JP5826247B2 - 電磁シールドデバイス - Google Patents

Description

本発明は、例えば電力ケーブル等の導体要素の連続シールドのための電磁シールドデバイスに関する。

機器の多くの分野において、電気ケーブルと接続とは電磁的にシールドされることを必要としている。特に、ハイブリッドまたは電気自動車といった新たに成長している分野において、高電力の要求は大電流を送電するおよび高電圧を維持する電気回路内に遷移している。関連した電力のために、コネクタおよびケーブルのシールドは、電磁エネルギによって誘起される影響の可能性を回避するために必要とされている。例えば、電力ケーブルの電磁シールドをハウジングの電磁シールドに電気的に接続し、連続的なシールドを確立することは重要である。電力ケーブルの電磁シールドを他の電力コネクタの電磁シールドに接続し、連続的なシールドを確立することも重要である。例えば自動車機器の分野における電気部品の大きな要求により、そのような部品は効果的にかつ安価に製造されなければならないが、それらは高品質な水準も満足しなければならない。

従来技術による典型的なシールド接続の例は、特許文献１において提供されている。ここでは、ケーブルのシールドは金属ハウジングに電気的に接続されて、コネクタ機器内の連続的なシールドを達成している。接続を確立するために、ケーブル絶縁体は部分的に除去され、異なった金属リングのアセンブリが、ケーブルの被覆が剥がされた部分の周囲に配置され、ケーブルシールドと電気的に接触している。このリングアセンブリは導体ハウジングの内面と電気的に接触しており、これによってコネクタ全体に連続したシールドを提供している。より柔軟な解決策を提供するために、特許文献２は円環面形状バネ要素の形式の接触要素を使用して、ケーブルのシールドと、ケーブルが組み付けられたコネクタハウジングのシールドと、の間の電気的接触を確立することを提案している。これらのバネ要素はケーブルの被覆が剥がされた位置において金属ハウジングの内部に配置され、ケーブルシールドと電気的に接触している。組み立ての際に、バネは軸方向に圧縮され、それらは径方向に拡張し、これによって一側がケーブルシールドを押圧し、他側が金属ハウジングの内壁を押圧している。これによって、ケーブルシールドと金属ハウジングとの間の電気的接触が確立されている。

そのような接続要素の開発は結果的に洗練されたバネ要素に帰結し、それは例えば非常に最近公開された（２００９年１０月公開）特許文献３に示されている。この文献は新しい種類のバネ要素を開示しており、それは金属ハウジングの内部に組み付けられて、ケーブルの被覆が剥がされた部分内でケーブルのシールドへの電気的接続を確立している。この新しいバネ要素は非常に洗練された方法によって構成され、広い範囲の可能なケーブルの直径および広い範囲の可能なハウジングの内径を提供している。

上述の部品は、電力ケーブルのシールドを例えばコネクタハウジングのシールド等の別の外部接続要素との間の電気的接続を提供する共通の解決策の一例である。特許文献１において提案された解決策は多くの部品から成る複雑なアセンブリを構成している。接続部品は非可撓性金属リングであり、小さい公差で製造されなければならず、したがって、特別に指定されたアセンブリ内のみで適用可能である。特許文献２および特許文献３は、より可撓性のあるバネ要素を使用することによって要求された接続を確立することを提案している。しかしながら、そのような要素は製造が複雑であり、高価である。これらの理由のために、上述の解決策は量産において使用するためには特別最適なものではない。

米国特許第４，５４７，６２３号明細書 米国特許第５，２３７，１２９号明細書 欧州特許出願公開第２ ２０９ ２０１号明細書

本発明の目的の１つは、上述の問題を最小化または排除した新しい電磁シールドデバイスを提供することである。以下の記載を読むことで明らかになるこれらのおよび他の目的は、請求項１による電磁シールドデバイスによって解決される。

本発明によれば、例えば電力ケーブルのようなシールド導体要素のための、新しい電磁シールドデバイスが提供されている。新しい電磁シールドデバイスは原則的にスリーブ形状であり、導体要素の少なくとも一部において受容されるように形成されている。シールドデバイスは、内向きに収縮されてシールドデバイスと導体要素のシールドとの間の電気的接続を確立することが可能な、少なくとも１つの脆弱部を具備している。このようにして、電磁シールドデバイスと挿入された導体要素のシールドとの間の接続手段は、デバイス自身の内部に組み込まれている。したがって、本発明のデバイスは高価な接触バネのような別途の接続部品を省略し、量産における製造を促進し且つより現実的なデバイスの形成を可能にしている。好適な実施形態において、電磁シールドデバイスは特に受容されおよび大電力アセンブリをシールドするように形成されている。好適な実施形態において、電磁シールドデバイスは相手側コネクタのシールドと直接に接続するために設計されている。

