する手段が、接続を接触断とするために備えられていることを特徴とする、請求項１に記載の再接触可能な接続装置。
26. エネルギー蓄積手段が火工手段であることを特徴とする、請求項２５に記載の再接触可能な接続装置。
27. エネルギー蓄積手段が、ばね弾性手段であることを特徴とする、請求項２５に記載の再接触可能な接続装置。
28. エネルギー蓄積手段が、空気圧手段であることを特徴とする、請求項２５に記載の再接触可能な接続装置。
29. エネルギー蓄積手段が、油圧手段であることを特徴とする、請求項２５に記載の再接触可能な接続装置。

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