KR20000075731A - 전기 접점 소자 - Google Patents

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KR20000075731A
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베르만요한
아이젠쉬미드하인즈
바라이스알렉산더
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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

금속 외피 도선 내에 연장되어 있는 적어도 하나의 연결 도체가 적어도 하나의 가요성 접속 도선과 접촉되고, 적어도 하나의 연결 도체와 적어도 하나의 접속 도선 사이의 연결 지점이 밀폐적 및 내열적으로 접촉되도록 접점 하우징 내에 배치되는, 특히 가스 측정 감지기의 센서 소자의 전기 접촉을 위한 접점 소자에 관한 것이다.
접점 하우징(62)은 적어도 하나의 접속 도선(20, 22)과 견고하게 연결되며, 적어도 하나의 연결 도체(8, 10)와 접촉 가능한 적어도 하나의 연결 소자(35)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 연결 소자(35)는 접점 하우징(62) 내에 억지끼워맞춤식 및 형태끼워맞춤식으로 배치되고, 상기 접점 하우징(62)은 직접 금속 외피 도선(4) 및 적어도 하나의 접속 도선(20, 22)과 연결된 내열성 보호 케이싱(90)에 의해 둘러싸여 있도록 하는 것이 제안되고 있다.

Description

전기 접점 소자{Electric contact element}
예를 들어, 자동차의 폐가스 도관 내에서 발생할 수 있는 고온 및 높은 진동 부하에 노출되는 센서 소자가 공지되어 있다. 이러한 센서 소자에 대한 전기 인입선은 보통의 케이블 절연체는 견딜 수 없는 상당한 온도 부하게 노출된다. 특히, 전기 인입선 및 그 절연층에 대한 센서 소자의 연결 지점은 높은 온도에 대해 효과적으로 차단되어야 한다. 그래서 예를 들어, 람다 탐색기의 경우 일정한 최소 길이를 가질 필요가 있는 통상적인 내 고온성 금속 외피 도선이 사용된다. 종래의 케이블은 고온 부하 측정 지점으로부터 일정 거리 이상 격리되어 다음 단계의 평가 유닛에 전기적으로 접속된다.
그러나, 내열성 금속 외피 도선과 통상적인 가요성 케이블 도선 사이의 연결 지점은 외부 영향에 대해 완전히 밀폐적으로 구성되어야 한다. 또한, 금속 외피 도선이 너무 길어지는 이 경우에는, 도관이 진동 파단될 위험이 있다. 따라서, 금속 외피 도선은 발생하는 진동 부하로 인해 가급적 짧아야 하고, 그 때문에 기후 영향 및 습기를 방지하기 위한 밀폐성 외에 연결 지점의 가급적 높은 온도 내성이 필요하다.
또한, 합성 수지로 사출성형될 수 있는, 강성 금속 외피 도선과 가요성 케이블 도선 사이의 연결부가 공지되어 있다. 그러나, 사출 성형된 합성 수지 외피로는 일반적으로 금속 외피 도선과 절연된 케이블 도선 사이에 밀폐적 연결이 형성될 수 없기 때문에, 예를 들어, 엘라스토머 밀폐재에 의한 추가 조치가 필요하다. 연결부의 체적 및 질량 그리고 그것에 의한 질량 관성모멘트는 이 조치에 의해 상승한다. 이러한 조치는 금속 도선의 진동저항성에 이롭지 못하고 그로 인해 금속 도선이 파괴될 위험이 있다.
본 발명은 청구항 1의 대개념에 언급된 특징을 가진 전기 접점 소자에 관한 것이다.
도 1은 접점 소자의 단면도.
도 2a는 연결 소자의 평면도.
도 2b는 납작하게 누른 후의 연결 소자의 평면도.
도 2c는 연결 소자의 측면도.
도 2d는 납작하게 누른 후의 연결 소자의 측면도.
도 2e는 연결 소자의 평면도.
도 2f는 납작하게 누른 후의 연결 소자의 평면도.
본 발명의 목적은 가급적 작은 질량을 가진, 금속 외피 도선과 가요성 케이블 도선 사이의 밀폐성 및 내열성 연결부를 제공하는데 있다.
