KR100540852B1 - 전기 커넥터 - Google Patents

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만네스만 파우데오 아게
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Abstract

본 발명은 전기 커넥터에 관한 것이다. 지금까지 전위차계, 서보모터 및 액추에이터를 제어하기 위한 전자 제어 시스템은 전선으로 이루어짐으로써, 전체적으로 아주 많은 접촉 지점이 요구되었다. 그러나, 각각의 추가 접촉 지점은 에러의 위험을 증가시키고 어셈블리 비용을 높인다. 상기 접촉 지점의 수를 감소시키기 위해, 전위차계의 지지 기판 및 모터의 접촉 플레이트는 일체형 플레이트로 형성되고 전기 커넥터는 적어도 부분적으로 기판내에 삽입된 도체 스트립로 이루어진다. 또한 상기 플레이트에는 예컨대 전파 장애 차단을 위한 모터 코일과 같은 전기 부품이 제공될 수 있다.

Description

전기 커넥터 {ELECTRIC CONNECTOR}
본 발명은 액추에이터의 실제 위치를 검출하기 위한 전위차계, 상기 액추에이터를 작동시키기 위한 모터 및 공칭값/실제값 정정을 제어하기 위한 전자 제어 시스템을 서로 연결시키기 위한 전기 커넥터에 관한 것이다.
상기 방식의 전기 커넥터는 예컨대 모터 차량 내 소위 E-가스 설비에서 필요하다. 여기서, 전위차계는 모터의 스로틀 밸브 샤프트와 결합하며, 상기 스로틀 밸브 샤프트는 조종 모터의 작동에 의해 회전될 수 있다. 여기서, 전자 제어 시스템은 가속기 위치에 의해 미리 주어진 공칭값을 전위차계에 의해 검출된 스로틀 밸브 위치의 실제값과 비교시키며, 경우에 따라서는 조종 모터의 제어에 의해 정정 처리를 실행한다. 제어 회로의 전기 부품은 지금까지는 케이블에 의해 서로 결합되며, 이를 위해 다수의 접촉 지점들이 필요하였다. 예컨대 용접 또는 납땜에 의해 제조된 고정 커넥터와 더불어, 상기 접촉 지점은 크림핑(crimping)에 의해 제조된 커넥터 또는 플러그 커넥터로 이루어진다. 그러나, 구조적 형성과는 상관없이, 접촉 지점들이 추가되면 접촉시 발생하는 문제의 위험성이 증가된다. 예컨대 자동차의 엔진부에서 상당 범위에 걸쳐 온도 변동이 발생하면 고정 커넥터는 서로 결합된 재료의 상이한 열 팽창 계수 때문에, 결국 파괴될 수도 있다. 나머지 커넥터에서는 접촉면의 산화에 의한 문제가 발생한다. 또는 두 접촉 부재의 초기 응력이 이미 처음부터 너무 작거나 사용시 차츰 쇠퇴하기 때문에 접촉면 사이의 접촉 저항이 매우 높다. 또한 높은 온도의 영향(감소 곡선)하에서는 상기 커넥터의 전류 운반 용량이 감소한다는 사실도 고려할 필요가 있다.
또한 상기 접촉 지점의 제조에는 다수의 작업 프로세스가 필요하며, 상기 프로세스는 단지 부분적으로만 자동화가 가능하고, 본질적으로 프로세스 에러(process error)의 위험이 내재한다. 기계적 결합인 경우, 케이블, 플러그 소켓 및 플러그 하우징은 진동에 민감한 부품들이기 때문에, 추가적으로 특히 자동차의 모터 영역에 항상 존재하는 진동이 있는 경우, 느슨해 질 수 있다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 서두에 언급된 방식의 전기적 컨넥터에 필요한 접촉 지점들을 줄임으로써, 전기 커넥터의 신뢰도를 증가시키고 제조 비용을 감소시키는데 있다.
본 발명에 따라, 상기 목적은 서두에 언급된 방식의 전기 커넥터에 의해 달성되며, 여기서 전위차계의 지지 기판 및 모터의 접촉 플레이트는 일체형 플레이트로 형성되고 상기 전기 커넥터는 적어도 부분적으로 기판 내에 삽입된 도체 스트립들(conductive strips)을 구비한다.
