KR20140125122A - 커넥터용 실링부재 및 이를 포함하는 커넥터 어셈블리 - Google Patents

Abstract

방수 가능한 커넥터 어셈블리에서 커넥터의 결합부분에 개재되어, 상기 커넥터 어셈블리를 밀폐시키는 실링부재는, 커넥터 어셈블리의 결합 부분에 삽입될 수 있도록 링 형상을 갖는 바디부 및 상기 바디부의 외주면에서 돌출 형성되고, 상기 바디부의 외주면의 둘레 방향을 따라 형성되는 2개 이상의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는, 커넥터 어셈블리가 결합되었을 때, 적어도 하나의 돌출부는 벤딩 변형되고, 나머지 돌출부는 압축 변형된다.

Description

커넥터용 실링부재 및 이를 포함하는 커넥터 어셈블리{SEALING MEMBER FOR CONNECTOR AND THE CONNECTOR ASSEMBLY HAVING THE SEALING MEMBER}

본 발명은 커넥터용 실링부재에 관한 것으로, 커넥터를 통해 외부의 수분이 커넥터 내부로 유입되는 것을 방지하고, 외부 환경의 진동으로부터 커넥터 및 결합 상태를 보호할 수 있는 커넥터용 실링부재와 이를 구비하는 커넥터 어셈블리에 관한 것이다.

최근에는 차량의 연비 향상을 위하여 전기 차량 또는 하이브리드 차량이 개발되어 주목을 받고 있다. 전기 차량은 모터 만에 의하여 차량의 구동 토크를 생성하는 차량을 말하고, 하이브리드 차량은 엔진과 모터에 의하여 차량의 구동 토크를 생성하는 차량을 말한다.

하이브리드 차량에는 엔진이 장착되어 있으므로 배터리를 충전하기 위하여 엔진을 구동시키게 된다. 그러나, 전기 차량에는 엔진이 장착되어 있지 않으므로 배터리를 충전시키기 위하여 외부로부터 전력을 공급받아야 한다. 이를 위하여, 전기 차량에는 충전 커넥터가 구비되어 있다.

충전 커넥터는 외부의 전원을 차량 내의 배터리와 연결시키는 구조물이므로 배터리의 충전을 위해서 충전 커넥터는 외부로 노출되게 된다. 따라서, 충전 커넥터를 통하여 수분이 차량 내의 전기 장치에 침입할 수 있으며, 이 경우 차량의 고장을 일으킬 수 있다. 따라서, 전기 차량의 안정적인 작동을 위하여 충전 커넥터의 방수 성능은 매우 중요한 요소 중 하나이다.

커넥터의 방수 성능을 향상시키기 위하여, 충전 커넥터에 실링부재가 장착되고 있다. 기존의 커넥터용 실링부재는, 커넥터의 결합부에 구비되어, 커넥터가 결합됨에 따라 그 사이에서 변형 및 압착되어 밀착되도록 형성된다. 그리고 변형 및 압착이 가능하고, 방수가 가능하도록 일반적으로 고무와 같은 탄성재질로 만들어진다. 기존의 커넥터용 실링부재는 하나 또는 다수개의 돌기부가 실링부재 표면에서 돌출되게 형성되고, 커넥터가 결합되었을 때, 돌기부가 변형됨에 따라 커넥터 내면에 실링부재가 밀착되어 기밀성이 유지되도록 하는 역할을 한다.

그런데 종래의 커넥터용 실링부재는 상대 커넥터의 내면에 밀착되기 위해 상대 커넥터의 내경보다 더 큰 외경을 가지도록 형성된다. 따라서, 실링부재가 상대 커넥터의 내면에 밀착될수록 돌기부의 탄성 변형에 상대적으로 큰 힘이 필요하여, 커넥터를 결합시키는 것이 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 돌기부의 크기를 작게 하는 경우에는, 실링부재와 커넥터 내면 사이에 유격이 형성될 수 있어서 방수 효율이 저하되는 문제점이 있었다. 그리고 이와 같이 커넥터와 실링부재의 유격을 통하여 차량의 내부로 침입된 수분은 전기 차량의 전기 장치들의 오작동을 일으킬 수 있는 문제점이 있었다.