일반적으로, 사전 제작되는 접점 소자에 의해 신속하고 저렴한 방식으로, 케이블 축에 대한 고온 부하 센서 소자의 경량의 내열성 및 진동저항성 전기 연결부가 형성될 수 있다. 이 경우 크림프(주름형성)와 스냅 연결과 같은 통상적 연결 기법이 사용된다. 전기 접점들 사이의 양호한 절연에 의해, 분로 및 단락의 위험성은 존재하지 않는다. 중심 결정 보조부 및 삽입 보조부를 가진 접점 하우징의 기하학적 형상으로 인한 오조립은 실질적으로 배제될 수 있다. 이로 인해, 예를 들어, 조립 로봇에 의한 자동 조립이 확실히 보장된다. 연이은 전기 접점 및 보호용 박 금속 외피의 레이저 용접이 또한 신속한 자동 조립을 허용한다. 그리고, 열 및 각종 환경 영향으로부터 차단되는, 튼튼하며 파열 진동에 견디는 긴 연결부가 보장된다. 엘라스토머 밀폐에 의해, 기밀적이며 200℃ 이상의 온도에 견디는 연결 소자의 캡슐화가 보장될 수 있다. 마지막으로 대단히 콤팩트하고 가벼운 구조에 의해, 진동에 취약한 성질 및 금속 외피 도선의 진동 파괴가 최소화된다.
접점 소자의 접점 하우징은 비교적 높은 온도에 견뎌야 하기 때문에, 예를 들어, 열경화성 합성수지 또는 세라믹 재료로 구성될 수 있다. 이러한 재료는 높은 강도와 기계적 내구성 그리고 비교적 자유롭게 치수 설정될 수 있는 형태 자유도를 갖는다. 기계적 성질은 섬유 보강에 의해 더욱 개선될 수 있다. 접점 소자의 윤곽은 원통형으로 형성될 수 있으나, 자유 성형성에 의해 주입 또는 사출 성형법을 사용하여, 소망하는 설치 위치 및 추가 억류 또는 고정에 따라, 임의의 다른 형상으로 형성될 수도 있다.
금속 외피 도선 내에 연장되는 전기 도선과, 평가 장치에 도달하는 가요성 케이블 도선과의 안정되고 진동 저항적인 기계 및 전기적 연결을 위해 이들 도체는 접점 하우징 내에서 레이저 용접에 의해 서로 용접된다. 이 연결체는 통상적인 삽입 접점에 반해 분명히 더욱 높은 내구성과 그에 따른 긴 수명을 갖는다. 접점 하우징을 둘러싸는 금속 케이싱을 금속 외피 도선과 레이저 연결함으로써 장기간 사용할 경우에도 습기 또는 기타 전기 절연을 해치는 물질들의 침입이 배제될 수 있다.
본 발명의 추가의 유리한 양태는 잔여 종속 청구항에 기재된 특징으로부터 얻어질 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조로 하기에 상세히 설명된다.
도 1은 예시적인 실시예에서의 접점 소자(1)를 도시하는데, 그 소자는 가스 측정 감지기 중의 센서 소자를 전기 인입선과 전기적으로 접촉시키는데 사용될 수 있다. 실질적으로, 접점 소자(1)는 양호하게는 원통형 윤곽을 가진 접점 하우징(62)과, 그 안에 있는 적어도 하나의 연결 소자(35)와, 밀폐적으로 둘러싸는 금속 케이싱(90)으로 구성되어 있다. 접점 하우징(62)의 두 정면부(66, 67)에서는 전기 도선(2, 20, 22)이 접점 소자(1)로부터 외부로 본원에는 도시되지 않은 센서 소자 및 평가 유닛에 이어져 있다. 접점 하우징(62) 내에는 도선(2, 20, 22)이 안정적으로 전기 접속되도록 하는 적어도 하나의 연결 소자(35)가 배치되어 있다.