したがって、複雑な部品が例えば排除不可能な部品に機能を組み込むことによって排除され得ることは、大きな利点である。本発明によるシールドデバイスは、シールドデバイスと挿入された導体要素の電磁シールドとの間の電気的接続を確立するために必要な、要求された部品を最小化することを可能にしている。したがって、シールドデバイスは好適に一片の金属のシート（シート金属に限定されるものではない）から形成され得る。

そのような電磁シールドデバイスは、複雑なアセンブリの連続的なシールドを可能にしている。例えば、ケーブルが電力端子と接続されなければならない場合、ケーブルは被覆を剥がされて、（例えば圧着によって）電気的接触が可能であるようにしなければならない。被覆が剥がされたケーブルコアおよび通常の場合電力端子は電磁的にシールドされておらず、したがって、シールドの「ブリッジ」が必要とされる。新しい電磁シールドデバイスは、ケーブルがコネクタアセンブリ内に組み付けられた場合に、特に電力ケーブルの連続的なシールドを形成している。

好適な実施形態において、脆弱部は原則的に円筒形リングセクションの形状で形成されており、スリーブ形状のデバイスの長手軸に原則的に平行な複数のスロットを好適に具備している。脆弱部は、例えば金属シートを巻く前に金属シートを単純に打ち抜き、または切り取ることによる安価な方法で形成されている。さらに、円筒リングセクションを、スロットの間に残された壁領域の内側に向かって隆起させることによって収縮させることが、その後に可能である。導体要素が本発明のデバイス内に挿入されたとき、内向きの曲げ領域は好適に付勢され、導体要素のシールドにバネ力を負荷する。バネ力のために、柔軟な機構、したがって電磁シールドデバイスとケーブルシールドとの間の現実的な電気的接続が確立され、例えば組み立ての際に発生するであろう２つの部材の変位が接続を破壊しないことを可能にしている。さらに、スロットは原則的に直線形状とされ得るが、残された壁領域がほぼ中間領域において収縮部を具備し、所望の形状においてこれらの壁領域の曲げを促進するように好適な形状とされてもよい。

好適な実施形態において、電磁シールドデバイスは、打ち抜かれ且つ原則的に円筒形状に丸められた金属シートから形成されている。ここで使用されている「円筒形」との用語は、数学的意味を参照する必要はなく、例えば丸めた金属片のシートに起因したチューブ形状を示すためにむしろ使用されており、例えば多少楕円形断面であっても良いということは重要である。

すべての好適な実施形態において、電磁シールドデバイスと導体要素のシールドとの間の電気的接続は、上述の従来技術において使用されている接触バネのような、分離した接触要素を必要とすることなく確立されてもよいということを記しておく。

シールドデバイスと導体要素との組み立てを容易にするために、電磁シールドデバイスは例えばアセンブリの対応した部分と相互作用するように形成された少なくとも１つのエッジまたはコーナーを具備し、デバイスの内部に導体要素を挿入する間に工具が本発明のデバイスを圧縮し、脆弱部が自動的に収縮されることが好適である。したがって、本発明のデバイスと導体要素のシールドとの電気的接続は、組み立ての際に、任意の別途のステップを必要とすることなく自動的に確立される。好適に、電磁シールドデバイスは１０ｋＨｚ〜５０ＭＨｚの範囲において少なくとも４０ｄＢ、好適に少なくとも５５ｄＢ、最も好適に少なくとも７０ｄＢのシールドを可能とし、５ｋＨｚ〜５００ＭＨｚの範囲において少なくとも４０ｄＢ、好適に少なくとも５５ｄＢ、最も好適に少なくとも６５ｄＢのシールドを可能としている。

好適に、電磁シールドデバイスは導体要素を受け入れるように形成され、導体要素は原則的に同軸のシールド部を具備した、原則的に電力ケーブルの形式で供給される。好適に、この電力ケーブルは被覆が剥がされた部分を具備し、組み立てられた状態において、本発明のデバイスの脆弱部は収縮されており、この被覆が剥がされた部分内においてケーブルシールドの面と電気的接触を確立している。したがって、好適な実施形態において、新しい電磁シールドデバイスは、例えばコネクタアセンブリを横断する連続的な電磁ケーブルシールドに特に適切であり、その部分ではケーブルの絶縁部およびシールドが除去されている。