한편, 자동차에 적용되는 커넥터는 자동차 운행 중에 발생하는 진동, 운행 조건에 따른 온도 변화 등에 노출 되었을 때 문제 없이 기능이 작동하여야 한다. 이런 환경은 대체로 20Hz 내지 200Hz의 진동 범위와, -40℃ 내지 60℃의 온도 범위를 갖는다. 이러한 사용 환경과 관련한 테스트를 통해 제품 성능을 평가한다. 방수 기능을 갖는 자동차용 커넥터 어셈블리는, 금속 재질의 암수 터미널과 이를 수용하는 플라스틱 재질의 하우징 및 커넥터 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 실링부재(Waterproof Seal)로 구성된다.

그런데, 자동차용 커넥터 어셈블리는 지속적으로 진동에 노출되면 터미널의 통전성이 단절되는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상을 프레팅(Fretting) 현상에 의해서 설명할 수 있다. 프레팅 현상에 대해서 상세하게 설명하면, 단자들이 금속 재질로 되어 있고, 암/수 터미널이 결합하면 한 쪽 터미널 하우징의 리셉터클(Receptacle)과 다른 쪽 터미널 하우징의 탭(Tab)이 결합되는 구조를 갖는다. 그리고 이와 같이 결합된 단자는 자동차의 운행에 의해 지속적으로 미세진동에 노출되면서 단자들이 상대적인 움직임이 발생하는데, 이와 같은 미세진동에 의해 단자들이 마모되면서 발생하는 가루가 단자 주변에 발생 및 누적되고, 온도 습도 등의 조건에 따라 이러한 가루가 부식된다. 그리고 이와 같이 부식된 가루가 쌓여서 단자의 통전을 방해하게 된다. 이와 같이 미세진동에 의한 부품의 부식 및 통전 단절 현상을 프레팅 부식 (Fretting Corrosion)이라고 한다. 그리고 프레팅 부식은 특히, 저온 조건에서 발생할 가능성이 높은 것으로 알려져 있어 이를 방지하기 위한 기술을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예들에 따르면 커넥터 결합부의 밀폐력을 향상시키고 방수 효율을 향상시킬 수 있는 실링부재와 이를 구비하는 커넥터 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면 커넥터 결합부에서 진동에 의한 커넥터 및 결합 상태를 보호할 수 있는 실링부재와 이를 구비하는 커넥터 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 방수 가능한 커넥터 어셈블리에서 커넥터의 결합부분에 개재되어, 상기 커넥터 어셈블리를 밀폐시키는 실링부재는, 커넥터 어셈블리의 결합 부분에 삽입될 수 있도록 링 형상을 갖는 바디부 및 상기 바디부의 외주면에서 돌출 형성되고, 상기 바디부의 외주면의 둘레 방향을 따라 형성되는 2개 이상의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는, 커넥터 어셈블리가 결합되었을 때, 적어도 하나의 돌출부는 벤딩 변형되고, 나머지 돌출부는 압축 변형된다.

일 예에 따르면, 상기 돌출부는 중앙에 위치하는 메인 돌기부와 상기 메인 돌기부의 양측에 위치하는 2개의 보조 돌기부의 3개의 돌출부를 포함하고, 상기 메인 돌기부는 벤딩 변형되고, 상기 보조 돌기부는 압축 변형되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 돌출부와 상기 커넥터 어셈블리의 결합부 사이에는 적어도 하나 이상의 중공부가 형성될 수 있다. 그리고 상기 돌출부 중에서 압축 변형되는 돌출부는 벤딩 변형되는 돌출부보다 단면적이 작게 형성될 수 있다. 또한, 상기 벤딩 변형되는 돌출부는 상기 압축 변형되는 돌출부에 비해서 높은 높이를 가질 수 있다. 또한, 상기 압축 변형되는 돌출부는 외측 경사면이 내측 경사면보다 큰 기울기를 가질 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 바디부의 내주면을 따라 형성된 내주면부를 더 포함하고, 상기 내주면부에는 적어도 하나 이상의 홈부와 적어도 하나 이상의 철부가 형성될 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 다른 실시예들에 따른 방수 가능한 커넥터 어셈블리는, 서로 결합되는 제1 커넥터 하우징과 제2 커넥터 하우징, 상기 제1 및 제2 커넥터 하우징에 각각 구비되며, 서로 결합 가능하게 형성된 단자 및 상기 제1 및 제2 커넥터 하우징 사이에 구비되는 실링부재를 포함하고, 상기 실링부재는, 바디부의 외주면 둘레 방향을 따라 형성된 적어도 2개 이상의 돌출부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 커넥터 하우징이 결합됨에 따라 적어도 하나의 돌출부는 벤딩 변형되고, 나머지 돌출부는 압축 변형될 수 있다.

