KR20140026435A - 접촉 부재를 구비한 플러그형 커넥터 - Google Patents

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크리스티안 엑카르트
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로젠버거 호흐프리쿠벤츠테흐닉 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 전기 접촉을 생성하기 위한 플러그형 커넥터, 특히 충전 플러그 또는 대형 플러그(heavy-duty plug)로서, 하우징(10)과, 이 하우징(10)에 배열된 적어도 하나의 제1 접촉 부재(12)를 포함하며, 상기 하우징(10)은 상보적 플러그형 커넥터에 플러깅 연결을 하도록 설계된 플러그측 단부(14)를 구비하며, 상기 적어도 하나의 제1 접촉 부재(12)는 플러그측 단부(14)를 향하는 자유 단부(18)를 구비하며, 상기 플러그형 커넥터의 적어도 하나의 제1 접촉 부재(12)와 상기 하우징(10)의 적어도 하나의 부분은 상기 제1 접촉 부재(12)가 하우징(10) 안으로 후퇴된 제1 위치와, 상기 제1 접촉 부재(12)의 자유 단부(18)가 노출된 제2 위치 사이에서 서로에 대하여 이동가능한 것인, 플러그형 커넥터에 관한 것이다.

Description

접촉 부재를 구비한 플러그형 커넥터{PLUG-TYPE CONNECTOR COMPRISING A CONTACT ELEMENT}
본 발명은 적어도 하나의 전기 접촉을 형성하는 삽입형 커넥터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 특허청구범위 제1항의 전제부에 한정된 바와 같은, 하우징과 상기 하우징에 배열된 적어도 하나의 제1 접촉 부재를 구비하며, 상기 하우징은 상보적 삽입형 커넥터에 삽입함으로써 연결되도록 설계된 삽입 단부를 구비하고, 상기 적어도 하나의 제1 접촉 부재는 상기 삽입 단부에 인접한 자유 단부를 구비하는, 충전 커넥터 또는 고전류 커넥터에 관한 것이다.
전기 전류를 전송하기 위한 고전류 삽입형 커넥터는 DE 20 2010 010 827 U1에 알려져 있다. 이것은, 케이블에 기계적으로 및 전기적으로 연결되도록 설계되고 전기 전도성 물질로 만들어진 메이팅(mating) 삽입형 커넥터를 삽입하기 위한 개방 단부를 구비하는 전기 전도성 물질의 하우징을 구비한다. 또한, 접촉면과 전기 접촉을 하며 하우징과 이 내에 삽입된 메이팅 삽입형 커넥터 사이에 접촉 압력을 생성하도록, 하우징 내에 배열되고 형성된 접촉 부재가 제공된다. 이 접촉 부재는 적어도 하나의 환형 나선형 스프링(annular helical spring)을 구비한다.
본 발명의 기초를 이루는 목적은 전술된 유형의 삽입형 커넥터를 사용하여 오퍼레이터에 대한 안전성을 개선하여 이 삽입형 커넥터를 고전류 및 고전압 분야에 적용하는 경우에도 적합할 수 있도록 전술된 유형의 삽입형 커넥터를 설계하는 것이다.
본 발명은 특허청구범위 제1항의 특징부를 구비하는 전술된 유형의 삽입형 커넥터에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예는 다른 청구항에 기술된다.
전술된 유형의 삽입형 커넥터에서, 본 발명에 따라 삽입형 커넥터의 적어도 하나의 제1 접촉 부재와 하우징의 적어도 하나의 부분이 제1 접촉 부재가 하우징 안으로 후퇴된 제1 위치와, 제1 접촉 부재의 자유 단부가 노출된 제2 위치 사이에서 서로에 대하여 이동가능하게 이루어진다.
이것은 삽입형 커넥터가 상보적 삽입형 커넥터에 삽입되어 있지 않을 때에는 적어도 하나의 제1 접촉 부재가 오퍼레이터에 의해 의도치 않게 터치(touch)될 수 없어서 전기 감전(electric shock)으로부터 보호가 달성될 수 있다는 잇점을 구비한다. 이것은 심지어 비삽입된 상태에서 제1 접촉 부재 또는 부재들에 전압이 인가된 응용에서도 삽입형 커넥터를 적합하게 만든다.
적어도 하나의 전기 접촉을 하기 위해, 적어도 하나의 제1 접촉 부재는 삽입형 커넥터가 상보적 삽입형 커넥터에 삽입될 때 상보적 삽입형 커넥터의 상보적 접촉 부재와 전기 접촉을 하도록 설계된다.
