KR101489787B1 - 두 개의 스프링 구역을 갖는 직결식 플러그 소자 - Google Patents

두 개의 스프링 구역을 갖는 직결식 플러그 소자 Download PDF

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울리히 슈마츠
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 탄성적인 다이렉트 콘택(2)을 포함하는, 전기 콘택을 콘택팅 하기 위한 직결식 플러그 소자와 관련이 있으며, 이 경우 상기 탄성적인 다이렉트 콘택(2)은 제 1 스프링 구역(4) 및 제 2 스프링 구역(5)을 구비하며, 이 경우 상기 다이렉트 콘택(2)은 제 1 레그(21) 및 제 2 레그(22)를 구비하는 대체로 U자 모양의 형상을 가지며, 이 경우 상기 제 1 스프링 구역(4)은 상기 제 1 레그(21)에 배치되어 있고, 상기 제 2 스프링 구역(5)은 상기 제 2 레그(22)에 배치되어 있으며, 그리고 이 경우 상기 스프링 구역(4, 5) 중에 적어도 하나의 스프링 구역은 전기 콘택의 전기적인 콘택팅을 구현하기 위한 콘택 구역으로서 설계되었다.

Description

두 개의 스프링 구역을 갖는 직결식 플러그 소자 {DIRECT PLUG ELEMENT WITH TWO SPRING REGIONS}
본 발명은 노출된 전기 콘택, 특히 회로 기판의 전기 콘택을 직결식 플러그 소자의 양측에 배치된 스프링 구역들에 콘택팅 하기 위한 직결식 플러그 소자에 관한 것이다.
최근에는 직결식 플러그 소자가 캐리어 플레이트 상에, 예컨대 회로 기판 또는 압착 스크린상에 직접 플러그 접속되는 직결식 플러그 콘택들의 사용이 증가하고 있다. 소형화가 지속적으로 발전함에 따라, 예를 들어 차량의 제어 장치에 사용되는 회로 기판들은 계속해서 더 적은 공간을 차지하게 된다. 이와 같은 상황에서는 직결식 플러그 결합에 의하여 제어 장치 측에서 플러그를 위한 용적이 추가로 줄어들 수 있다. 하지만, 특별히 자동차에 적용하는 경우에는 직결식 플러그 소자를 사용할 때에도 매우 견고한(robust) 콘택이 가능해야만 한다.
그에 비해 청구항 1의 특징들을 갖는, 전기 콘택을 콘택팅 하기 위한 본 발명에 따른 직결식 플러그 소자는 노출된 전기 콘택이 접촉 안전하게 콘택팅 될 수 있다는 장점을 갖는다. 특히 본 발명에 따른 직결식 플러그 소자는 콘택 안전과 관련된 예산을 줄이지 않고서도 소형화 실시 예에 적합하다. 이와 같은 장점은 본 발명에 따라 본 발명에 따른 직결식 플러그 소자가 제 1 및 제 2 스프링 구역을 갖는 탄성적인 다이렉트 콘택을 구비함으로써 얻어진다. 상기 다이렉트 콘택은 대체로 U자 모양의 형상을 가지며, 이 경우 상기 스프링 구역들 중에 각각 하나의 스프링 구역은 상기 U자 모양 다이렉트 콘택의 제 1 레그 혹은 제 2 레그에 배치되어 있다. 이와 같은 경우에는 대응 부품의 전기 콘택의 전기적인 콘택팅을 구현하기 위하여 상기 스프링 구역들 중에 적어도 하나의 스프링 구역이 콘택 구역으로서 설계되었다.
종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 개선 예들을 보여준다.
특히 바람직하게 상기와 같은 다이렉트 콘택의 제 1 스프링 구역은 스프링 아크(spring arc)를 포함하는데, 다시 말하자면 상기 제 1 스프링 구역의 콘택 구역으로 설계되어 아크 모양의 형상을 갖는 스프링 구역을 포함한다.
특히 경제적이고 신속한 제조 가능성을 위해서, 제 1 및 제 2 스프링 구역을 갖는 상기 다이렉트 콘택은 바람직하게 일체형 부품으로서 형성되었다.