일 예에 따르면, 상기 돌출부와 상기 커넥터 하우징 사이에는 적어도 하나의 중공부가 상기 실링부재의 외주면 둘레 방향을 따라 형성될 수 있다. 그리고 상기 압축 변형되는 돌출부는 상기 벤딩 변형되는 돌출부에 비해서 단면적이 작게 형성될 수 있다. 그리고 상기 압축 변형되는 돌출부는 외측 경사면의 기울기가 내측 경사면의 기울기보다 크게 형성될 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 다른 실시예들에 따른 방수 가능한 커넥터 어셈블리는, 서로 결합되는 제1 커넥터 하우징과 제2 커넥터 하우징, 상기 제1 및 제2 커넥터 하우징에 각각 구비되며, 서로 결합 가능하게 형성된 단자 및 상기 제1 및 제2 커넥터 하우징 사이에 구비되는 실링부재를 포함하고, 상기 실링부재는, 외주면을 따라 형성된 적어도 3개 이상의 돌출부를 구비하고, 내주면에는 철부를 가지며, 상기 철부는 상기 실링부재의 삽입방향으로 기울기가 더 작게 형성될 수 있다.

일 예에 따르면, 상기 철부는 2개 이상이 형성되며, 밑면이 상기 내주면 대부분을 덮도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 실링부재에서 상기 벤딩 변형되는 돌출부는 상기 압축 변형되는 돌출부에 비해서 높은 높이를 가질 수 있다. 또한, 상기 압축 변형되는 돌출부는 상기 실링부재가 상기 제1 및 제2 커넥터 하우징에 삽입되는 방향의 기울기가 다른 방향의 기울기보다 더 크게 형성될 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 실링부재가 커넥터에 밀착됨에 따라 밀폐력 및 방수효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 실링부재는 초기의 탄성 복원력을 유지함으로써 외부 진동 환경에서 큰 진동 감쇄 효과를 가지며, 효과적으로 커넥터 어셈블리에 작용하는 진동을 흡수 및 저감할 수 있다.

또한, 커넥터 어셈블리의 하우징과 실링부재 사이의 접촉 면적 및 밀착력이 향상됨에 따라 하우징 사이의 상대운동을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 미세진동에 의한 프레팅 부식 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부재의 사시도이다.
도 3은 도 2에서 I-I 선에 따른 실링부재의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부재의 변형 후의 CAE (Computer Aided Engineering) 결과를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 비교예에 따른 실링부재의 단면도이다.
도 6은 도 5의 실링부재의 변형 후의 CAE (Computer Aided Engineering) 결과를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터 어셈블리에서 진동에 따른 통전 전류의 전압을 보여주는 그래프이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터용 실링부재(10)에 대해서 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터 어셈블리(20)의 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부재(10)의 사시도이고, 도 3은 도 2에서 I-I 선에 따른 실링부재(10)의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실링부재(10)의 변형 후의 CAE (Computer Aided Engineering) 결과를 도시한 그래프이다.

도면을 참조하면, 커넥터 어셈블리(20)는 서로 결합되는 제1 커넥터 하우징(21)과 제2 커넥터 하우징(22) 및 그 사이에 개재되어 커넥터 어셈블리(20)를 밀폐 및 방수시키는 실링부재(10)를 포함하여 구성된다. 그리고 각 커넥터 하우징(21, 22)에는 서로 결합되는 단자(231, 232)가 구비된다.