하기에, 접점 소자(1) 내에 연결되는, 두 개의 인입 도선과 두 개의 인출 도선이 있는 실시예에 대해 설명된다. 그러나, 한 개 또는 두 개 이상의 도선을 갖는 실시예도 가능하다. 단지 하나의 도선을 갖는 경우에는 예를 들어, 매질(전기접지)이 금속 하우징부를 통해 안내된다. 본원에 도시되지 않은 가스 측정 감지기의 센서 소자로부터 나오는 전기 도선은 진동 저항성과 내열성을 가져야 하고, 그 이유는 상기 가스 측정 감지기는 주로 촉매체 부근의 자동차의 폐가스 도관 내의 온도가 800℃ 이상인 측정 장소에서 사용되기 때문이다. 굴곡 강도가 높은 도선(2)은 도시된 실시예에 있어서는 서로 절연되어 있는 두 개의 개별 연결 도체(8, 10)를 갖고 있고, 상기 도체는 예를 들어, 은, 구리 또는 도체 이외의 다른 적당한 재질로 된 와이어로 구성되거나, 엮거나 꼰 코드로 구성될 수 있다. 상기 연결 도체(8, 10)는 금속 외피 도선(4)으로 둘러싸여 있고 절연체에 의해 서로 분리되어 있다. 이 절연체는 예를 들어, 세라믹 분말 절연체(6) 또는 다른 종류의 내열성 절연체일 수 있다. 상기 세라믹 분말 절연체(6)는 소망되는 절연 작용 외에 진동 감쇠적으로 작용하고 그에 따라, 요동, 급격한 충격 또는 진동으로 인한 도선(2)의 파단 위험을 감소시키는 유리한 성질을 갖고 있다. 상기 위험을 더욱 감소시키기 위해, 센서 소자와 접점 소자(1) 사이의 연결부인 도선(2)의 자유 길이는 가급적 짧게 형성되고, 그 최소 길이는 접점 소자(1)의 최대 온도 부하 및 그 소자에 있는 엘라스토머로 형성된 밀폐 소자에 의해 결정된다.
금속 외피 도선(4)은, 그로부터 연장되며 양호하게는 구형, 타원형 또는 평판형인 접점 베인(12, 14)으로 구성된 연결 도체(8, 10)와 함께 접점 하우징(62) 내의 적합화된 개구(80) 내로 연접한다. 이 개구(80)는 접점 하우징(62)의 정면부(67)쪽 중심부에 위치되고, 금속 외피 도선(4)이 양호하고 용이하게 도입되게 하기 위한 사면부(84)를 갖고 있다. 이 사면부(84)는 예를 들어, 15°또는 그 이상의 경사를 가질 수 있다. 양호하게는 사면부(84)의 깊이는 효과적인 삽입을 위해 그 깊이가 개구(80) 직경의 5 % 이상이 되도록 선택된다. 예를 들어, 개구(80)의 직경에 상당하는 정면부(67)로부터의 일정한 거리에, 개구(80)는 축소부(82)를 갖고 있고, 이 축소부는 금속 외피 도선(4)에 대한 스토퍼 역할을 한다. 그와 동시에 이 축소부(82)는 삽입 전 양호하게는 약간 외부로 만곡된 접점 베인(12, 14)을 안내하고, 그래서 이들 베인은 금속 외피 도선(4)의 삽입시 접점 하우징(62) 내의 일정한 위치로 이동된다. 또한, 상기 접점 베인(12, 14)을 그 말단 위치 내에 정확히 안내하기 위해 중앙 쐐기(64)가 형성되고, 이것에 의해 접점 베인(12, 14)은 금속 외피 도선(4)의 삽입시 서로 외측으로 편향된다.
정면부(67) 반대쪽에 위치하는 접점 하우징(62)의 정면부(66)에는 적어도 하나의 접속 도선(20, 22) 각각을 위한 원형 또는 직사각형 수용부(68, 70)가 배치되어 있고, 그 수용부에는 각각 하나의 연결 소자(35)가 억지끼워맞춤식 및 형태끼워맞춤식으로 삽입되어 있다. 연결 소자(35)는 양호하게는 금속으로 구성되고, 평평한 하나의 단부(36, 38)에는 접점 베인(10, 12)중 하나가 중첩되고 타단부에는 접속 도선(20, 22)을 위한 수용부가 형성되어 있으며, 그 수용부는 클램프 또는 크림프에 의해 접속 도선을 고정 지지할 수 있으며,동시에 전기 접점을 형성할 수 있다. 전기 접속 도선(20, 22)은 양호하게는 구리 또는 은 와이어로 된 심부(24, 26) 및 각각 하나의 절연 외피(28, 30)로 구성되어 있다. 공지된 케이블 슈와 유사한 연결 소자(35)는 긴 윤곽을 구비하고 두 개의 개방된 링(40, 42 및 44, 46)을 구비하며, 그 링들은 전기 도선(20, 22)의 절연된 단부(32, 34)를 클램프 고정하도록 서로 압착될 수 있다. 링(40, 42)은 연결 소자(35)의 중앙 영역에 도선(20, 22)의 심부(24, 26)를 수납하기에 적합한 직경을 갖고 있다. 별도의 압축 가능한 다른 링(44, 46)은 심부(24, 26)와 함께 도선(20, 22)의 절연된 외피(28, 30)를 수납하기에 적합한 직경을 갖고 있다.