따라서, 다수의 접촉 지점들이 생략될 수 있다. 상기 전기 커넥터의 제조시 발생하는 에러의 위험은 기판 내에 삽입된 도체 스트립에 의해 감소된다. 또한 본 발명에 따른 전기 커넥터는 진동 및 온도 변동에 대해 매우 저항력이 높다. 상기 모터 및 전위차계는 예컨대, 플레이트 위에 있는 몇몇의 플러그 커넥터를 통해 전자 제어 시스템에 연결된다. 따라서 상기 전위차계와 모터에는 별도의 전선이 필요하지 않다.
또다른 실시예로서, 본 발명은 상기 플레이트에 일체로 형성된 전위차계, 모터 및 전자 제어 시스템으로 이루어진 제어 회로의 전기 부품 중 적어도 일부분이 통합된다. 따라서, 예컨대 모터의 영역에는 코일, 브러시 편조선 접촉부(brush braided-wire contact) 또는 인쇄된 방전 저항기(printed discharge resistor)가 제공될 수 있다. 또한 상기 전위차계의 스트립들은 바람직하게는 인쇄(printing)방식으로 플레이트 상에 형성되고 상기 삽입된 도체 스트립들에 연결된다. 이러한 과정에 의해, 지금까지 필수적이었던 접촉 지점들의 추가적 감소가 가능해진다.
상기 전자 제어 시스템의 연결을 위한 접촉 지점들과 더불어, 모터의 접촉 스트립을 위한 추가 접촉 지점들이 제공될 수 있다. 모터 접촉 지점들의 대안으로서, 모터의 영역에 직접 브러시 가이드 채널들(brush guide channels)이 형성되도록 플레이트를 설계할 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예에서, 상기 접촉 지점들에는 개구부들이 형성되고, 상기 개구부들 내부로 개구부의 적어도 두 개의 대향하는 측들로부터 도체 스트립들이 스터드(stud)의 형태로 탄성적으로 돌출하며, 상기 스터드 단부들 사이의 간격은 삽입되는 접촉 핀 또는 삽입되는 접촉 스트립의 직경 또는 폭 보다 더 작다.
핀 또는 접촉 스트립의 간단한 삽입에도 불구하고, 이러한 방식의 접촉에 의해 매우 적절한 전기적 결합이 이루어진다. 왜냐하면, 탄성 스터드는 우선 접촉 핀에 의해 탄성적으로 휘어지고, 그 결과 상기 탄성 스터드의 에지(edge)가 탄성적으로 접촉 핀의 표면에 접하기 때문이다. 여기서 생겨나는 매우 높은 표면 압력은 접촉 저항이 작도록 함으로써 전기적으로 양호한 결합이 이루어지도록 한다. 상기 접촉 핀에서 생기는 인장력은 핀 표면과 탄성 스터드의 압착력을 증가시키기 때문에, 상기 방식의 커넥터는 진동에 의하여 플러그가 느슨해지는 것을 막는다. 다른 한편으로는, 상이한 열 감도(thermal influences)에 따른 재료 팽창에 의한 커넥터 파괴가 발생하지 않는다. 왜냐하면, 도체 스트립들의 접촉 스터드들은 특정 탄성력을 가지고 있기 때문이다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에서, 상기 플레이트의 다른 영역들에서 도체 스트립들은 상이한 용도로 사용되기 때문에, 상기 도체 스트립들 각각의 영역들은 상이한 재료로 구성된다. 따라서, 앞서 기술된 접촉 지점들의 영역에 있는 도체 스트립들은 스프링 탄성 재료로 이루어지며, 상기 재료는 삽입된 접촉 핀과 지속적으로 탄성적 접촉을 하도록 제공된 것이다.
상기 플레이트는 모터 영역과 전위차계 영역 사이에 굽힘부(weak point)를 가질 수 있으며, 상기 두 부분을 결합하는 도체 스트립들은 상기 굽힘부의 영역에서 노출되어 휘어질 수 있다.
상기 굽힘부를 갖는 실시예에서, 상기 모터 영역의 플레이트는 나머지 플레이트 영역이 실제 고정되기 전에 휘어지거나 변위됨으로써, 물리적 특성들에 더욱 잘 매칭될 수 있다. 두 플레이트 부분 사이의 전기 커넥터는 이에 의해 변형되지 않는다. 허용공차의 보상 이외에도, 상기 모터는 전위차계에 대하여 기울어지도록 또는 이에 대해 수직으로 배치될 수 있으며, 이는 물론 노출되는 도체 스트립들의 충분한 변형 가능성을 고려한 것이다.
첨부된 도면을 참고로 본 발명의 실시예를 살펴보면 하기와 같다.
도 1은 플레이트 형태의 전기 커넥터의 사시도.
도 2 및 3은 플러그 커넥터의 영역에 있는 도 1에 따른 플레이트의 단면도.
