KR101458241B1 - 차량용 회로차단기 - Google Patents

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콘스탄티노스 티토키스
폴커 투라우
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코스탈 콘탁트 치스테메 게엠베하
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Abstract

본 발명은 전기적으로 연결되는 플러그 인(plug-in) 접촉요소들을 포함한 커넥터 하우징 및 소켓 접촉부들을 포함한 소켓 하우징으로 구성되고, 상기 플러그-인 접촉요소들이 작동레버에 의해 상기 소켓 접촉부들과 연결되거나 분리되는 차량용 회로차단기에 관한 것이다. 상기 소켓 접촉부 하우징에 대해 금속재질이거나 금속으로 입힌 외측하우징이 연결되고, 상기 외측하우징의 적어도 한 개의 내부표면은 일체로 몰딩된 제어변부를 가지며, 상기 커넥터 하우징이 부착될 때 상기 커넥터 하우징위에 위치한 작동레버의 기계적 차단을 해제한다.
회로 차단기

Description

차량용 회로차단기{CIRCUIT-BREAKER FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은, 전기적으로 연결되는 플러그(plug-in) 접촉요소들을 가진 커넥터 하우징, 소켓 접촉부들을 가진 소켓 하우징 및 상기 플러그 접촉요소들을 상기 소켓 접촉부들과 연결하거나 분리시킬 수 있는 작동 레버를 포함한 차량용 회로차단기에 관한 것이다.
상기 형태의 회로차단기가 문헌 제 DE 10 2004 054 360 호에 공개되어 있다.
본 발명의 실시예를 따르는 회로차단기는 전기 자동차 및, 내연기관과 전기구동장치를 가진 하이브리드 자동차에서 이용된다. 정비를 위해, 차량의 전기공급부를 분리하기 위한 회로차단기가 이용되어야 한다. 상기 전기 공급부는 상대적으로 높은 전류와 전압을 공급하기 때문에, 회로차단기는 안전한 접촉상태를 제공해야 한다. 상기 회로차단기는 가능한 적은 양의 전자기 간섭이 발생되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 불필요한 접촉을 방지하는 안전한 전기적 구조, 안전성 및 스위칭 부품들의 부정확한 연결을 방지하는 구조를 가진 회로 차단기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 위해 본 발명에 의하면, 전기적으로 연결되는 플러그(plug-in) 접촉요소들을 포함한 커넥터 하우징 및, 소켓 접촉부들을 포함한 소켓 하우징으로 구성되고, 상기 플러그 접촉요소들은 작동 레버에 의해 상기 소켓 접촉부들과 연결되거나 분리되는 차량용 회로차단기에 있어서, 상기 소켓 하우징은 금속재질이거나 금속으로 입힌 외측 하우징과 연결되고, 상기 외측하우징의 내측부는 외측 하우징과 일체구성된 제어 변부를 가지며, 상기 제어 변부가 상기 커넥터 하우징과 접촉할 때 상기 커넥터 하우징에 구성된 작동 레버의 기계적 구속상태가 상기 제어 변부에 의해 구속해제되고, 상기 작동 레버는 상기 커넥터 하우징의 래크와 함께 작동하는 기어휠을 포함하며, 상기 외측 하우징과 연결되지 않은 커넥터 하우징상에 위치한 상기 작동 레버의 한 위치에서 상기 기어 휠의 제 2 기어 틈새에 삽입되어 연결된 차단 레버가 상기 작동 레버의 운동을 구속한다.
하기 설명에서 본 발명의 실시예들이 도면을 참고하여 명확하게 설명된다.
도 1은, 부분적으로 연결된 상태의 하우징들을 가진 회로차단기를 도시한 도면.
도 2는, 회로차단기의 분해도.
도 3은, 연결된 상태의 하우징들을 가진 회로차단기를 도시한 도면.
도 4는, 회로차단기의 레버기구를 도시한 확대 사시도.
도 5는, 커넥터 하우징의 차단 레버와 레버기구의 기어 휠을 도시한 제 1 도면.