커플러(coupler) 또는 암(female) 삽입형 커넥터에 연결하기 위하여, 상기 삽입형 커넥터는 수(male) 커넥터의 형태를 취하고, 적어도 하나의 제1 접촉 부재는 접촉핀의 형태를 취한다.
직선으로 삽입하는 것에 의한 연결은 제1 접촉 부재 및/또는 하우징의 일부를 상보적 삽입형 커넥터에 삽입형 커넥터를 삽입하는 방향과 평행한 방향으로 이동가능하게 만듦으로써 달성된다.
특히 제1 접촉 부재 또는 부재들이 전기 감전을 야기하는 것을 우수하게 방지하는 것은, 삽입 단부에 전기 절연성 물질의 커버를 하우징에 제공하고, 상기 적어도 하나의 제1 접촉 부재는 제1 위치에서 커버와 하우징에 의해 한정된 공간 내에 배열되고 제2 위치에서 커버를 통해 외부로 돌출하도록 연장하는 것에 의해 달성된다.
특히 신뢰성 있고 확실한 동작으로 전기 감전을 방지하는 것은 서로 하나의 부품으로 하우징과 커버를 형성하는 것에 의해 달성된다.
전기 감전을 방지하는 데 있어 추가적인 개선은 자유 단부를 완전히 커버하는 전기 절연성 물질로 만들어진 단부 캡(end-cap)을 적어도 하나의 제1 접촉 부재의 자유 단부에 배열하는 것에 의해 달성된다.
전기 케이블이 전기적으로 및 기계적으로 고정되는 삽입형 커넥터의 케이블 단부로부터 제1 접촉 부재 또는 부재들의 움직임을 분리하기 위하여, 하우징의 일부에 대해 및 제1 접촉 부재에 대해 고정된 위치에 배열된 적어도 하나의 제2 접촉 부재가 제공되고, 상기 제2 접촉 부재는 이동식 제1 접촉 부재와 슬라이딩 전기 접촉을 통해 전기적으로 연결된다.
특히, 제1 및 제2 접촉 부재 사이에 상대적인 움직임에 의해 악영향을 받지 않는 우수한 전기 접촉은, 적어도 하나의 나선형 스프링(helical spring)을 포함하는 슬라이딩 접촉부를 구비함으로써 달성되는데, 상기 나선형 스프링은 나선부(helix)의 회전부(turns)의 대향하는 방사상 외부 측면(radial outer sides)들에 의해, 각 경우에 접촉면의 접촉 압력에 의하여, 제1 및 제2 접촉 부재와 전기 접촉을 형성한다.
제1 및 제2 접촉 부재 사이에 전기 접촉이 이루어지는 확실성에 있어서의 개선은 적어도 하나의 나선형 스프링을 고정된 위치에서 제1 접촉 부재에 고정하는 것에 의해 달성된다.
이하에서는 본 발명을 도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.
도 1은 접촉 부재가 후퇴된 상태에 있는 본 발명에 따른 삽입형 커넥터의 바람직한 실시예의 사시도;
도 2는 접촉 부재가 후퇴된 상태에 있는 도 1에 도시된 삽입형 커넥터의 부분 파단 사시도;
도 3은 접촉 부재가 부분적으로 돌출된 상태에 있는 도 1에 도시된 삽입된 커넥터의 사시도;
도 4는 접촉 부재가 부분적으로 돌출된 상태에 있는 도 1에 도시된 삽입형 커넥터의 부분 파단 사시도;
도 5는 접촉 부재가 완전히 돌출된 상태에 있는 도 1에 도시된 삽입형 커넥터의 사시도;
도 6은 접촉 부재가 완전히 돌출된 상태에 있는 도 1에 도시된 삽입형 커넥터의 부분 파단 사시도;
도 7은 접촉 부재가 돌출된 상태에 있는 도 1에 도시된 삽입형 커넥터의 케이블 단부의 파단 사시도;
도 8은 접촉 부재가 후퇴된 상태에 있는 도 1에 도시된 삽입형 커넥터의 케이블 단부의 파단 사시도이다.