도 1은 기판 층내에 삽입된 도체 스트립들(2)을 가지며 전위차계(도시되지 않음)의 스트립들(3), 플러그(5)를 끼워 넣기 위한 플러그 접촉부(4) 및 모터(8)의 접촉 스트립들(7) 사이에서 전기 커넥터를 형성하는 지지 플레이트(1)를 보여준다. 접촉 핀(9)을 갖는 플러그(5)는 도체 스트립들(2)의 플러그 접촉부(4)를 전자 제어 시스템(도시되지 않음)에 연결시키며, 상기 전자 제어 시스템은 모터(8)에 대한 공칭값에 의해 액추에이터(도시되지 않음)를 작동시킨다. 상기 전위차계가 상기 액추에이터의 실제 위치를 검출하는데 사용됨으로써, 전자 제어 시스템은 실제값과 공칭값의 정정을 실행하고 필요에 따라 모터(8)를 재조절할 수 있다. 상기 방식의 제어 회로는, 예컨대, 소위 모터 차량의 E-가스 설비에서 사용되며, 상기 설비에서 가속 페달 위치에 대응하는, 모터의 흡기 매니폴드에 있는 스로틀 밸브는 액추에이터로서 전기에 의해 작동된다.
상기 지지 플레이트(1)는 본질적으로 세 영역(10, 11, 12)으로 나누어진다. 제 1 영역(10)은 본질적으로 전위차계의 기판에 해당하며, 상기 기판의 표면에는 스트립들(3)이 인쇄되어 있다. 전위차계는 상기 전기 커넥터의 전위차계 기판에 장착되어, 그 기판 상에 인쇄되어 있는 상기 도체 스트립들(3)과 접촉한다. 접촉 영역으로서 표시되기도 하는 제 2 영역(11)은 제 1 영역(10)의 측방에 형성된다. 상기 도체 스트립들(2)은 삽입된 어셈블리로서 스탬핑된 스핀 구조(stamped-out spun sturcture)이고, 지지 플레이트(1)의 기판층 내에 삽입되어, 지지 플레이트(1)를 관통하는 개구부들(13)(도 2 참조) 내에 있는 6 개의 플러그 접촉부(4)의 영역에서 끝난다. 네 개의 도체 스트립들(2)은 전위차계로 안내되고 상기 인쇄된 스트립들(3)에 연결된다. 상기 지지 플레이트(1)의 제 3 영역을 형성하는 모터 접촉 플레이트(12)는 굽힘부(14)를 통해 지지 플레이트(1)의 접촉 영역(12)과 일체로 형성된다. 두 개의 도체 스트립들(2)은 상기 굽힘부(14)와 더불어 상기 플러그 접촉부(4)로부터 노출되어 모터 접촉 플레이트(12)로 안내되어, 그곳에 적합하게 배치된 개구부들(15)에서 모터(8)의 접촉 스트립들(7)을 위한 플러그 접촉부(6)를 형성한다. 상기 도체 스트립들(2)의 노출되는 영역은 탄성적으로 형성된다.
상기 모터(8)는 피니언(16)에 의해 액추에이터, 예컨대 모터의 스로틀 밸브를 구동시키며, 상기 모터는 재차 전위차계(도시되지 않음)에 연결된다. 상기 굽힘부(14)는 모터 접촉 플레이트(12)를 지지 플레이트(1)의 다른 부분으로부터 기계적으로 휘어지거나 변위되도록 사용됨으로써, 어셈블리 프로세스 동안 전기 커넥터를 연결해제시키지 않고, 모터(8)를 배치할 수 있도록 한다.
상기 플러그 접촉부들(4, 7)의 구조는 도 2에 도시된 횡단면도에 나타난다. 상기 구조는 지지 플레이트(1)의 기판에 완전히 삽입된 도체 스트립들(2)의 위치를 표시한다. 상기 플러그 접촉부(4)의 영역에서 개구부의 적어도 두 측들로부터 개구부들(13) 내부로 탄성 접촉 스터드들(17)를 갖는 도체 스트립들(2)이 돌출한다. 상기 두 접촉 스터드들(17)에 있어서는 상기 두 접촉 스터드는 서로 대향하는 반면, 예컨대 세 개의 접촉 스터드에서는 120°정도 변위된 배치가 바람직하다. 상기 플러그 접촉부(4)의 영역에서와 같은 4 개의 접촉 스터드의 배치는 전기 접촉을 향상시키는 장점을 제공한다.