도 6은, 기어 휠과 차단 레버를 도시한 제 2 도면.
도 7은, 회로 차단기의 핀을 도시한 도면.
도 8은, 회로 차단기의 개구부를 도시한 도면.
부호설명
1: 커넥터 하우징, 2: 외측하우징, 3: 소켓 하우징,
4: 작동레버, 5: 기어휠, 6: 제 1 기어틈새, 8: 연결부재
9, 11: 경사면, 10: 차단레버, 12: 제어변부, 13: 래크,
15: 기저판, 16: 파워 연결부, 17: 신호연결장치
18: 제 1 덮개부분, 19: 제 2 덮개부분, 20: 절단부
22: 퓨즈, 23: 결합부, 24: 접촉 몸체, 25: 핀
26: 개구부, 27: 수용 챔버
상기 회로차단기는, 차량에 대한 정비작업과 관련하여 안전기능을 수행하고 배터리 전위를 차단할 수 있다. 상기 형태의 회로차단기는, 높은 전압과 전류가 공급되어야 하는 전기자동차와 하이브리드 자동차에서 이용될 수 있다.
부분적인 단면으로 도시된 도 1을 참고할 때, 부분적으로 연결된 스위치부품들이 연결되기 전에 회로차단기의 상태가 도시된다. 도 2는 상기 회로차단기의 분해도이다.
상기 회로차단기는 커넥터 하우징(1), 외측하우징(2) 및 소켓 하우징(3)으로 구성된다. 상기 소켓 하우징(3)은 파워 연결부(16)들을 포함하고, 상기 파워연결부를 통해 전기도체들이 상기 회로차단기와 연결될 수 있다. 상기 파워 연결부(16)는, 상기 소켓 하우징(3)의 내부에 배열되는 플러그 연결구 또는 나사 연결구 또는 크림프(crimp) 연결구를 포함할 수 있다.
상기 소켓 하우징(3)위에 상기 커넥터 하우징(1)을 결합할 때 상기 파워 연결부(16)들이 전기적으로 연결되도록, 상기 커넥터 하우징(1)은 두 개의 전기적 플러그 접촉요소들을 포함하고, 상기 플러그 접촉요소들은 높은 전류를 위해 설계된 평평한 연결구로서 구성될 수 있다. 상기 플러그 접촉요소들을 둘러싸는 접촉 몸체(24)가 상기 커넥터 하우징(1)의 기저판(15)에 형성된다. 상기 기저판(15)의 상측면에 전기 퓨즈(fuse)(22)를 수용하기 위한 수용 챔버(27)가 형성된다. 상기 수용 챔버(27)내에 삽입된 퓨즈(22)는, 커넥터 하우징(1)의 상기 플러그 접촉요소들사이에서 전기전도성을 가진 연결부를 구성한다.
상기 소켓 하우징(3)의 기저 플레이트(14)내에, 도면에 도시되지 않은 부싱 형태의 소켓 접촉부들이 구성되고, 커넥터 하우징이 소켓 하우징과 연결될 때 커넥터 하우징(1)의 플러그 접촉요소들이 상기 소켓 접촉부 속으로 삽입될 수 있다. 상기 소켓 접촉부들이 상기 파워 연결부(16)와 전기적 연결을 형성한다. 따라서 상기 커넥터 하우징(1)이 소켓 하우징(3)과 결합되면, 상기 플러그 접촉요소들과 상기 퓨즈(22)사이에 형성되는 전기적 연결에 의해 상기 파워 연결부(16)들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 상기 전기적 연결상태는 커넥터 하우징(1)과 소켓 하우징(3)이 분리되어 차단될 수 있다.
삭제
불필요한 접촉으로부터 안전하게 보호하기 위해, 소켓 하우징(3)과 연결되는 외측하우징(2)이 상기 소켓 하우징(3)에 부착되거나 성형될 수 있다. 상기 외측 하우징(2)은, 금속재질이거나 금속을 입힌 하우징 부분으로서 구성되고 사실상 회로차단기의 덮개 표면을 형성하며 상기 회로차단기로부터 방출되는 전자기 간섭을 차단하는 기능을 가진다.