電磁シールドデバイスは、好適に電力コネクタ機器内に組み込まれるように形成されており、この電力コネクタ機器は好適に１０Ａよりも大きい、好適に２５Ａよりも大きい、最も好適に５０Ａよりも大きい電流を伝達することが可能であり、且つ／または１．６ｋＷよりも大きい、好適に１０ｋＷよりも大きい、より好適に２０ｋＷよりも大きい、さらに好適に３０ｋＷよりも大きい、なおさら好適に４０ＫＷよりも大きい、最も好適に５０ｋＷよりも大きい電力を伝達することが可能である。

以下において、本発明は添付された図を参照するとともに例示的に記載されている。

先行技術による接続要素５０を具備したアセンブリの概略を示した図である。 本発明による電磁シールドデバイスの好適な実施形態の斜視図を示している。 接続ハウジング内における図２のデバイスの例示的な機器の断面を示した図である。 本発明のデバイスと導体要素との間の電気的接続を確立するための好適な方法を示した図である。 本発明のデバイスと導体要素との間の電気的接続を確立するための好適な方法を示した図である。 本発明による電磁シールドデバイスの第２実施形態を示した図である。 本発明による電磁シールドデバイスの第２実施形態を示した図である。 本発明による電磁シールドデバイスの第３実施形態の斜視図を示している。

図１は新規に開発されたプロトタイプのコネクタアセンブリ７０を概略的に示しており、コネクタアセンブリは、図中では概略的にのみ示された先行技術による接触スプリング部材５０を具備している。図示されたコネクタアセンブリ７０は指示目的のために選択された送電機器の例である。一般的に、本発明の電磁シールデバイスは、単純なケーブル接続から、より複雑な複数のケーブルコネクタもしくはそれに類似した装置までの範囲の異なった送電機器に使用されることに適合している。例示的に、図示されたアセンブリは２つの電力ケーブル２０を具備し、各ケーブルはケーブルシールド２２が露出されて見えているストリップ部２４を具備している。各ケーブルは雌型接触端子４０をさらに具備し、シールリング３６を備えている。図は２つの絶縁チューブ３３と２つのシールドデバイス１０´をさらに示している。

図の下部分は組み立てられたコネクタアセンブリ７０を示している。図に見られているように、コネクタハウジング３０は雌型接触端子４０を収容した絶縁チューブ３３を収納している。絶縁チューブ３３は部分的にシールドデバイス１０´内に挿入されている。図１から導かれるように、絶縁チューブ３３と先行技術による接触部材５０とはシールドデバイス１０´内において互いに隣接して組み付けられ、シールドデバイス１０´は絶縁チューブを部分的に覆っている。絶縁チューブ３３は雌型接触端子４０とケーブル２０の一部とを覆っており、一方で先行技術による接触部材５０はストリップ部２４においてケーブルシールド２２と接触して組み付けられ、これによってケーブルシールド２２とシールドデバイス１０´との間の電気的接触を確立している。これにより、電磁ケーブルシールド２２は雌型接触端子４０と連続したシールドを形成している。対応した相手側コネクタとの接続において、デバイス１０´は相手側コネクタの対応したシールド要素と接触し、２つのコネクタの間に連続したシールドを形成する。カバー３４は、ケーブル側からコネクタハウジング３０の内側の対応したシール面に対してシールリング３６を押圧することによってコネクタハウジングを閉鎖し、湿気からアセンブリ７０を保護している。コネクタアセンブリはＣＰＡ部材３２をさらに具備しているが、その機能は本発明には無関係である。

図２はシールドデバイス１０を示しており、このシールドデバイスはシールドデバイス１０´のさらなる改良型であり、シールドデバイス１０とケーブルシールド２２との間の電気的接触を、先行技術による接触部材５０を必要とすることなく確立した本発明の方法を具備している。図に見られているように、シールドデバイス１０はスロット１２から成る脆弱リングセクションの形状によって実体化された脆弱部１１を具備し、スロット１２はシールドデバイス１０を切り込んでまたは打ち抜いて形成され、原則的にシールドデバイス１０の長手軸に平行である。スロット１２の間には壁領域１３が残存している。図２および３に示された組み立てられた状態において、この脆弱部１１はケーブル２０のストリップ部内のケーブルシールド２２上に収縮され、これによってシールドデバイス１０とケーブルシールド２２との間の電気的接続を確立している。脆弱部１１の収縮は原則的に領域１３のＶ字形状の内向きの曲げによって形成される。原則的にＶ字形状の曲げは、領域１３がケーブルシールド２２の面にバネ力を負荷することを確実にしている。これにより、可撓性機構、したがって電磁シールド１０とケーブルシールド２２との間の安全な電気的接続が提供され、コネクタの組み立ての間もしくは例えば温度差によりその作動の間に発生する、ある範囲の２つの部材の変位を許容している。好適に、本発明のすべての実施形態において、脆弱部１１は少なくとも６、好適に少なくとも１２、最も好適に２４のスロットを具備している。シールドデバイス１０は絶縁チューブ３３にロッククリアランス１５を利用して固定され、さらに舌片１６が設けられている。図より、スロット１２は、残存した壁領域１３が脆弱部１１の中央部に近接した圧縮を含み、所望の形状においてその領域の曲げを満足するような形状とされていることがわかる。