도 1 내지 도 8에 도시된 본 발명에 따른 삽입형 커넥터의 바람직한 실시예는, 7개의 제1 접촉 부재(12)가 배열된 전기 절연성 물질로 만들어진 하우징(10)을 포함한다. 명확화를 위해 제1 접촉 부재(12)가 하우징(10)에 장착되고 이에 대해 이동되도록 유지되는 방식은 도면에 도시되어 있지 않다. 제1 접촉 부재(12)는 판(blade) 형상이고, 실질적으로 서로 평행하게 배열되는데, 이는 인접한 제1 접촉 부재(12)의 각 넓은 측면(22)이 서로 인접해 있는 것을 의미한다. 하우징(10)은 상보적 삽입형 커넥터(도시되지 않음)에 삽입함으로써 연결되기 위한 삽입 단부(14)와, 전기 전도성 케이블(도시되지 않음)에 전기적으로 및 기계적으로 연결되기 위한 케이블 단부(16)를 구비한다. 도 1 내지 도 6에서, 삽입형 커넥터는 삽입 단부(14)까지 도시되어 있고 케이블 단부(16)는 절단되어 있다. 도 7 및 도 8에는, 하우징(10)의 케이블 단부(16)와 그 삽입 단부(14)가 절단되어 있다.
제1 접촉 부재(12)들은 각각 상기 삽입 단부(14)에 인접한 자유 단부(18)를 가진다. 각 자유 단부(18) 상의 선두 위치에는 전기 절연성 물질로 만들어진 단부 캡(20)이 장착된다. 제1 접촉 부재(12)의 그 밖의 부분은 전기 전도성 물질로 만들어지고 본 발명에 따른 삽입형 커넥터에 플러깅(plugged)될 수 있는 상보적 삽입형 커넥터(도시되지 않음)의 대응하는 접촉 부재와 전기 접촉을 하도록 의도되어 있다.
하우징(10)은 삽입 단부(14)에 개구(26)를 구비한 커버(24)를 포함하고, 상기 개구는 하나의 제1 접촉 부재(12)가 각 개구(26)를 통해 끼워지도록 설계되고 배열된다.
제1 접촉 부재(12)는, 도 1 및 도 2에 도시된 제1 위치와, 도 5 및 도 6에 도시된 제2 위치 사이에서 이동가능하도록, 하우징(10)에 대해 이동가능하게 배열된다. 도 3 및 도 4는 제1 및 제2 위치 사이에서 제1 접촉 부재(12)의 중간 위치를 도시한 것이다. 제1 접촉 부재(12)를 이동시키기 위한 메커니즘은 명확화를 위해 도면에 도시되어 있지 않다. 제1 위치에서 제1 접촉 부재(12)는 하우징(10)과 커버(24)에 의하여 한정된 공간으로 후퇴되어 있다. 제2 위치에서 제1 접촉 부재(12)는 개구(26)를 통해 하우징(10)에서 외부로 슬라이딩되어 삽입 단부(14) 쪽 방향으로 커버(24)와 하우징(10)을 지나 돌출되어 있다.
제1 위치에서는, 본 발명에 따른 삽입형 커넥터가 상보적 삽입형 커넥터에 삽입되어 있지 않고 삽입 단부(14)가 자유로이 액세스 가능할 때 작업자가 제1 접촉 부재(12)에 의해 전기 감전되는 것이 방지된다. 삽입 단부에는 노출된 단부 캡(20)과 함께 전기 절연성 커버(24)와 전기 절연된 하우징(10) 만이 존재한다. 본 발명에 따른 삽입형 커넥터가 언플러깅된 상태에 있을 때에도 작업자에게 전기 전도성 지점에 있는 제1 접촉 부재(12)와 원치않는 접촉으로 인한 위험을 야기함이 없이 제1 접촉 부재(12)에 전압이 인가될 수 있다.
본 발명에 따른 삽입형 커넥터가 일단 상보적 삽입형 커넥터에 플러깅되었다면, 제1 접촉 부재(12)는 제1 위치로부터 제2 위치로 커버(24)를 통해 돌출되고, 제1 접촉 부재(12)는 상보적 삽입형 커넥터의 대응하는 접촉 부재와 전기적으로 접촉한다. 역으로, 본 발명에 따른 삽입형 커넥터와 상보적 삽입형 커넥터가 다시 떨어지기 전에, 제1 접촉 부재(12)는 제2 위치로부터 제1 위치로 다시 후퇴된다. 본 발명에 따른 삽입형 커넥터가 상보적 삽입형 커넥터에 완전히 삽입되면, 제1 위치로부터 제2 위치로 제1 접촉 부재(12)만이 이동하게 하는 것을 허용하는 적절한 제1 고정 메커니즘이 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 제1 접촉 부재가 제1 위치에 있지 않는 한, 본 발명에 따른 삽입형 커넥터와 상보적 삽입형 커넥터가 서로 언플러깅되는 것을 방지하는 제2 고정 메커니즘에 제공되는 것이 바람직하다.