접점 하우징(62)의 평평한 정면부(66)에는 그 외경이 접점 하우징(62)의 외경과 거의 같거나 약간 큰 원통형 밀폐 소자가 정합되어 접해 있다. 이 밀폐 소자는 양호하게는 엘라스토머 노즐(52)로 구성되어 있고, 적어도 하나의 접속 도선(20, 22) 각각을 위한 관통구(54, 56)를 갖고 있으며, 이 관통구는 접속 도선(20, 22)의 외경과 정확히 일치한다. 연결 도체(8, 10)의 접점 베인(12, 14)은 양호하게는 레이저 용접에 의해 대응하는 연결 소자(35)의 해당 접촉부(36, 38)와 연결되어 있다. 상기 용접지점은 연결 지점(48, 50)으로 표시되어 있다. 외부로부터 상기 연결 지점(48, 50)에 접근할 수 있도록, 접점 하우징(62)은 원형 또는 타원형으로 구성될 수 있는 해당하는 반경 방향 파단부(72, 74)를 갖고 있다.
전기 연결부를 가진 접점 하우징(62)을 밀폐적으로 및 고온 내구적으로 외부에 대해 구획시키기 위해, 양호하게는 금속으로 구성된 보호 케이싱(90)이 배치된다. 이 보호 케이싱(90)의 윤곽은 접점 하우징(62)의 외부 윤곽에 상당하고, 그에 따라, 케이싱은 연결 지점(48, 50)의 레이저 용접 후, 축 방향 정면부(66)의 방향으로 접점 하우징(62) 위로 이동 가능하다. 보호 케이싱(90)은 정면부(67)쪽 단부, 즉 연결 도체(2)와 금속 외피 도선(4)을 향하는 쪽이 가늘어져, 이 케이싱의 내경은 상기 지점에서 금속 외피 도선(4)의 외경과 거의 일치한다. 보호 케이싱(90)이 접점 하우징(62) 위로 이동되어 정지한 후, 케이싱은 레이저 용접에 의해 금속 외피 도선(4)과 밀폐적으로 연결될 수 있다. 이 밀폐 원형 용접부는 접점 지점(92)에 의해 표시되어 있다. 보호 케이싱(90)은 그 전체 길이에 걸쳐 추가적으로 엘라스토머 노즐(52)을 둘러싸도록 접점 하우징(62)보다 길게 형성되어 있다. 엘라스토머 노즐(52)의 전체 길이에 걸쳐 보호 케이싱(90)이 소직경부(94)에 의해 압축 및 고정됨으로써, 이 케이싱은 압축 압착하여 접점 하우징(62)의 내부를 외부에 대해 완전히 밀폐한다. 엘라스토머 노즐(52)은 양호하게는 내열성 재료, 예를 들어, 실리콘, 비톤(Viton) 또는 칼레즈(Kalrez) 등으로 제조된다. 마찬가지로 도선(20, 22)의 절연체(28, 30)도 양호하게는 내열성 재료로 구성되는데, 그 이유는 도선(20, 22)은 대단히 높은 온도가 발생하는 열 영향 구역 내에 위치되기 때문이다.
도 2a 내지 도 2f는 접점 하우징(62) 내에 고정된 연결 소자(35)에 대한 몇 개의 측면도(2c, 2d) 및 평면도(2a, 2b, 2e, 2f)를 도시하는데, 상기 소자는 예를 들어, 접점 하우징(62) 내에 삽입된 후 취출이 불가능하도록 압축될 수 있다. 삽입 후 링(40, 42, 44, 46) 또는 도선(20, 22)이나 심부(32, 34)를 고정하기 위해 사용되는 것이 아닌 추가의 링(37)의 원형 윤곽(도 2a)으로부터 예를 들어, 타원형(2b) 또는 사다리꼴형 윤곽(2f)이 만들어질 수 있다. 그래서 연결 소자(35)는 정위치에 고정되어 더 이상 취출되지 않을 수 있다.