실링부재(10)는 커넥터 어셈블리(20)의 결합부에 삽입되어 커넥터 어셈블리(20)를 밀폐시키는 역할을 한다. 설명의 편의를 위해서, 이하에서는 실링부재(10)가 끼워지는 커넥터를 제1 커넥터 하우징(21)이라 하고, 상기 제1 커넥터 하우징(21)이 삽입 결합되는 커넥터를 제2 커넥터 하우징(22)이라 하며, 실링부재(10)는 제1 커넥터 하우징(21)과 제2 커넥터 하우징(22) 사이에 개재된다. 한편, 본 실시예에 따른 실링부재(10)가 적용되는 대상이 커넥터로 한정되는 것은 아니며, 커넥터 이외에도 실질적으로 다양한 대상에 적용될 수 있다.

실링부재(10)는 커넥터 외주면에 끼움 결합되도록 소정의 링 형상을 갖는 바디부(11)와 상기 바디부(11)의 외주면에서 돌출 형성된 하나 이상의 돌출부(12)를 포함하여 형성된다.

여기서, 실링부재(10)는 제1 커넥터와 제2 커넥터가 결합되는 부분에 개재되어 제1 및 제2 커넥터 사이를 밀폐시키기 위한 것이므로, 실링부재(10)의 최외측 직경은 제2 커넥터의 내주면 직경보다 같거나 조금 크게 형성될 수 있다. 즉, 제1 커넥터와 제2 커넥터가 결합되면, 실링부재(10)가 그 사이에서 압착되면서 변형됨에 따라, 제1 및 제2 커넥터 사이의 틈을 밀폐시키게 된다. 또한, 실링부재(10)는 고무를 포함하여, 탄성변형이 가능하고 압축 가능한 탄성체 재질로 형성된다.

바디부(11)는 제1 커넥터의 외주면에 결합되는 소정 두께의 링 형상을 가질 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 사각형 형상의 링 형상을 갖는 것으로 예시하였으나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 커넥터의 단면 형상 및 크기에 따라 실링부재(10)의 단면 형상 및 크기는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

돌출부(12)는 적어도 2개 이상으로 형성되며, 적어도 하나 또는 그 이상의 돌출부(12)는 벤딩 변형되고, 나머지 돌출부(12)는 압축 변형되도록 형성된다. 예를 들어, 돌출부(12)는 하나 이상의 메인 돌기부(121)와 상기 메인 돌기부(121)의 주변에 형성된 하나 이상의 보조 돌기부(122)를 포함하여 구성될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 돌출부(12)는 하나의 메인 돌기부와 하나의 보조 돌기부와 같이 2개의 돌기부로 구성되거나, 4개 이상 다수의 돌기부로 구성될 수 있다.

여기서, 메인 돌기부(121)는 벤딩 변형되는 돌기이고, 보조 돌기부(122)는 압축 변형되는 돌기이다. 메인 돌기부(121)는 보조 돌기부(122)에 비해서 높은 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 그리고 보조 돌기부(122)는 메인 돌기부(121)에 비해서 그 단면적이 작게 형성될 수 있다. 메인 돌기부(121)와 보조 돌기부(122)는 실링부재(10)의 외주면 둘레 방향을 따라 형성될 수 있다. 즉, 메인 돌기부(121)와 보조 돌기부(122)는 실링부재(10)의 외주면 둘레를 따라 연속된 형태를 갖도록 형성된다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 메인 돌기부(121)와 보조 돌기부(122)는 연속된 궤적 상에 형성되되, 불연속적으로 형성되는 것도 가능하다.

이하에서는 설명의 편의를 위해서, 도 3에 도시한 실링부재(10)의 단면을 기준으로 설명한다. 도 3에서 SU와 SL은 실링부재(10)의 외주면과 내주면의 기준선을 지시하는 가상선이다.

도 3을 참조하면, 메인 돌기부(121)는 실링부재(10)의 단면에서 중앙 부분에 형성된다. 또한, 메인 돌기부(121)는 제1 및 제2 커넥터가 결합되었을 때, 실링부재(10)가 그 사이에서 압착 및 변형됨에 따라, 메인 돌기부(121)가 벤딩 및 변형되도록 형성된다. 상세하게는, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 커넥터가 결합되었을 때, 메인 돌기부(121)는 한 쪽으로 벤딩되며, 벤딩된 메인 돌기부(121)가 실링부재(10)의 외주면(SU)과 동일 평면상에 위치하도록 변형된다. 또한, 메인 돌기부(121)는 벤딩 변형된 후 메인 돌기부(121)와 커넥터 하우징(21, 22) 사이에는 도 4에 도시한 바와 같이, 하나 이상의 중공부(V1, V2)가 형성될 수 있다. 중공부(V1, V2)는 실링부재(10)에서의 방수 및 이물질 유입을 보다 효과적으로 차단할 수 있도록 한다.