상기 커넥터 하우징(1)을 상기 소켓 하우징(3)과 결합하기 위하여, 높은 하중을 가지며 플러그 및 소켓의 연결시 발생되는 상대적으로 높은 플러그 결합하중을 가하기 위한 레버기구가 이용된다. 상기 레버기구는 안장의 등자 형상을 가진 작동 레버(4)를 포함하고 상기 작동 레버(4)는 커넥터 하우징(1)위에서 두 개의 위치들에서 회전가능하게 지지된다. 상기 작동 레버(4)는, 기어 휠(5)과 일체 구조를 가진다.
상기 소켓 하우징(3)위에 형성된 래크(13)가 커넥터 하우징을 향해 연장되고, 상기 커넥터 하우징(1)이 상기 소켓 하우징(3)과 결합되면, 상기 래크(13)는 상기 기어휠(5)과 결합된다. 상기 작동 레버(4)가 아래로 이동하면, 커넥터 하우징(1)과 함께 작동 레버(4)가 소켓 하우징(3)을 향해 병진운동하고 작동 레버와 함께 상기 기어 휠(5)은 대략 시계방향으로 1/4회전만큼 회전운동한다. 도 3에 도시된 것과 같이 상기 작동 레버(4)가 아래로 끝까지 이동하면, 상기 커넥터 하우징(1)은 소켓 하우징(3)에 대해 종료위치에 도달한다. 상기 종료 위치에서, 상기 커넥터 하우징(1)의 플러그 접촉요소들은 소켓 하우징(3)의 소켓 접촉부와 완전히 연결되고 전기적 연결을 형성한다.
도 4 내지 도 6을 참고할 때, 레버기구의 작동이 더욱 명확하게 도시된다. 작동 레버(4)의 일부분을 도시하는 도 4를 참고할 때, 상기 기어휠(5)은 상기 래크(13)의 전방에 위치하고, 상기 기어휠(5)은 작동레버(4)의 운동에 의해 상기 래크와 치접된다. 도 4는 또한, 상기 커넥터 하우징(1)위에 형성되고 외팔구조를 가진 차단레버(10)를 도시한다. 차단레버(10)의 자유단부가 기어휠(5)의 제 1 기어틈새(6)와 결합된다. 따라서, 기어휠(5)과 일체구조를 가지며 연결된 작동레버(4)의 운동이 상기 차단레버에 의해 차단된다.
삭제
도 4를 참고할 때, 상기 외측하우징(2)의 내측부에 제어변부(12)가 형성된다. 상기 커넥터 하우징(1)이 상기 외측하우징(2)을 향해 가압되면, 하부를 향해 확대되는 제어변부(12)는 상기 차단레버(10)의 종 방향 측부를 가압하여 상기 기어휠(5)을 구속하고 있는 차단 레버(10)의 단부를 기어휠(5)의 회전면으로부터 벗어나게 한다. 따라서, 기어휠(5) 및 작동레버(4)는 동시에 구속상태로부터 벗어난다. 상기 작동 레버(4)는 아래로 이동하고 상기 기어휠(5)을 상기 소켓 하우징(3)의 래크(13)와 연결시키며, 플러그 접촉요소들이 소켓 접촉부들과 연결될 때까지, 소켓 하우징(3)을 향해 상기 커넥터 하우징(1)을 가압한다.
삭제
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초기에 기어휠(5)이 차단 레버(10)에 의해 구속되면, 상기 외측 하우징(2)이 부정확하게 장착될 때 상기 커넥터 하우징(1)과 소켓 하우징(3)이 조립되는 것이 방지된다. 따라서, 부정확하거나 오차를 가지며 배열된 외측 하우징(2)때문에 완전한 접촉상태의 보호기능 및 전자기 영역의 효과적인 차폐기능이 제공되지 못하면, 회로차단기의 전기적 연결부는 조립되지 못한다.