더욱 바람직하게는 상기 제 1 스프링 구역이 제 1 스프링 아크를 포함하고, 상기 제 2 스프링 구역은 제 2 스프링 아크를 포함하며, 이 경우에는 두 개의 스프링 아크가 콘택 구역으로서 설계되었다. 특히 바람직하게 상기의 경우에는 두 개의 스프링 아크가 동일한 기하학적인 형태를 갖는다. 이와 같은 형태에 의해서는, 다이렉트 콘택을 직결식 플러그 소자에 장착하는 과정에서 조립 에러가 발생하지 않으면서도 상기 다이렉트 콘택의 180°-휨이 가능할 수 있다. 이와 같은 가능성은 특히 직결식 플러그 소자가 단지 매우 작은 치수만을 가짐으로써 결과적으로 다이렉트 콘택도 마찬가지로 단지 매우 작은 치수만을 갖게 되고 그리고 장착 과정 전에 상기 콘택을 올바르게 정렬하는 작업이 매우 복잡하게 되는 경우에 중요하다. 따라서, 장착 과정 전에 다이렉트 콘택의 올바른 정렬 상태를 보증하기 위해서 상기 다이렉트 콘택에 반드시 코딩 소자(coding element)를 제공할 필요도 없게 된다. 그렇기 때문에 본 발명에 의해서는 직결식 플러그 소자가 매우 경제적으로 제공될 수 있다. 본 발명에서는 특히 바람직하게 두 개의 스프링 아크가 다이렉트 콘택의 길이 방향으로 중앙 평면에 대하여 대칭으로 형성되었다.
본 발명의 한 가지 대안적인 실시 예에 따르면, 제 2 스프링 구역은 직결식 플러그 소자가 플러그 접속된 상태에서 상기 제 1 스프링 구역의 한 자유 단부에 콘택팅 할 목적으로 그리고 상기 자유 단부에 초기 응력(prestress)을 가할 목적으로 설계되었다. 그럼으로써, 초기 응력이 집약된 다이렉트 콘택이 가능해질 수 있다. 이와 같은 대안적인 실시 예에서 특히 바람직하게 상기 제 2 스프링 구역은 다이렉트 콘택의 천공된 부분 구역이며, 이 경우 상기 제 2 스프링 구역의 탄성력은 제 1 스프링 구역의 탄성력과 동일한 방향으로 정렬되어 있다.
본 발명의 한 가지 추가의 바람직한 실시 예에 따르면, 다이렉트 콘택은 또한 제 1 스프링 구역의 스프링 범위(range of spring)를 제한하는 스토퍼(stopper)도 포함한다. 상기 스토퍼에 의해서는 특히 직결식 플러그 소자를 장착하는 동안에 제 1 스프링 구역이 과도하게 압착되는 상황이 피해질 수 있다. 또한, 상기 스토퍼는 플러그 접속 과정에서도 원치 않는 과도한 압착으로부터 제 1 스프링 구역을 보호해준다. 또한, 제 1 스프링 구역의 스프링 특성 곡선도 보강된다.
본 발명의 한 가지 추가의 바람직한 실시 예에 따르면, 제 1 레그에 있는 제 1 스프링 구역으로부터 제 2 레그까지의 제 1 거리는 상기 제 1 스프링 구역의 한 자유 단부로부터 제 2 레그까지의 제 2 거리보다 적어도 두 배만큼 더 크다. 그럼으로써 상기 제 1 스프링 구역은 충분히 큰 스프링 범위를 갖게 되며, 그 결과로서 더 큰 공차 보상(tolerance compensation)이 가능해진다. 또한, 상기 제 1 스프링 구역의 원치 않는 소성 변형(plastic deformation)도 피해질 수 있다. 그로 인해 예를 들어 차량 분야에 적용하는 경우에는 여러 번의 장착 및 분해 과정으로 인해 반드시 필요하게 되는 직결식 플러그 소자와의 다중 콘택팅이 가능해질 수 있다.
예컨대 회로 기판과 같은 캐리어 플레이트에서 다수 개의 콘택을 다이렉트 방식으로 콘택팅 할 수 있기 위하여, 본 발명에 따른 직결식 플러그 소자는 특히 바람직하게 연속으로 배치되어 있고 동일하게 형성된 다수의 다이렉트 콘택을 구비한다.
본 발명은 바람직하게 차량에서, 특히 제어 장치를 다이렉트 방식으로 콘택팅하기 위해서 사용된다.