도 2a는 삽입 후의 연결 소자(35)의 평면도를 도시한다. 도 2b는 타원형 윤곽으로 압축되어 접점 하우징(62)으로부터의 취출이 방지되는 연결 소자(35)를 도시한다. 도 2c 및 도 2d는 각각 도 2a 및 도 2b의 측면도를 도시한다. 이러한 압축은 예를 들어, 반경 방향 파단부(72, 74)를 통한 접근에 의해 이루어질 수 있고, 이어서 이 개구를 통해서 레이저 용접에 의한 연결도 행해질 수 있다. 도 2e 및 도 2f는 삽입 후(도 2e) 및 사다리꼴형 윤곽으로 압축한 후(도 2f)의 다른 윤곽을 도시한다.

Claims (21)

  1. 금속 외피 도선 내에 연장되어 있는 적어도 하나의 연결 도체가 적어도 하나의 가요성 접속 도선과 접촉되고, 적어도 하나의 연결 도체와 적어도 하나의 접속 도선 사이의 연결 지점이 밀폐적 및 내열적으로 접촉되도록 접점 하우징 내에 배치되는, 특히 가스 측정 감지기의 센서 소자의 전기 접촉을 위한 접점 소자에 있어서,
    상기 접점 하우징(62)은 적어도 하나의 접속 도선(20, 22)과 견고하게 연결되며, 적어도 하나의 연결 도체(8, 10)와 접촉 가능한 적어도 하나의 연결 소자(35)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 연결 소자(35)는 접점 하우징(62) 내에 억지끼워맞춤식 및 형태끼워맞춤식으로 배치되고, 상기 접점 하우징(62)은 직접 금속 외피 도선(4) 및 적어도 하나의 접속 도선(20, 22)과 연결된 내열성 보호 케이싱(90)에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 접점 하우징(62)은 내열성, 전기 절연성 및 높은 기계 강도를 가진 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 접점 하우징(62)은 세라믹 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 접점 하우징(62)은 열경화성 합성 수지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 접점 하우징(62)은 접점 하우징(62)의 종방향으로 연장되는, 적어도 하나의 연결 소자(35) 각각을 위한 공극부(68, 70)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 접점 하우징(62)은 원통형 외부 윤곽을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 접점 하우징(62)을 둘러싸는 내열성 보호 케이싱(90)은 용접 가능한 금속으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 원통형으로 형성된 보호 케이싱(90)은 접점 하우징(62)을 정합적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 보호 케이싱(90)의 외부 윤곽은 적어도 하나의 연결 도체(8, 10)의 금속 외피 도선(4)이 보호 케이싱(90)에 의해 정합적으로 둘러싸이도록 금속 외피 도선(4)쪽이 축소되는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 보호 케이싱(90)은 금속 외피 도선(4)과 밀폐적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 보호 케이싱(90)은 전체적으로 레이저 용접부(92)를 통해 금속 외피 도선(4)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 원통형인 엘라스토머 노즐(52)은 접점 하우징(62)과 동축적으로 배치되며, 정면부(66)와 정합되어 폐쇄적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 엘라스토머 노즐(52)은 적어도 하나의 접속 도선(20, 22) 각각을 위해 상기 접속 도선(20, 22)을 정합적으로 에워싸는 관통구(54, 56)를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 보호 케이싱(90)은 접점 하우징(62)의 정면부(66)에 정합적으로 접촉하는 엘라스토머 노즐(52)을 맞물어 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 엘라스토머 노즐(52)은 내열성 재료, 특히 실리콘, 비톤(Viton) 또는 칼레즈(Kalrez)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 보호 케이싱(90)은 엘라스토머 노즐(52)을 둘러싸는 둘레부(94)에서 엘라스토머 노즐(52)을 지지하여 이 엘라스토머 노즐(52)을 압축하는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 접점 하우징(62)은 정면부(66)에 대향하는 정면부(67)에 그 직경이 금속 외피 도선(4)에 대응하는 중앙 개구(80)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 개구(80)는 사면부(84)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 개구(80)는 축방향으로 사면부(84)에서 격리된 원추형 축소부(82)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서, 접점 베인(12, 14)은 접촉부(36, 38)와 레이저 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 접점 하우징(62)은 접촉부(12, 14, 36, 38)의 연결 지점의 높이에 접촉부(12, 14, 36, 38)의 레이저 용접을 위해 각각 반경 방향 파단부(72, 74)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기 접점 소자.
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