도 5를 참고할 때, 기어휠(5)로부터 멀어지는 작동 레버(4)의 방향에 의해 확인되는 시작위치에 상기 작동 레버(4)가 배열된다. 시작위치에서 차단레버(10)가 제 1 기어틈새(6)와 결합되어 작동레버(4)가 구속된다.
도 6을 참고할 때, 상기 작동레버(4)가 아래로 회전되어 작동레버(4)와 기어휠(5)은 종료위치에 배열된다. 종료위치에서, 상기 기어휠(5)로부터 멀어지는 작동 레버(4)의 방향은 시작 위치의 방향에 대해 약 90도만큼 시계방향으로 회전된다. 상기 차단레버(10)의 단부가 제 2 기어틈새(7)내에 삽입되어 연결된다. 종료위치에서 상기 차단 레버(10)는 도 4에 도시된 외측하우징(2)의 제어변부(12)위로 이동하고 다시 차단레버의 최초위치로 탄성가압된다.
따라서, 상기 차단레버(10)가 중간위치에서 기어틈새에 삽입되지 못하도록 상기 기어휠(5)의 후방측부에서 평평한 연결부재(8)가 제공되며, 상기 연결부재에 의해 상기 차단 레버(10)는 기어휠(5)의 측부에서 제 1 및 제 2 기어틈새(6,7)들로 접근할 수 있다. 작동 레버(4)의 시작 위치 및 종료 위치에 해당하는 각각의 제 1 및 제 2 기어 틈새(6,7)에서 연결부재(8)가 제거된다. 또한, 상기 연결 부재(8)에 의해 축 방향 및 반경 방향의 저항모멘트가 증가되고 따라서 기어 휠(5)의 비틀림 강성이 증가된다. 도 4를 참고할 때, 상기 제어 변부(12)가 기어휠(5)의 연결부재(8)뒤에서 차단 레버(10)를 가압하기 때문에, 상기 차단 레버(10)가 작동 레버(4)의 종료위치에 해당하는 기어휠의 제 2 기어 틈새(7)에 도달할 때까지 상기 차단 레버(10)는 최초 위치로 탄성가압될 수 없다. 차체의 진동과 같은 기계적 작용에 의해 회로차단기가 실수로 또는 스스로 개방되는 것이 완전히 방지되기 때문에, 상기 작동 레버가 작동 레버의 종료 위치에서 구속되는 것이 유리하다.
도 7을 참고할 때, 구속된 상기 작동레버(4)를 구속해제하기 위한 핀(25)이 제공될 수 있다. 상기 핀(25)은 상기 외측하우징(2)의 벽내에서 개구부(26)를 통해 돌출하고, 외측하우징(2)에서 장착되거나 차단레버(10)위에 구성된다.
도 8에 도시된 것처럼 상기 핀을 제거하고 단지 한 개의 개구부(26)를 상기 외측하우징(2)내에 제공하는 것이 제조기술적으로 간단하다. 기어휠(5) 및 따라서 작동레버(4)를 구속해제하기 위해, 상기 구속개구부(26)내에 대략 가느다란 나사드라이버의 핀 형상체를 삽입하여, 차단레버(10)가 가압될 수 있다. 도 6을 참고할 때, 차단레버(10)의 단부부분 및 상기 기어휠(5)의 후방측부상에 구성된 경사면(9,11)들은 제 1 기어틈새(7)로부터 차단레버(10)의 미끄럼운동을 용이하게 한다.
상기 커넥터 하우징(1)과 상기 소켓 하우징(3)은 저전원을 위해 설계된 플러그 접촉요소 및 소켓 접촉부들을 포함하고, 상기 플러그 접촉요소 및 소켓 접촉부들은 서로 연결되고 하기 설명에서 신호연결장치(17)로서 언급된다. 상기 신호연결장치(17)의 하우징 윤곽이 도 1 및 도 2에 도시된다.
상기 커넥터 하우징(1)과 소켓 하우징(3)이 서로 연결될 때, 상기 신호연결장치(17)는 전기신호회로를 폐쇄하고 회로 차단기의 연결상태에 관한 신호가 발생된다. 상기 신호는 회로차단기의 전원 회로내에 구성된 전자식 또는 전기기계식 릴레이를 작동시키기 위해 제공되어, 상기 회로 차단기는 전원 접촉부들을 연결하거나 분리시킬 수 있다.