대향하는 접촉 스터드들(17) 사이의 간격은 접촉 핀(9) 또는 모터(8)의 접촉 스트립들(7)의 직경 보다 더 작다. 따라서, 상기 접촉 핀(9)의 삽입시 상기 접촉 스터드들(17)는 도 2에 도시된 방식으로, 상기 접촉 핀(9)이 접촉 스터드들(17) 사이를 통하여 지나갈 수 있을 때까지 구부러진다. 이와 같은 경우 상기 접촉 스터드들(17)의 탄성은 상기 접촉 스터드의 단부들과 접촉 핀(9)의 외부와의 확실한 고정에 영향을 미친다. 상기 접촉 스터드들(17)의 에지는 접촉 핀(9)과의 각도를 가지면서 굽어진다. 상기 접촉 핀(9)을 뒤로 잡아당길 때, 상기 접촉 스터드들(17)와 상기 접촉 핀의 표면 사이에서는 상대 운동이 나타나는 것이 아니라, 상기 접촉 스터드의 에지가 표면으로 끼어든다. 따라서, 진동이 발생할 경우 접촉 지점은 플러그(5)가 플러그 접촉부(4)로부터 빠져나오는 것을 억제시키는 안전한 클램핑 작용(clamping effect)을 한다. 온도 변동이 나타날 때, 상기 접촉 스터드들(17)의 탄성에 의해 온도에 의한 재료 팽창이 정정되고 상기 접촉 지점이 손상되거나 파괴되지 않는다. 상기 접촉면의 납땜은 필요하지 않다.
접촉 지점의 감소 및 어셈블리 간소화를 위해서 모터 접촉 플레이트(12)에는 예컨대 모터의 전파 장애 차단을 위한 전기 코일과 같은 전기 부품이 일체로 형성될 수 있다. 또한 상기 모터 접촉 플레이트(12)내에 모터(8)용 브러시 가이드 채널이 제공될 수 있다.
도 3은 이러한 설계에 의해 어셈블리를 간소화하기 위해, 상기 스터드들(17)가 접촉 핀(9)을 삽입하기 전에 구부려질 수 있는 추가적인 실시예가 도시되어 있다.

Claims (8)

  1. 액추에이터의 실제 위치를 검출하기 위한 전위차계, 상기 액추에이터를 작동시키기 위한 모터(8) 및 공칭값과 실제값의 정정을 제어하기 위한 전자 제어 시스템을 서로 연결시키는 전기 커넥터로서,
    상기 전위차계의 지지 기판 및 상기 모터(8)의 접촉 플레이트(12)가 일체로 형성되는 일체형 플레이트(1), 및 적어도 부분적으로 상기 지지 기판 내에 삽입된 도체 스트립들(2)을 포함하는 전기 커넥터에 있어서,
    상기 플레이트(1)의 상기 모터 접촉 플레이트의 영역(12)과 상기 전위차계 영역(10) 사이에는 굽힘부(14)가 형성되고, 상기 두 부분을 결합하는 도체 스트립들(2)이 상기 굽힘부(14)의 영역에서 노출되어 휘어질 수 있는, 전기 커넥터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전위차계, 상기 모터(8) 및 상기 전자 제어 시스템은 제어 회로를 구성하고, 상기 제어 회로의 전기 부품들 중 적어도 일부가 상기 플레이트(1) 상에 통합되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전위차계의 스트립들(3)이 인쇄에 의해 상기 플레이트(1) 상에 형성되고, 상기 지지 기판 내에 삽입된 도체 스트립들(2)과 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 플레이트(1)의 접촉 영역(11)은 상기 모터(8)의 접촉 스트립들(7) 및/또는 전자 제어 시스템의 플러그 커넥터(5, 9)를 연결하기 위한 접촉 지점들(4, 6)을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 플레이트(1, 11, 12)의 상기 접촉 지점들(4, 6)에 개구부들(13, 15)이 형성되며, 상기 개구부들(13, 15) 내부로 상기 도체 스트립들(2)들이 개구부의 적어도 두 개의 대향하는 측들로부터 접촉 스터드들(contact stud)(17)의 형태로 탄성적으로 돌출하며, 상기 접촉 스터드들(17)의 단부들 사이의 간격은 삽입되는 핀(9) 또는 삽입되는 접촉 스트립들(7)의 직경 또는 폭 보다 더 작은 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도체 스트립들(2) 각각의 영역은 상이한 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  7. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 플레이트(1)는 상기 모터(8)의 영역에서 모터(8)용 브러시 가이드 채널들(brush guide channels)을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  8. 삭제
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