케이블 단부(16)에서 본 발명에 따른 삽입형 커넥터는 전기 전도성 케이블에 연결된다. 케이블 단부(16)로부터 또는 다시 말해 케이블로부터 제1 접촉 부재(12)의 움직임을 분리하기 위해 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 하우징(10)에 대해 고정된 제2 접촉 부재(28)가 각 이동식 제1 접촉 부재(12)에 대해 제공된다. 명확화를 위하여 도 7 및 도 8에는 제1 및 제2 접촉 부재(12, 28)의 하나의 쌍만이 도시되어 있다.
제2 접촉 부재(28)는 판 형상이고, 각 쌍의 제1 및 제2 접촉 부재(12, 28)는 각각 넓은 측면이 서로 인접하도록 서로 평행하게 배열된다. 또한, 전기 전도성의 탄성 물질로 만들어진 적어도 하나의 나선형 스프링(32)이 제1 및 제2 접촉 부재(12, 28)의 쌍을 형성하는 판 형상의 접촉 부재(12, 28)들 사이의 중첩(overlap) 영역(30)에 배열된다. 중첩 영역(30)에 있는 나선형 스프링(32)의 직경과, 판 형상의 접촉 부재(12, 28) 사이, 즉 한 쌍의 제1 및 제2 접촉 부재(12, 28)의 넓은 측면(22)들 사이에서 이 영역(30)의 거리는, 나선형 스프링(32)의 나선부의 각 회전부가 제1 방사상 외부 측면에 의하여 제1 접촉 부재(12)에 안착하고, 제1 방사상 외부 측면과는 반대쪽 제2 외부 측면에 의하여 제2 접촉 부재(28)에 안착하는 것에 의해, 나선형 스프링(32)의 나선부와 각 접촉 부재(12, 28) 사이에 접촉 압력에 의해 접촉면과 전기 접촉이 이루어지는 지점이 생성되도록 선택된다. 접촉 압력은 나선형 스프링(32)의 회전부가 나선형 스프링(32)의 길이방향 축에 대하여 각 안착 위치로부터 편향되거나, 또는 다시 말해 나선형 스프링(32)의 길이방향 축에 대해 경사져 있는 것에 의해 자체적으로 설정된다. 이것은 제1 및 제2 접촉 부재(12, 28)의 쌍을 형성하는 판 형상의 접촉 부재(12, 28) 사이의 거리를 나선형 스프링(32)의 외부 직경보다 더 작게 만드는 것에 의해 달성된다.
나선형 스프링(32)은 제1 접촉 부재(12)에 고정되는데, 이는 나선형 스프링(32)이 제1 접촉 부재(12)와 함께 이동하는 것을 의미한다. 제1 접촉 부재(12)에 움직임이 있을 때 나선형 스프링(32)의 나선부는 제2 접촉 부재(28)를 따라 마찰하며 이에 의해 2개의 접촉 부재(12, 28) 사이에 적절한 전기적 연결을 유지한다.
제2 접촉 부재(24)는 선두 단부면(34)을 가지는 자유 단부를 각각 구비하며, 이 자유 단부는 본 발명에 따른 삽입형 커넥터의 케이블 단부(16)에 인접한다. 선두 단부면(34)은 예를 들어 본 발명에 따른 삽입형 커넥터에 연결되는 케이블의 코어 또는 전기적 전도체와 전기 접촉을 하는데 사용된다.