참고적으로, 실링부재(10)는 커넥터 어셈블리(20) 사이를 밀폐함으로써 통전하고 있는 금속성의 단자(231, 232)에 습기가 영향을 미치지 않도록 한다. 본 실시예에 따른 실링부재(10)는 변형 후 중공부(V1, V2)가 발생하므로 커넥터 하우징(21, 22) 사이의 간극을 실링부재(10)의 부피로 채우고 하나 이상의 공기층 장벽을 둠으로써 일정 정도의 이물질이 유입되더라도 중공부(V1, V2)의 공기층 장벽에 갇히도록 한다.

메인 돌기부(121)는 커넥터의 결합 시 벤딩이 가능하도록 폭에 비해 높이가 높은 형상을 가지며, 쉽게 벤딩될 수 있도록 메인 돌기부(121)가 외주면(SU)에 대해서 이루는 각도가 대략 90°에 가까운 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 메인 돌기부(121)는 수직으로 형성되고, 도면에서 보았을 때, 상부를 제외하고는 거의 직사각형에 가까운 형태로 형성될 수 있다.

보조 돌기부(122)는 메인 돌기부(121)의 양쪽에 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 메인 돌기부(121)의 양쪽에 각각 하나씩 2개의 보조 돌기부(122)가 형성된 것을 예시하였으나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 보조 돌기부(122)의 수와 위치는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 보조 돌기부(122)는 메인 돌기부(121)를 중심으로 서로 대칭되게 형성될 수 있다.

보조 돌기부(122)는 메인 돌기부(121)보다 낮은 높이를 갖도록 형성되며, 제1 및 제2 커넥터가 결합되었을 때, 보조 돌기부(122)가 압축되어서 실링부재(10)의 외주면(SU)과 동일 평면이 되도록 형성된다. 상세하게는, 도 4에 도시한 바와 같이, 보조 돌기부(122)는 제1 및 제2 커넥터가 결합되면, 그 사이에서 압축되면서 보조 돌기부(122)의 돌출 부분이 압축 변형되어 뭉개짐에 따라 외주면(SU)과 동일 평면이 되는 높이로 형성된다. 또한, 보조 돌기부(122)는 그 밑면이 메인 돌기부(121)보다 넓게 형성될 수 있다.

또한, 보조 돌기부(122)는 소정 각도의 경사면(122a, 122b)을 갖도록 형성된다. 여기서, 보조 돌기부(122)의 경사면(122a, 122b)은 커넥터가 결합되었을 때, 보조 돌기부(122)가 압축될 수 있도록 실링부재(10)의 외주면(SU)에 대해서 이루는 각도가 비교적 완만하게 형성될 수 있다. 또한, 보조 돌기부(122)는 양쪽 경사면(122a, 122b) 중에서 외측 경사면(122b)가 내측 경사면(122a)에 비해서 큰 기울기를 갖도록 형성될 수 있다. 여기서, 외측 경사면(122b)이라 함은, 실링부재(10)에서 외측을 향하는 경사면을 말한다. 또한, 실링부재(10)는 커넥터 어셈블리(20)에 삽입될 때, 삽입되는 방향의 경사면 기울기가 다른쪽 경사면의 기울기보다 크게 형성되는 것도 가능하다. 또한, 상술한 실시예와는 다르게, 보조 돌기부(122)의 양쪽 경사면(122a, 122b)은 서로 대칭되는 형상을 갖거나, 또는 서로 비대칭 형상을 가질 수 있다.