본 발명에 따른 직결식 플러그 소자는 노출된 전기 콘택이 접촉 안전하게 콘택팅 될 수 있다는 장점을 가지며, 특히 콘택 안전과 관련된 예산을 줄이지 않고서도 소형화 실시에 적합한 효과를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시 예들은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 직결식 플러그 소자의 개략적인 단면도이며,
도 2는 도 1에 도시된 직결식 플러그 소자를 정면으로부터 바라보고 도시한 개략도이고,
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 직결식 플러그 소자의 개략적인 측면도이며,
도 4는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 직결식 플러그 소자의 개략적인 사시도이고,
도 5는 대응 부재와의 콘택팅을 시작하는 동안에 도 4에 도시된 직결식 플러그 소자를 도시한 개략적인 단면도이며, 그리고
도 6은 콘택 상태에서 스프링 구역의 변형 과정을 보여주는 도 4에 도시된 직결식 플러그 소자의 개략적인 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 직결식 플러그 소자(1)가 도 1 및 도 2를 참조하여 상세하게 설명된다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 실시 예의 직결식 플러그 소자(1)는 케이블(7)에 전기적으로 결합 되어 있는 다이렉트 콘택(2)을 포함한다. 상기 다이렉트 콘택(2)은 하우징(3) 내에 배치되어 있다. 상기 다이렉트 콘택(2)은 또한 한 평면(E)에 대하여 대칭으로 형성되었고, 제 1 스프링 구역(4) 및 제 2 스프링 구역(5)을 포함한다. 본 실시 예에서 상기 다이렉트 콘택(2)은 대체로 U자 모양의 형상을 가지며, 이 경우 상기 제 1 스프링 구역(4)은 제 1 레그(21)에 제공되었고, 제 2 스프링 구역(5)은 제 2 레그(22)에 제공되었다.
또한, 상기 두 개의 스프링 구역(4, 5)은 동일한 기하학적인 형태를 가지며, 이 경우 상기 제 1 스프링 구역(4)은 스프링 아크(41)를 포함하고, 상기 제 2 스프링 구역(5)은 스프링 아크(51)를 포함한다. 상기 스프링 아크(41, 51)의 변곡점에는 각각 포인트 콘택(40, 50)이 제공되었다. 이때 상기 포인트 콘택은 예를 들어 엠보싱 과정에 의해서 상기 스프링 아크(41, 51)의 재료로부터 제조될 수 있다.
도 1로부터 더 알 수 있는 바와 같이, 상기 제 1 스프링 구역(4)은 제 1 스프링 아크(41)에 있는 포인트 콘택(40)을 통해서 전기 콘택(60)과 접촉하고 있다. 상기 전기 콘택(60)이 회로 기판(6) 상에 노출된 상태로 배치되어 있음으로써, 결과적으로 상기 포인트 콘택(40)에 의해서는 다이렉트 방식의 콘택팅이 가능해진다.
따라서, 상기 제 1 실시 예의 다이렉트 콘택(2)이 두 개의 스프링 구역을 가짐으로써, 결과적으로 직결식 플러그 소자(1)에 다이렉트 콘택들을 장착하는 과정은 아무런 문제없이 가능해지는데, 그 이유는 다이렉트 콘택이 180°만큼 휘어질 수 있고, 그럼에도 올바르게 조립될 수 있기 때문이다. 그럼으로써 상기 다이렉트 콘택은 특히 직결식 플러그 결합부의 소형화를 위해서 바람직하다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 직결식 플러그 소자를 보여주고 있으며, 이 경우에 동일한 부분들 혹은 기능적으로 동일한 부분들에는 상기 제 1 실시 예에 기재된 것과 동일한 도면 부호들이 제공되었다.
도면을 단순하게 하기 위하여 하우징이 도시되어 있지 않은 제 2 실시 예의 직결식 플러그 소자(1)는 제 1 스프링 구역(4) 및 제 2 스프링 구역(5)을 갖는 대체로 U자 모양의 다이렉트 콘택(2)을 포함한다. 제 1 스프링 구역(4)은 제 1 실시 예에서와 유사하게 스프링 아크(41)를 구비하도록 형성되었다. 그와 달리 제 2 스프링 구역(5)은 다이렉트 콘택의 제 2 레그(22)의 재료로부터 천공된 구역으로서 제조되었다. 이때 상기 제 2 스프링 구역(5)은 제 1 스프링 구역의 제 1 탄성력(F1) 및 제 2 스프링 구역(5)의 제 2 탄성력(F2)이 동일한 방향으로 정렬되도록 천공되었다(도 3 참조). 이 경우 다이렉트 콘택의 제 1 레그(21)는 상기 제 1 레그의 한 자유 단부(21)가 제 2 스프링 구역(5)에 가까이 놓이도록 형성되었다. 이 경우 플러그 접속 과정 중에 상기 제 1 스프링 구역(4)의 변형 및 그와 더불어 상기 제 1 레그(21)의 변형이 발생하면, 상기 제 1 레그(21)의 자유 단부 구역(21a)은 제 2 스프링 구역(5)과 접촉하게 되며, 이 경우 상기 자유 단부(21a)는 제 2 스프링 구역(5)에서 지지가 된다. 그럼으로써 다이렉트 콘택(2)의 전체 특성 곡선은 한 가지 콘택 탄성력이 제 2 스프링 구역(5)에 의해 상기 자유 단부(21)를 통해서 보강되는 방식으로 변경된다.