따라서, 신호회로의 폐쇄는 전원회로의 폐쇄보다 지체되고 신호회로의 개방은 전원회로의 개방보다 앞선다. 상기 회로차단기가 분해될 때, 상기 신호회로는 상기 작동 레버(4)의 회전운동에 의해 우선 개방된다. 상기 회전운동 다음에 계속해서 상기 커넥터 하우징(1)과 소켓 하우징(3)이 서로 멀어지며 병진 운동하여 전원회로는 개방된다. 상기 커넥터 하우징(1)과 소켓 하우징(3)이 결합될 때와 반대 순서로 과정이 형성된다.
퓨즈가 배열되는 커넥터 하우징(1)의 수용 챔버(27)는 덮개에 의해 밀폐될 수 있다. 도 2를 참고할 때, 상기 덮개는 두 개의 덮개 부분들을 포함한다. 상기 덮개 부분들은 상기 수용 챔버(27)의 입구 개구부로 이동할 수 있다. 상기 덮개부분들 중 제 1 덮개 부분(18)은 절단부(20)를 포함하고, 상기 절단부의 형상은 작동 레버(4)에 구성된 결합부(23)의 형상과 일치한다. 상기 제 1 덮개 부분(18)이 상기 수용 챔버(27)를 밀폐시키는 위치에 배열될 때 상기 작동 레버의 결합부(23)는 절단부(20)속으로 내려갈 수 있다. 상기 커넥터 하우징(1)이 외측하우징(2)속에 삽입될 때 제 2 덮개 부분(19)이 외측하우징(2)의 가장자리와 부딪힐 수 있기 때문에, 상기 제 2 덮개 부분(19)은 상기 수용챔버의 밀폐위치로 이동해야 한다. 상기 제 1 및 제 2 덮개부분(18,19)들이 상기 수용 챔버(27)를 밀폐할 때, 상기 작동레버(4)는 완전히 아래로 회전하고 상기 전원회로와 신호회로가 연결될 수 있다.
상기 작동 레버(4)가 완전히 아래로 회전하며 이동하고, 따라서 파워 연결부(16)들이 서로 전기적으로 연결되면, 상기 작동레버(4)의 결합부(23)는 도 3에 도시된 것처럼 상기 제 2 덮개부분(18)의 절단부(20)속으로 이동한다. 따라서 작동 레버(4)의 결합부(23)가 절단부속에 삽입되어 상기 제 1 덮개 부분(18)의 위치가 고정되므로, 상기 작동 레버(4)가 아래로 이동하여 배열되는 동안 상기 제 1 덮개 부분(18)은 이동할 수 없다. 그러므로, 회로차단기에 전류 또는 전압이 공급되는 동안 상기 수용 챔버(27) 내부로 접근할 수 없다.
상기 회로차단기의 기능을 요약하면 다음과 같다. 상기 회로차단기는 두 개의 조립단계를 통해 조립된다. 상기 회로차단기를 구성하는 운동부품은 플러깅(plugging) 방향으로 병진운동하여 전원회로를 폐쇄한다. 구속된 상태의 작동레버(4)가 고정된 소켓 하우징(3)의 래크(13)와 접촉하면, 상기 병진운동은 제한된다. 상기 제 1 조립단계의 마지막에, 상기 작동 레버(4)는 구속해제되어 상기 외측 하우징(2)내부의 제어변부(12)상에서 회전한다. 상기 작동 레버(4)의 회전운동에 의해 상기 신호회로가 추가로 폐쇄된다.