한편, 실링부재(10)의 내주면(SL)에도 커넥터의 외주면과의 결합력을 높일 수 있도록 홈 또는 돌기 등이 형성될 수 있다. 예를 들어, 실링부재(10)의 내주면부(13)에는 소정 깊이 요입 형성된 복수의 홈부(131)와, 소정 높이 돌출 형성된 복수의 철부(132)가 형성될 수 있다. 또한, 홈부(131)와 철부(132)는 실링부재(10)의 내주면 둘레 방향을 따라 형성된다. 또한, 철부(132)는 그 밑면이 실링부재(10)의 내주면(SL)을 대부분 덮을 수 있는 형상으로 형성된다. 또한, 철부(132)는 보조 돌기부(122)와 유사하게 실링부재(10)가 삽입되는 방향을 따라 경사면이 형성되는 형상을 가질 수 있다.

여기서, 본 실시예에서는 실링부재(10)의 내주면부(13)에 복수의 홈부(131)와 복수의 철부(132)가 형성된 것을 예시하였으나, 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 실링부재(10)의 내주면부(13)에는 실질적으로 다양한 구성요소가 형성될 수 있다.

본 실시예들에 따르면, 메인 돌기부(121)는 보조 돌기부(122)에 비해서 높은 높이를 갖고, 더 넓은 단면적을 가지도록 형성되며, 보조 돌기부(122)는 그 밑면이 메인 돌기부(121)보다 더 넓게 형성되고, 철부(132)는 보조 돌기부(122)와 유사한 형상을 가지면서 철부(132)는 실링부재(10)의 내주면(SL)을 거의 대부분 덮도록 형성된다. 이와 같이 형성된 실링부재(10)는 보조 돌기부(122)가 측면에서 작용하는 힘에도 압축 변형되도록 보조 돌기부(122)의 높이를 낮추면서도 실링부재(10)의 전체 체적은 증가시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면, 메인 돌기부(121)와 보조 돌기부(122)가 변형되었을 때, 실링부재(10)의 외주면(SU)과 동일 평면 상에 위치하게 되므로, 최종 변형된 실링부재(10)는 외주면(SU)이 비교적 평평하게 되어서, 제2 커넥터의 내주면에 균일하게 밀착된다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 변형된 실링부재(10)는 다른 부분에 비해서 크게 변형되는 부분이 없이 비교적 균일하게 변형됨을 알 수 있다. 참고적으로, 도 4의 그래프에서 붉은 색으로 나타나는 부분이 변형량이 큰 부분이다.

도 5와 도 6은 본 발명의 비교예에 따른 실링부재를 도시한 도면들로서, 도 5는 비교예에 따른 실링부재의 단면도이고, 도 6은 도 5의 실링부재가 변형 후의 CAE (Computer Aided Engineering) 결과를 도시한 그래프이다. 그리고 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터 어셈블리(20)에서 진동에 따른 통전 전류의 전압을 보여주는 그래프이다.

도 5를 참조하면, 비교예에 따른 실링부재(30)는 본 발명의 실시예에 따른 실링부재(10)와 유사하게 2개의 보조 돌기부(322)와 1개의 메인 돌기부(321)로 구성되는 돌기부(32) 및 내주면을 따라 다수의 철부(33)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 실링부재는 그 크기 및 재질은 동일하게 형성된다. 비교예에 따른 실링부재(30)는 본 발명의 실시예에 따른 실링부재(10)에 비해 보조 돌기부(322)의 높이가 높고, 보조 돌기부(322)와 메인 돌기부(321)가 유사한 정도의 높이를 갖도록 형성되는 점에서는 차이가 있다. 또한, 비교예와 본 발명의 실시예는 철부의 형상에서도 차이가 있다. 양 발명을 비교하면, 도 6을 참조하면, 비교예에 따른 실링부재(30)는 커넥터 사이에서 압축 및 변형되었을 때, 메인 돌기부(321)와 보조 돌기부(322)가 모두 벤딩 및 변형된다.