그 외에는 상기 실시 예가 이전의 실시 예에 상응함으로써, 결과적으로 이전 실시 예에 기술된 설명 내용이 참조 될 수 있다.
도 4 내지 도 6에는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 직결식 플러그 소자(1)가 도시되어 있으며, 이 경우에 동일한 부분들 혹은 기능적으로 동일한 부분들에는 상기 제 1 실시 예에 기재된 것과 동일한 도면 부호들이 제공되었다. 도면을 단순하게 하기 위하여 본 제 3 실시 예의 직결식 플러그 소자에서도 마찬가지로 하우징이 생략되어 있음으로써, 결과적으로 도면에는 오로지 직결식 플러그 소자의 다이렉트 콘택(2)만 도시되어 있다.
도 5 및 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 다이렉트 콘택(2)은 재차 대체로 U자 모양의 형상을 갖는다.
특히 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 다이렉트 콘택(2)은 제 1 레그(21)에 제 1 스프링 구역(4)을 포함하며, 상기 제 1 스프링 구역은 스프링 아크(41) 및 자유 단부(21a)를 구비한다. 상기 자유 단부(21a)는 둘레가 폐쇄된 상기 다이렉트 콘택의 박스형(box-type) 몰드(23) 안에 삽입되어 있다. 상기 다이렉트 콘택(2)은 일체형으로 형성되었고, 또한 지지 구역(24)도 구비하며, 이 경우 상기 지지 구역은 도 6으로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이 다이렉트 콘택이 접촉된 상태에서 상기 제 1 레그(21)를 위한 지지 면으로서 이용된다. 상기 지지 면에 의해 상기 제 1 스프링 구역(4)의 과부하가 방지되고, 곡률이 최대인 상황에서 상기 제 1 스프링 구역의 하중이 줄어들게 됨으로써, 결과적으로 스프링 특성 곡선은 더 견고하게(더 튼튼하게) 된다.
특히 더 큰 공차를 보상할 수 있기 위하여, 상기 제 1 스프링 구역(4)은 (도 4에 도시된 바와 같은) 비-콘택팅 상태에서 스프링 아크(41)로부터 제 2 레그(22)까지의 제 1 거리(A1)가 제 1 레그(21)의 자유 단부(21)로부터 제 2 레그(22)까지의 제 2 거리(A2)보다 적어도 두 배만큼 더 크도록 형성되었다(도 6에 도시되어 있는 거리도 참조 가능). 이와 같은 조치에 의해서는 특히 콘택 단계 동안에 상기 제 1 스프링 구역(4)의 소성 변형이 방지됨으로써, 결과적으로 상기 지지 면(24)과 결합 된 상태에서는 여러 번의 삽입 동작 및 인출 동작 후에도 다이렉트 콘택의 손상이 피해질 수 있다. 또한, 상기와 같은 조치에 의해서는 0.3 내지 0.4 mm의 범위 안에 있는 상기 제 1 스프링 구역(4)의 전형적인 스프링 범위에서 2N 또는 그보다 큰 탄성력(F)이 얻어질 수 있게 된다. 상기 다이렉트 콘택(2)의 올바른 조립을 위해서는 또한 코딩, 예를 들어 상기 박스형 몰드(23)로부터 수직으로 돌출하는 영역이 제 1 스프링 구역(4)의 측에 제공될 수 있다. 이와 같은 조치에 의해서는 조립 에러가 예상되지 않으면서 다이렉트 콘택(2)의 소형화도 가능해진다.
