KR100348021B1 - 콘택스프링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중앙에 배치된, 직사각형 틀로 형성된 스프링 아암 베이스(16)를 가진 기본 스프링(14)과, 한 단부에 형성된 전기 도체용 접속부(18), 맞은편 단부에서 스프링 아암 베이스(16)의 넓은 측면에 형성된 2 개의 스프링 아암(20) 및 고정 슬리브(12)를 포함하며, 상기 스프링 아암(20)이 자유 단부쪽으로 쐐기 형태로 뻗은 다음 삽입 호퍼(24)쪽으로 개방되고, 콘택존(30) 영역에서 종방향 에지(26)에 배치된, 서로를 향한 홈부분(28)에 의해 간격을 유지하며, 고정 슬리브(12)는 스프링 아암 베이스(16)와 상기 스프링 아암 베이스에 형성된 스프링 아암(20)을 포함하는, 콘택 스프링에 관한 것이다. 본 발명에 따라 삽입 호퍼(24)의 개방각이 α ≤ 30°이고 스프링 아암(20)이 콘택존(30) 영역에서 원형으로 형성되며 각각 콘택 원추(33)를 형성한다.

Description

콘택 스프링 {CONTACT SPRING}

본 발명은 중앙에 배치된, 직사각형 틀로 형성된 스프링 아암 베이스(16)를 가진 기본 스프링(14)과, 한 단부에 형성된 전기 도체용 접속부(18), 맞은편 단부에서 스프링 아암 베이스(16)의 넓은 측면에 형성된 2 개의 스프링 아암(20) 및 고정 슬리브(12)를 포함하며, 상기 스프링 아암(20)이 자유 단부쪽으로 쐐기 형태로 뻗은 다음 삽입 호퍼(24)쪽으로 개방되고, 콘택존(30) 영역에서 종방향 에지(26)에 배치된, 대향하는 홈부분(28)에 의해 간격을 유지하며, 고정 슬리브(12)는 스프링 아암 베이스(16)와 상기 스프링 아암 베이스에 형성된 스프링 아암(20)을 포함하는, 콘택 스프링에 관한 것이다.

분리 가능한 전기 콘택팅 장치, 특히 콘택 스프링과 같은 수용부 및 콘택 블레이드와 같은 접속부로 형성된 플러그 장치에서, 접촉력은 전기 접속의 신뢰성을 위해 매우 중요하다는 것은 일반적으로 공지되어 있다.

부가로, 콘택면에서 장애 없는 전류 전달을 보장하고 콘택 저항을 최소화하기 위해 전도율이 좋은 즉, 내식성 또는 비산화성 콘택면이 요구된다.

게다가 플러그 장치로서 형성된 분리 가능한 콘택은 전기 단자의 제조시 뿐만 아니라 플러그 커넥터의 제조시에도 간단하게 다루어질 수 있어야 한다.

독일 특허 공개 제 196 11 698 A1호에는 높은 전기 전도율을 위한 콘택 블레이드를 위해 양측에 탄성 콘택 레그를 가진 전술한 방식의 콘택 스프링이 공지되어 있다. 상기 콘택 스프링에서는 전술한 요구 사항이 충분히 달성된다. 물론 공지된 상기 콘택 스프링의 사용시 일정 수의 삽입 동작 이후에도 접촉력이 여전히 3N 이상 이므로 삽입된 블레이드 콘택에 대해 미리 주어진 지지력이 미달되지는 않지만, 요구되는 삽입력이 약 10N으로 상승되어 핸들링을 방해하는 것으로 나타났다. 이로 인해 경우에 따라 접속에 에러가 생기거나 또는 너무 작은 지지력에서 접속이 느슨해지거나 차단될 수 있다.

본 발명의 목적은 간단하게 형성되며 적당한 비용으로 제조 가능한 전술한 방식의 콘택 스프링을 제공하는 것이다.

도 1은 고정 슬리브를 가진 본 발명에 따른 콘택 스프링의 측면도.

도 2는 본 발명에 따른 콘택 스프링의 기본 스프링의 측면도.

도 3은 도 2의 "A" 부분의 확대 단면도.

도 4는 도 2의 선 Ⅱ-Ⅱ을 따른 콘택 스프링의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 콘택 스프링 12: 고정 슬리브

14: 기본 스프링 16: 스프링 아암 베이스

18: 접속부 20: 스프링 아암

22: 콘택면 24: 삽입 호퍼

26: 에지 28: 홈부분

30: 콘택존 32: 블레이드 콘택

33: 콘택 원추 34: 스프링 레그

36: 종방향 간극

상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 제 1항의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예와 개선예는 제 1항의 종속항에서 다루어진다.