상기 회로 차단기가 움직이는 상태에 있을 때, 상기 회로 차단기에 장착된 상기 작동 레버(4)는 차단 레버(10)에 의해 구속된다. (도 1에 도시된) 상기 차단 레버(10)의 구조에 의해 차단 레버는 병진 운동할 수 있다. 회로 차단기를 조립하는 과정에서 상기 차단 레버(10)를 가압하는 외측 하우징(2)내부의 제어 변부(12)에 의해 상기 차단 레버(10)가 구속해제되고 작동 레버(4)를 자유롭게 만든다. 작동 레버가 회전하는 동안 기어틈새들사이에 형성된 연결 부재(8)에 의해 상기 차단 레버(10)가 최초 위치로 이동하는 것이 방지된다.
작동 레버(4)가 구속되고 상기 작동 레버가 제어 변부(12)에 의해 구속해제되어야 하기 때문에, 외측 하우징(2)이 존재하는 것이 확인된다.
작동 레버의 연속적인 회전운동에 의해 상기 회로 차단기의 최종 조립이 완료된다. 따라서 상기 작동 레버(4)의 기어 휠(5)은 소켓 하우징(3)의 래크(13)와 서로 치접된다. 작동 레버(4)의 회전운동이 종료된 후에 상기 차단 레버(10)는 차단 레버의 최초 위치로 귀환한다. 따라서, 조립과정 동안에만 상기 차단 레버(10)에 하중이 작용한다.

Claims (8)

  1. 전기적으로 연결되는 플러그(plug-in) 접촉요소들과 작동레버를 포함한 커넥터 하우징(1) 및, 소켓 접촉부들을 포함한 소켓 하우징(3)으로 구성되고, 상기 플러그 접촉요소들은 작동 레버(4)에 의해 상기 소켓 접촉부들과 연결되거나 분리되는 차량용 회로차단기에 있어서,
    상기 소켓 하우징(3)은 금속재질이거나 금속으로 입힌 외측하우징(2)과 연결되고, 상기 외측하우징(2)의 내측부는 외측하우징과 일체구성된 제어 변부(12)를 가지며, 상기 제어 변부(12)가 상기 커넥터 하우징(1)과 접촉할 때 상기 커넥터 하우징(1)에 구성된 작동 레버(4)의 기계적 구속상태가 상기 제어 변부(12)에 의해 구속해제되고,
    상기 작동 레버(4)는 상기 커넥터 하우징(1)상에서 래크(13)와 함께 작동하는 기어휠(5)을 포함하며,
    상기 외측 하우징(2)과 연결되지 않은 커넥터 하우징(1)상에 위치한 상기 작동 레버(4)의 한 위치에서 상기 기어 휠(5)의 제 1 기어 틈새(6) 또는 제 2 기어 틈새(7)에 삽입되어 연결된 차단 레버(10)에 의해 상기 작동 레버(4)의 운동이 구속되는 것을 특징으로 하는 차량용 회로차단기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 외측 하우징(2)의 제어 변부(12)는 상기 차단 레버(10)의 측부에서 작용하고, 상기 제어 변부는 기어 휠(5)을 구속하는 차단 레버(10)의 일부분을 가압하여 차단 레버를 기어 휠(5)의 회전면으로부터 벗어나게 하는 것을 특징으로 하는 차량용 회로차단기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 소켓 하우징(3)을 향해 상기 커넥터 하우징(1)이 가압될 때 상기 제어변부(12)가 상기 차단레버(10)를 구속해제하는 형상이 상기 제어변부(12)에 형성되어, 상기 차단레버(10)의 자유 단부가 상기 기어 휠(5)의 제 2 기어 틈새(7)속에 삽입되어 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 회로차단기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 차단레버(10)의 단부부분 및 상기 기어휠(5)의 후방측부는 각각 경사면(9,11)을 가지고, 상기 경사면에 의해 상기 차단레버(10)는 차단레버의 구속위치로부터 벗어나 이동가능한 것을 특징으로 하는 차량용 회로차단기.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 차단 레버(10)를 차단 레버의 구속위치로부터 벗어나게 하기 위해 상기 차단 레버(10)의 측부에 작용하는 핀(25)이 제공되는 것을 특징으로 하는 차량용 회로차단기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 커넥터 하우징(1)과 소켓 하우징(3)이 서로 결합되어 추가로 전기적 접촉요소들이 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 회로차단기.
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