나선형 스프링(32)은 바람직하게는 환형 형태이고, 환형체 내부 영역 공간에 하나의 평면(plane)을 한정한다. 나선형 스프링(32)과의 경계면에서, 이 평면은 나선형 스프링(32)의 길이방향 축과 평행하게 정렬된다. 그 환형 형태로 인해, 원리적으로 나선형 스프링(32)은 2개의 대향하는 축방향 단부를 구비하는 토러스(torus)를 공간에 생성한다. 본 발명에 따라 나선형 스프링(32)은, 도 7 및 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 나선형 스프링(32)이 하나의 축방향 단부에서 회전부에 의해 제1 접촉 부재(12)와 접하고 다른 반대쪽 축방향 단부에서 회전부에 의해 제2 접촉 부재(28)와 접하도록 2개의 접촉 부재(12, 28) 사이의 중첩 영역(30)에 배열된다. 다시 말해, 접촉 부재(12, 28) 중 그 어느 것도 환형 나선형 스프링(32)의 환형체 내 영역을 횡단하지 않고, 대신, 나선형 스프링(32)과 접촉 부재(12, 28) 사이에 전기 접촉은 환형 나선형 스프링(32)의 축방향 단부에서 일어난다. 이 때문에 나선형 스프링(32)은 제1 접촉 부재(12)에 확실히 고정될 수 있고, 제2 접촉 부재(28)에 대해 제1 접촉 부재(12)가 움직이는 경우 미끄러지거나 꼬이는 것이 방지된다. 나선형 스프링(32)의 환형체 내에 둘러싸인 영역은 바람직하게는 부분적으로 제1 접촉 부재(12) 주위에 끼워진다. 이것은 제1 접촉 부재(12)의 위치에 나선형 스프링(32)을 고정하는 것 뿐만 아니라 접촉 부재(12, 28) 사이에서 나선형 스프링(32)의 환형 형태의 임의의 변형을 방지하는 것을 추가적으로 지원한다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 전기 접촉을 형성하기 위한 삽입형 커넥터, 특히 충전 커넥터 또는 고전류 커넥터로서, 하우징(10)과 상기 하우징(10)에 배열된 적어도 하나의 제1 접촉 부재(12)를 포함하며, 상기 하우징(10)은 상보적 삽입형 커넥터에 삽입됨으로써 연결되도록 설계된 삽입 단부(14)를 구비하고, 상기 적어도 하나의 제1 접촉 부재(12)는 상기 삽입 단부(14)에 인접한 자유 단부(18)를 가지는, 삽입형 커넥터에 있어서,
    상기 삽입형 커넥터의 적어도 하나의 제1 접촉 부재(12) 및 상기 하우징(10)의 적어도 하나의 부분은, 상기 제1 접촉 부재(12)가 상기 하우징(10) 안으로 후퇴된 제1 위치와, 상기 제1 접촉 부재(12)의 상기 자유 단부(18)가 노출된 제2 위치 사이에서 서로에 대하여 이동가능한 것을 특징으로 하는, 삽입형 커넥터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 접촉 부재(12)는 상기 삽입형 커넥터가 상보적 삽입형 커넥터에 삽입될 때 상기 상보적 삽입형 커넥터의 상보적 접촉 부재와 전기 접촉을 형성하도록 설계된 것을 특징으로 하는 삽입형 커넥터.
  3. 제1항 내지 제2항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 삽입형 커넥터는 수 커넥터(male connector)의 형태를 취하고, 적어도 하나의 제1 접촉 부재(12)는 접촉핀의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 삽입형 커넥터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 제1 접촉 부재(12) 및/또는 상기 하우징의 부분은 상기 상보적 삽입형 커넥터에 상기 삽입형 커넥터를 삽입하는 방향과 평행한 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 삽입형 커넥터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 하우징(10)은 상기 삽입 단부(14)에 전기 절연성 물질의 커버(24)를 구비하고, 상기 적어도 하나의 제1 접촉 부재(12)는 상기 제1 위치에서 상기 하우징(10)과 상기 커버(24)에 의해 한정된 공간 내에 배열되고, 상기 제2 위치에서 상기 커버(24)를 통해 외부로 돌출하도록 연장되는 것을 특징으로 하는 삽입형 커넥터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 커버(24)와 상기 하우징(10)은 하나의 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 삽입형 커넥터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 적어도 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 제1 접촉 부재(12)의 자유 단부(18)에는, 상기 자유 단부(18)를 완전히 커버하는 전기 절연성 물질로 만들어진 단부 캡(20)이 배열되는 것을 특징으로 하는 삽입형 커넥터.
  8. 제1항 내지 제7항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 하우징(10)의 부분 및 상기 제1 접촉 부재(12)에 대해 고정된 위치에 배열된 적어도 하나의 제2 접촉 부재(28)가 제공되고, 상기 제2 접촉 부재(28)는 전기적 슬라이딩 접촉부을 통해 이동식 제1 접촉 부재(12)에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 삽입형 커넥터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 슬라이딩 접촉부은 적어도 하나의 나선형 스프링(32)을 포함하며, 상기 나선형 스프링(32)은, 나선부의 회전부의 대향하는 방사상 외부 측면들에 의해, 각 경우에 접촉면의 접촉 압력에 의하여, 상기 제1 및 제2 접촉 부재(12, 28)와 전기 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 삽입형 커넥터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나선형 스프링(32)은 고정된 위치에서 상기 제1 접촉 부재(12)에 고정되는 것을 특징으로 하는 삽입형 커넥터.
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