도 4와 도 6을 비교하여 보면, 본 발명의 실시예에 따른 실링부재(10)가 비교예에 따른 실링부재(30)에 비해 변형 후에 좀 더 평편한 외관을 갖기 때문에, 커넥터 사이를 보다 효과적으로 밀폐시키고, 방수 효과를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

또한, 도 4와 도 6을 비교하면, 비교예의 경우가 변형량이 큰 부분이 많다는 것을 알 수 있다. 여기서, 변형량이 크다는 것은, 해당 부분에서 밀도가 달라지기 때문에, 실링부재의 물성치 변화가 발생하는 것을 의미한다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 실링부재(10)는 커넥터 사이의 밀폐 및 방수뿐만 아니라 진동이 발생하는 환경에서 사용되는데, 본 발명의 실시예에 따른 실링부재(10)에서 진동 흡수가 원활하게 이루어짐을 알 수 있다. 이에 반해, 비교예 따른 실링부재(30)에서는 물성치 변화가 발생하는 부분이 많기 때문에, 진동에 대응하기 어렵다는 것을 알 수 있다.

한편, 미세진동에 의해 발생하는 프레팅 부식(Fretting Corrosion)을 줄이기 위해서는 커넥터 어셈블리(20) 외부에서 전달되는 진동에 의한 단자간의 미세진동을 줄여야 한다. 미세진동을 줄이기 위해서, 커넥터 어셈블리(20)에 전달되는 진동 에너지의 이동 경로를 분석하였다. 참고적으로, 자동차에서 발생하는 진동은 커넥터 어셈블리(20)와 외부를 연결하는 와이어 하네스에 의해 전달되고, 전달된 진동 에너지가 서로 접촉하고 있는 단자(231, 232) 혹은 커넥터 하우징(21, 22)으로 전달된다. 그리고 커넥터 하우징(21, 22)에 전달된 진동 에너지는 다시 실링부재(10)를 통해서 다른쪽 커넥터 하우징(21, 22)으로 전달된다. 진동 에너지의 전달 경로(Vibrational Energy Flow)를 도 4에 화살표로 표시하였다. 도 4를 참조하면, 진동 에너지의 전달 경로 1은 와이어 하네스(wire harness) 또는 커넥터 핀(connecting pin)에서 한 쪽 단자(receptacles or tabs)(231, 232), 그리고 상기 단자와 결합된 다른 쪽 단자(231, 232)로 전달된다. 또는 진동 에너지의 전달 경로 2는 와이어 하네스 또는 커넥터 핀에서 한 쪽 커넥터 하우징(21, 22), 실링부재(10) 및 다른 쪽 커넥터 하우징(21, 22)으로 전달된다.

프레팅 부식은 단자(231, 232)에서 발생하는 진동이 문제가 되기 때문에, 경로 1을 따라 전달되는 진동 에너지를 줄이는 것이 프레팅 부식을 방지하는 데 유리하다. 그리고 경로 1을 따라 전달되는 진동 에너지를 감소시키기 위해서는 경로 2를 따라 더 많은 양의 진동 에너지가 전달되도록 하여야 한다. 일반적으로 커넥터 하우징(21, 22)의 부피가 더 크기 때문에 단자(231, 232)에 의해 전달되는 에너지보다 상대적으로 더 많은 에너지를 전달할 수 있다. 그런데 경로 2를 따르는 진동 에너지의 전달은 실링부재(10)가 중간에서 매개체 역할을 한다. 따라서, 실링부재(10)가 적절한 부피를 가지도록 함으로써, 커넥터 하우징(21, 22) 사이에 진동을 전달하기에 충분한 정도의 밀도를 가지도록 할 수 있다. 커넥터 사이의 공간은 일정하기 때문에, 실링부재(10)의 부피를 늘려주면 커넥터 어셈블리(20)의 결합 시 탄성 압축되면서 실링부재(10)의 밀도가 증가하게 된다. 다만, 실링부재(10)의 부피를 너무 늘리는 경우에는 커넥터 어셈블리(20)를 삽입 및 결합하는 데 영향을 줄 수 있다.

또한, 실링부재(10)가 변형된 후 밀도 분포가 일정해야 진동 에너지가 일정하게 효율적으로 전달될 수 있다. 실링부재(10)의 변형 후 밀도에 영향을 미치는 요소로는 변형 후 압축에 의해 발생하는 스트레인(Strain)이 있다. 어떤 형상에 의해 특정 구간에 스트레인이 과도하게 발생하였다면, 해당 부분에서 재질이 심하게 변형되며, 그로 인해 급격한 밀도 변화를 가져오게 된다. 더불어, 급격한 밀도 변화는 진동 에너지 전달에 있어서 악영향을 미치게 된다.