図３は、本発明の電磁シールド１０の例示的な応用を示した断面図である。本発明のデバイス１０は絶縁チューブ３３上に組み付けられ、脆弱部１１を介してケーブルシールド２２と電気的に接触しており、これは図１の配列と類似しているが、先行技術による接触部材５０を備えていない。さらに、対応した相手側コネクタのハウジング部６２は接触ピン６０を保持しており、この接触ピンは雌型端子４０内に挿入されて、電気的接触を形成する。参照符号６３は、相手側コネクタに割り当てられた別のシールド要素６３を示している。シールド要素６３とシールドデバイス１０とは互いに接触しており、これによってアセンブリ全体にわたるシールドを供給している。図は脆弱部１１の領域１３のＶ字形状曲げを示している。脆弱部１１は電磁シールドデバイス１０を圧縮することが可能な圧縮エッジ１８を具備し、これによって例えば組み立て工具の対応した部分によって脆弱部１１を収縮させ、一方で組み立て工程の間にケーブル２０を挿入する。このことは図４Ａおよび４Ｂを参照して以下に説明されている。

シールドデバイス１０をケーブルシールド２２に電気的に接続する好適な方法は、図４Ａおよび４Ｂに示されている。本発明のシールドデバイス１０の形状により、デバイス１０と挿入されたケーブル２０のシールド２２との間の電気的接続が確立されることが可能であり、ケーブル２０は圧縮エッジ１８を図の右上部の２つの矢印によって示された方向に押圧することによって挿入される。デバイス１０が例えばホルダ内に固定された場合、そのような押圧力の負荷は脆弱部１１の領域１３の変形につながり、これらの領域を内向きまたは外向きに曲げることになる。領域が内向きに曲がることを保証するために、圧縮工程の際に脆弱部１１の周囲にサポートチューブ（図示略）を配置することが可能である。図の下部は、圧縮の後にケーブルシールド２２と完全に接触した脆弱部１１を示している。領域１３は内向きに曲げられて原則的にＶ字形状となり、バネ力をケーブルシールド２２に負荷している。本発明のデバイス１０とケーブルシールド２２との間の電気的接続を確立する上述の工程は、デバイス内にケーブルを挿入するような不可避の生産段階に組み込まれ、これによって任意の別途の生産段階を減少することが可能であるということを記しておくことが重要である。

図５Ａおよび５Ｂは本発明による電磁シールドデバイス１０´の代替の実施形態を示している。図に見られているように、上述の実施形態に対する主な差異は脆弱部１１´を形成しているところであり、代替的な実施形態において、ケーブルシールドとの実際の接触は壁領域１３´ ｂおよび脆弱部１１´を内向きに曲げることによって形成され、非屈曲壁部の形式の残りの壁領域１３´ａをさらに具備している。これにより、構成には補強された剛性が提供されている。図５Ｂに見られているように、内向きに曲げられた壁領域１３´はＶ字形状に曲げられ、それらは挿入された部材の表面にバネ力を負荷している。電磁シールドデバイス１０´は絶縁チューブ３３およびケーブル２０とともに組み立てられた状態で図示されている。この実施形態において、随意的接触リング５３がケーブルシールド２２に追加的に組み付けられている。そのような接触リングは、例えば上述の先行技術による接触スプリングのように非常に高価なものではなく、生産コスト全体を顕著に増大させるものではない。上述の場合に類似して、壁領域１３´ｂはバネ力を利用して接触リング５３を押圧し、これによって電磁シールドデバイス１０´とケーブルシールド２２との間の電気的接触を確立している。図５Ｂにおいて見られているように、壁領域１３´ｂの自由端１３´ｃはスリーブの外面からいくらか突出している。これによって、例えば自由端１３´ｃ上に作用するブッシュ、カバー、または類似のものにより追加の圧力を負荷することが可能である。