이에 따라 삽입 호퍼의 개방각이 α≤30°이고, 스프링 아암이 콘택존 영역에서 구형으로 형성되며 각각 콘택 원추를 형성하게 된다.

상기 "개방각"은 삽입 호퍼의 레그가 직선으로 연장될 때 형성되는 각을 의미한다. 레그 사이의 개방각은 가능한한 예각 즉, 작은 각을 이루어야 한다.

모든 경우에 콘택의 안전성을 보장하기 위해, 스프링 아암은 콘택존 영역에서 원추형으로 구부러진다. 여기서 콘택존은 플러그 콘택이 관련 블레이드 콘택과 상호 작용하는 영역이다. 레그의 곡선 콘택면에 의해, 관련 콘택 블레이드의 삽입 위치와 무관하게 항상 충분한 전기 콘택이 이루어져 전력 전달 및/또는 전기 신호 전달시 장애가 실질적으로 방지된다.

콘택의 안전성을 더욱 향상시키기 위해 본 발명의 다른 실시예에서는 적어도 스프링 아암의 모든면이 주석층으로 덮혀지고, 이때 상기 층의 두께는 약 1.5μm이다. 바람직하게는 상기 주석층이 소위 열주석도금으로서 즉, 용융된 주석 배드(bath)에서 제공된다.

주석이 좋은 도전 금속이지만 적은 강도로 인해 낮은 내마모성을 갖기 때문에 기계적으로 적은 부하만을 견딜 수 있다는 것이 알려져 있다. 상기 마모 취약성를 예방하게 위해 본 발명의 바람직한 개선예에 따라 주석층이 콘택 원추 영역에서 엠보싱됨으로써 기계적으로 압축될 수 있다.

변형 경화(strain-hardening)라고 하는 상기 엠보싱에 의해 주석층은 국부적으로 비압축 영역보다 약 0.3㎛ 더 얇아지지만 이를 통해 내마모성이 현저히 상승되므로, 이렇게 처리된 표면은 경미한 마찰 마모도를 가지며 높은 마모 강도를 가진다. 또한 상기 주석층은 매끈한 표면을 가진다.

그럼으로써, 주석층에 의해 부식에 대한 보호력이 우수하게 유지되는 동시에, 콘택 블레이드를 삽입하거나 빼낼 때 필요한 삽입력 및 인출력이 현저하게 감소된다.

주석층은 바람직하게 적어도 기계적으로 압축된 영역에서는, 전체 층용적(layer volume)과 관련하여 50% 내지 70%를 차지하는 금속간 상(intermetallic phase)을 갖는다. 이 금속간 상은 매우 약한 주석층의 강도 상승에 추가적으로 기여를 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 본 발명에 따른 콘택 스프링의 스프링 아암은 각각 서로 평행한 스프링 레그로 형성되고, 스프링 레그는 스프링 아암 베이스의 넓은 측면에 배치되고, 종방향 간극에 의해 서로 분리되며, 콘택 스프링마다스프링 아암의 스프링 레그의 자유 단부가 이음부에 의해 연결된다.

달리 표현 하면, 서로 맞은 편에 쐐기모양으로 뻗은 스프링 아암은 2개의 긴 스트립을 가지며, 상기 스트립은 각각 스프링 레그를 형성하고 스프링 아암 베이스와 연결된다. 상기 스프링 레그는 그것의 자유 단부까지 종방향 간극에 의해 서로 분리된다. 물론 각각 하나의 스프링 아암을 형성하는 2개의 스트립 쌍 중 하나에서, 종방향 간극은 자유 단부에서 횡방향 이음부에 의해 폐쇄된다.

본 발명에 따른 바람직한 개선예에서 각각의 스프링 레그는 콘택존 영역에서 구형으로 구부러지고 콘택 원추를 형성하며, 이로 인해 전술한 콘택 안전성이 보장될 뿐 만 아니라 심지어 향상된다. 왜냐 하면 두 쌍의 스프링 레그의 탄성이 필연적으로 두 개의 개별 스프링 아암보다 더 양호한 작동상태를 갖기 때문이다.

본 발명에 따른 콘택 스프링에는 포지티브 및 넌포지티브(force-locking and form-locking)하게 스프링 아암 베이스와 상호 작용하고 하우징의 기존 조립 개구에 콘택 스프링의 조립을 보장하기 위해 사용되는 고정 슬리브가 제공된다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예 및 개선예는 종속항에서 다루어진다.