도 5 및 도 6에는 플러그 접속되지 않은 상태에서 다이렉트 콘택의 형태가 파선으로 도시되어 있다. 도 5는 제 1 레그(21)가 전기 콘택의 한 맞은 편에 곧바로 인접하는 상태(21')에서 제 1 레그(21)를 보여주고 있으며, 그리고 도 6은 전기 콘택의 다이렉트 방식의 콘택팅이 이루어지는 완전히 삽입된 상태(21")에서 제 1 레그(21)를 보여주고 있다.
상기 다이렉트 콘택의 제 2 스프링 구역(5)은 또한 상기 제 2 스프링 구역(5)의 탄성력(F2)이 제 1 스프링 구역의 탄성력(F1)과 반대로 정렬되도록 제 2 레그(22)에 배치되어 있다. 또한, 제 3 실시 예의 다이렉트 콘택(2)은 두 개의 벽(25, 26)을 구비하며, 상기 벽들은 다이렉트 방식의 콘택팅 동안에 상기 제 1 레그(21)가 두 개의 벽(25, 26) 사이로 들어갈 수 있도록 상호 간격을 두고 배치되어 있다. 제 3 실시 예의 다이렉트 콘택(2)은 바람직하게 일체형의 부품으로서 제공되었다.
그 외에는 상기 실시 예가 이전의 실시 예들에 상응하기 때문에, 이전 실시 예들에 기술된 설명 내용이 참조 될 수 있다.

Claims (9)

  1. 전기 콘택을 콘택팅 하기 위한 직결식 플러그 소자에 있어서,
    - 탄성적인 다이렉트 콘택(2)을 포함하며,
    - 상기 탄성적인 다이렉트 콘택(2)은 제 1 스프링 구역(4) 및 제 2 스프링 구역(5)을 구비하며,
    - 상기 다이렉트 콘택(2)은 제 1 레그(21) 및 제 2 레그(22)를 구비하는 대체로 U자 모양의 형상을 가지며,
    - 상기 제 1 스프링 구역(4)은 상기 제 1 레그(21)에 배치되어 있고, 상기 제 2 스프링 구역(5)은 상기 제 2 레그(22)에 배치되어 있으며,
    - 상기 스프링 구역(4, 5) 중에 적어도 하나의 스프링 구역은 전기 콘택의 전기적인 콘택팅을 구현하기 위한 콘택 구역으로서 설계되며,
    스토퍼(24)를 더 포함하며, 상기 스토퍼는 상기 제 1 스프링 구역(4)의 스프링 범위를 제한하며,
    한 콘택 구역에 있는 제 1 스프링 구역(4)으로부터 제 2 레그(22)까지의 제 1 거리(A1)는 상기 제 1 레그(21)의 자유 단부(21a)로부터 제 2 레그(22)까지의 제 2 거리(A2)보다 적어도 두 배만큼 더 큰 것을 특징으로 하는, 직결식 플러그 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 상기 제 1 스프링 구역(4)은 스프링 아크(41)를 포함하고, 상기 스프링 아크는 상기 제 1 스프링 구역(4)의 콘택 구역인 것을 특징으로 하는, 직결식 플러그 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다이렉트 콘택(2)은 제 1 및 제 2 스프링 구역(4, 5)과 함께 형성된 일체형의 부품인 것을 특징으로 하는, 직결식 플러그 소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 스프링 구역(4)은 제 1 스프링 아크(41)를 포함하고, 상기 제 2 스프링 구역(5)은 제 2 스프링 아크(51)를 포함하며, 이때 상기 두 개의 스프링 아크는 콘택 구역들로서 설계된 것을 특징으로 하는, 직결식 플러그 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스프링 구역(4, 5)이 각각 동일한 기하학적인 형태를 갖는 것을 특징으로 하는, 직결식 플러그 소자.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 스프링 구역(4, 5)이 한 중앙 평면(E)에 대하여 대칭으로 제공된 것을 특징으로 하는, 직결식 플러그 소자.
  7. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 스프링 구역(5)은 플러그 접속된 상태에서 상기 제 1 레그(21)의 한 자유 단부 구역(21a)에 콘택팅 하도록 그리고 상기 제 1 스프링 구역(4)의 탄성력(F1)과 동일한 방향으로 상기 자유 단부 구역에 초기 응력을 가하도록 설계된 것을 특징으로 하는, 직결식 플러그 소자.
  8. 삭제
  9. 삭제
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