図６は電磁シールドデバイス１０´ ´の別の代替的な実施形態を示している。図に見られているように、この実施形態においては、脆弱部１１´ ´は内向きに曲げられた壁領域１３´ ´から成り、この壁領域は領域１３´ ´ｂと類似の形状であるが、１３´ ´ａは無くなっている。さらに、壁領域１３´ ´は領域１３´ ´ｂと比較して広くなっているが、原則的にＶ字形状に内向きに似たように曲げられている。

１０，１０´，１０´ ´ ・・・シールドデバイス、 １１，１１´，１１´ ´ ・・・脆弱部、 １２ ・・・スロット、 １３，１３´， １３´ ´ ・・・壁領域、 １５ ・・・ロッククリアランス、 １６ ・・・舌片、 １８ ・・・圧縮エッジ、 ２０ ・・・電力ケーブル、 ２２ ・・・ケーブルシールド、 ２４ ・・・ストリップ部、 ３０ ・・・コネクタハウジング、 ３２ ・・・ＣＰＡ部材、 ３３ ・・・絶縁チューブ、 ３４ ・・・カバー、 ３６ ・・・シールリング、 ４０ ・・・雌型接触端子、 ５０ ・・・接触スプリング部材、 ５３ ・・・随意的接触リング、 ６０ ・・・接触ピン、 ６２ ・・・ハウジング部、 ６３ ・・・シールド要素、 ７０ ・・・コネクタアセンブリ

Claims (8)

1. 電磁的にシールドされた導体要素（２２）を収納するように形成された送電機器の電磁シールドのための電磁シールドスリーブ（１０）であって、
   該シールドスリーブ（１０）は長手軸に沿って軸方向に延びており、該シールドスリーブは、該シールドスリーブ（１０）と一体的に形成される脆弱部（１１）を具備し、
   該脆弱部は軸方向に収縮するように且つ前記軸に向かって径方向内向きに収縮するように形成されており、接続されていない初期状態から接続完了状態までの間において、前記脆弱部（１１）は、前記シールドスリーブ（１０）と前記シールドされた導体要素（２２）との間の電気的接続およびシールドの連続性を確立するために、前記シールドされた導体要素（２２）にバネ力を負荷することを特徴とする電磁シールドスリーブ（１０）。
2. 前記脆弱部（１１）は前記シールドスリーブ（１０）の脆弱リングセクション（１１）の形状で形成され、このリングセクション（１１）の壁は前記シールドスリーブ（１０）の長手軸に平行に向けられた複数のスロット（１２）を具備し、且つ前記スロット（１２）の間の壁領域（１３）を形成しており、前記スロットは断面において内向きに向けられた点からＶ字形状を有し、前記脆弱部（１１）の収縮は前記スロットの間において前記壁領域（１３）を内向きに隆起させることによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁シールドスリーブ（１０）。
3. 前記長手軸からＶ字形状とされた各壁領域（１３）の前記点を離間した径方向距離は、前記脆弱部（１１）が軸方向に且つ前記軸に向かって径方向内向きに収縮された場合に、初期静止状態から最終アクティブ状態まで減少することを特徴とする請求項２に記載の電磁シールドスリーブ（１０）。
4. 少なくとも１つの前記スロット（１２）は、少なくとも１つの隣接した壁領域（１３）が少なくとも１つの脆弱な部分または収縮部を具備するような形状とされていることを特徴とする請求項２に記載の電磁シールドスリーブ（１０）。
5. 前記少なくとも１つの脆弱な部分または収縮部は前記脆弱部（１１）の中央に近接していることを特徴とする請求項４に記載の電磁シールドスリーブ（１０）。
6. １つの軸端圧縮エッジ（１８）を具備し、該圧縮エッジは、この圧縮エッジ（１８）に押圧力を軸方向に負荷することによって、前記電磁シールドスリーブ（１０）を軸方向に圧縮し、脆弱リングセクション（１１）の前記スロット（１２）の間の壁領域（１３）を内向きに曲げて、これによって前記脆弱部（１１）を収縮させるために使用されるように形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の電磁シールドスリーブ（１０）。
7. 前記圧縮エッジ（１８）は、前記シールドスリーブ（１０）の軸端領域の軸端縁であり、前記軸端領域は前記スロット（１２）を１つも含んでいないことを特徴とする請求項６に記載の電磁シールドスリーブ（１０）。
8. 金属シートから形成されており、該金属シートは打ち抜かれ且つ原則的に円筒スリーブ形状に丸められることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電磁シールドスリーブ（１０）。

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