첨부한 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

도 1은 기본 스프링(14) 위로 밀려지고 상기 기본 스프링과 포지티브 및 넌포지티브하게 상호 작용하는 고정 슬리브(12)를 가진 본 발명에 따른 콘택 스프링(10)의 측면도이다.

콘택 스프링(10)은 공지된 방식으로 후방 단부에 크림프 접속부로 공지된 디자인을 가진 접속부(18)가 형성된 스프링 아암 베이스(16)를 가지며, 상기 접속부는 도시되지 않은 전기 전도체의 접속을 위해 사용된다.

직사각형 틀로 형성된 스프링 아암 베이스(16)의 전면에서 평평한 넓은 측면에 거의 동일한 폭의 스프링 아암(20) 및 상응하는 폭의 콘택면(22)이 형성되며, 상기 스프링 아암(20)의 자유 단부는 쐐기 모양으로 기울어지며 그 길이의 2/3 내지 3/4에서 다시 삽입 호퍼(24)로 호퍼형으로 넓어진다. 상기 자유 단부가 스프링 아암(20)의 측면 에지(26)에 있는, 홈부분으로 도시된 몰딩(28)에 의해 서로를 지지됨으로써, 스프링 아암(20)의 콘택면(22) 사이에 일정 간격이 존재하게 된다.

도 1에 도시된 다른 특징(형상)들, 특히 고정 슬리브(12) 및 접속부(18)의 특징은 선행 기술에서 일반적으로 공지되어 있으므로 여기서는 자세히 설명되지 않는다. 이 밖에, 동일한 형상에는 동일한 도면 부호를 사용하였다.

도 2에는 콘택 스프링(10)의 기본 스프링(14)이 단독으로 즉, 고정 슬리브(12) 없이 도시된다. 본 발명에 따른 디자인은 스프링 아암(20)을 제조하는 방식과 관련된다. 이것에 대한 것은 한편으로 도 3에 도시된 확대 단면도에, 그리고 다른 한편으로 도 2의 절단선 Ⅱ-Ⅱ에 따른 도 4의 횡단면도에 나타난다.

도 3은 전술한 바와 같이 도 2의 "A"부분의 확대 단면도이다. 여기에는 삽입 호퍼(24)의 측면이 확대 도시된다. 상기 도면에서는 삽입 호퍼(24)의 측면 진행이 도시된 콘택존(30)의 출발점에서부터 자유 단부까지 계속되는 즉, 꺽여짐 또는 구부러짐 없이 진행되는 것을 보여준다.

개방각은 본 발명에 따라 최대 30°이고, 이로 인해 바람직하게도 도 3에 개략적으로 도시된 관련 블레이드 콘택(32)의 삽입 시에 상기 블레이드 콘택이 때때로 또는 모든 경우에 가능한 작은 각으로 삽입 호퍼(24)의 측면에 닿게되어, 본 발명에 따라 적어도 스프링 아암(20)에 제공되는 주석 코팅이 블레이드 콘택(32)의 삽입에지에 의한 긁힘 또는 부딪침에 의해 손상되지 않는다.

이러한 효과 이상으로 상기 예각의 개방각에 의해 삽입시 콘택 블레이드(32)가 서로 맞대어 놓인 탄성 스프링 아암으로 형성된 콘택 개구 안으로 미끄러져 들어가게 된다.

이런 명백한 미끄럼 과정은 주석층이 콘택존(30) 영역에서 기계적 엠보싱에 의해 압축됨 즉, 변형 경화됨으로써 지지된다. 이로 인해 한편으로 공지된 바와 같이 매우 약한 주석의 내마모성이 현저히 향상되며 다른 한편으로 용융 배드에서 콘택 스프링(10)상에 또는 적어도 스프링 아암(20)상에 도포되는 주석의 표면 질이 향상되어 콘택 블레이드(32)에 대한 미끄럼 저항이 줄어든다.

도 4에 도시된 도면은 도 2의 절단선 Ⅱ-Ⅱ을 따른 기본 스프링(14)의 횡단면도이며, 스프링 아암 베이스(16)의 평평한 넓은 측면에 형성된 스프링 아암(20)이 적어도 콘택존(30)과 교차하는 절단면 영역에서 구형으로 형성되고 각각 콘택 원추(33)를 형성한다. 나아가 스프링 아암(20)이 간극(36)에 의해 서로 분리되는 스트립형 스프링 레그(34)로서 형성된다.

또한, 도 4에서 도시된 하부 스프링 레그(34)가 상기 스프링 레그의 자유 단부에 배치된 이음부(38)에 의해 서로 연결된다. 이로 인해 본 발명에 따른 콘택 스프링(10)의 기본 스프링(14)이 스프링 아암(20), 및 스프링 아암 베이스(16)를포함하는 고정 슬리브(12)에 의해 지지되는 향상된 안정성을 갖는다.

이 외에도 도 4는 스프링 레그(34)가 콘택존(30) 영역에서 구형으로 구부러지고 콘택 원추(33)를 형성하는 것을 도시한다.

도 1 내지 도 4에는 전술한 주석층이 상세히 도시되지 않는다. 왜냐 하면 상기 주석층은 작은 ㎛의 두께 즉, 바람직하게는 약 1.5㎛의 두께를 갖기 때문이다. 그러나, 이것이 주석층이 본 발명에 있어 중요하지 않다는 것을 의미하는 것은 아니다. 오히려, 전술한 바와 같이 주석층 및 상기 주석층의 강도 향상 및 표면 처리는 전술한 본 발명에 따른 콘택 스프링(10)에 있어 매우 중요하다.

본 발명에 의해 간단하게 형성되고 적당한 비용으로 제조 가능한 콘택 스프링이 제공된다.

Claims (11)

1. 기본 스프링(14) 및 고정 슬리브(12)로 구성된 콘택 스프링(10)으로서,

   상기 기본 스프링(14)은, 중앙에 배치되고 직사각형 틀로 형성된 스프링 아암 베이스(16), 일 단부에 형성된 전기 도체용 접속부(18) 및 맞은편 단부에서 스프링 아암 베이스(16)의 넓은 측면에 형성된 2 개의 스프링 아암(20)을 포함하며, 상기 스프링 아암(20)은 자유 단부 쪽으로 쐐기 형태로 뻗다가 삽입 호퍼(24)로 개방되고, 각각 콘택존(30) 영역에서 종방향 에지(26)에 배치된, 대향하는 홈부분(28)에 의해서 각각 간격을 유지하며,

   상기 고정 슬리브(12)는 스프링 아암 베이스(16) 및 상기 스프링 아암 베이스에 형성된 스프링 아암(20)을 포함하도록 구성되고,

   상기 삽입 호퍼(24)의 개방각은 호퍼의 전체 연장부에 걸쳐 α≤30°이며,

   스프링 아암(20)은 콘택존(30) 영역에서 구형으로 형성되고, 콘택 원추(33)를 각각 하나씩 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택 스프링.
2. 제 1항에 있어서,

   적어도 스프링 아암(20)의 모든면이 주석층으로 덮혀 있는 것을 특징으로 하는 콘택 스프링.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 주석층이 콘택 원추(33) 영역에서 엠보싱에 의해 기계적으로 압축되는 것을 특징으로 하는 콘택 스프링.
4. 제 2항 또는 3항에 있어서,

   상기 주석층이 매끄러운 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 콘택 스프링.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 주석층이 콘택 원추(33) 영역에서 기계적인 압축에 의해 압축되지 않은 영역에서보다 약 0.3㎛ 만큼 더 얇은 것을 특징으로 하는 콘택 스프링.
6. 제 2항, 제 3항 및 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 주석층이 적어도 기계적으로 압축된 영역에서 전체 층용적(layer volumn)의 50% 내지 75%를 차지하는 금속간 상(intermetallic phase)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택 스프링.
7. 제 1항, 제 2항, 제 3항 및 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스프링 아암 베이스(16)의 넓은 측면에 형성된 스프링 아암(20)이 각각 서로 평행한 두 개의 스프링 레그(34)로 형성되는 것을 특징으로 하는 콘택 스프링.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 스프링 아암(20)의 스프링 레그(34)가 종방향 간극(36)에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 콘택 스프링.
9. 제 7항에 있어서,

   콘택 스프링(10)마다 스프링 아암(20)의 스프링 레그(34)의 자유 단부가 이음부(38)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 콘택 스프링.
10. 제 7항에 있어서,

    각각의 스프링 레그(34)가 콘택존(30) 영역에서 구형으로 구부러지고 콘택 원추(33)를 형성하는 것을 특징으로 하는 콘택 스프링.
11. 제 1항, 제 2항, 제 3항 및 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 고정 슬리브(12)가 포지티브 및 넌포지티브(force-locking and form-locking)하게 스프링 아암 베이스(16)와 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 콘택 스프링.