그런데 본 실시예에 따르면, 실링부재(10)는 다른 부분에 비해서 크게 변형되는 부분이 없이 비교적 균일하게 변형됨을 알 수 있으며, 도 6에 도시한 비교예에 비해서도 비교적 균일하게 변형됨을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 실링부재(10)는 변형이 균일하여 변형 후 밀도 변화가 일정하여 진동 에너지를 균일하게 전달할 수 있음을 알 수 있다.

본 실시예들에 따르면, 돌출부(12)는 메인 돌기부(121)가 보조 돌기부(122)에 비해서 체적은 크고 높이는 더 높게 형성하므로, 커넥터 어셈블리(20)가 결합되면서 실링부재(10)가 변형됨에 따라 메인 돌기부(121)가 커넥터 어셈블리(20)의 결합 이동 방향을 따라 벤딩 변형되어 접히면서 중공부(V1, V2)가 형성되며, 보조 돌기부(122)가 압축 변형되면서 커넥터 어셈블리(20)의 결합부 사이의 간극을 충분한 체적으로 채워 주게 되므로, 실링부재(10)에서 진동 에너지의 흐름을 원활하게 하고, 그 흐름을 방해하는 스트레인 발생 요소를 최대한 억제할 수 있다.

일반적으로 커넥터 어셈블리(20)에서 커넥터 하우징(21, 22)은 플라스틱 재질로 형성되고, 실링부재(10)는 탄성 압축이 가능한 실리콘 등의 재질로 형성된다. 플라스틱과 실리콘은 모두 진동 에너지를 일정 정도 흡수하여 감쇄시킬 수 있는 재질이다. 따라서, 커넥터 하우징(21, 22) 사이의 간극을 잘 연결하여 진동 에너지의 흐름이 원활하게 전달되면, 유입된 진동 에너지를 커넥터 하우징(221, 22)에서 모두 감쇄 시킬 수 있으며, 더불어, 실링부재(10)에 의해서 더 많은 진동 에너지를 감쇄시킬 수 있다.

여기서 실링부재(10)의 변형 후 형상 변화가 큰 구간이 많은 경우 또는 스트레인이 큰 구간이 많은 경우에는 진동 흡수율이 떨어지게 된다. 게다가, 실리콘 재질의 경우 변형상태가 일정기간 지속되면 응력완화가 일어나 탄성력에 영향을 미치게 되고, 이로 인해 진동 흡수율이 떨어지는 요인이 될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 스트레인이 크게 발생하지 않으므로 비교예에 비해서 진동 흡수율이 높다는 것을 알 수 있다.

한편, 실링부재(10)에서의 진동 에너지 전달은 온도를 더 고려할 수 있다. 커넥터 어셈블리(20)가 고온에 노출된 경우, 각 구성 요소들은 일정 정도 팽창하게 된다. 팽창율에 따라 여러 변수가 생길 수 있으나, 프레팅 부식이 잘 일어나지 않는 것으로 확인되고 있다. 이는 팽창에 의해 커넥터 어셈블리(20) 사이의 진동 에너지 전달이 원활하며, 플라스틱과 실리콘 재질이 온도가 상승함에 따라 진동 에너지 흡수력이 좋아져서 단자에 미세진동이 덜 발생하도록 하는 것이라 분석할 수 있다. 그러나 커넥터가 저온에 노출된 경우, 플라스틱과 실리콘 재질이 수축되어 커넥터 사이 간극이 발생하여 진동 에너지 전달이 약해지고, 온도 저하에 의한 플라스틱과 실리콘 재질의 경화로 진동 흡수력이 떨어져 에너지 전달 및 감쇄 효과가 저하되고, 단자에 미세진동의 발생 가능성도 높아지게 된다.

본 발명의 실시예에서는, 체적을 증가시키면서 스트레인 변화를 최소화함으로써, 저온 조건에서도 실링부재(10)를 통한 진동 에너지의 전달을 높이고, 미세진동을 감쇄시킬 수 있다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실링부재(10)가 저온 조건에서도 진동 에너지를 효과적으로 전달함을 보여주기 위한 것으로, 커넥터 어셈블리(20)에서 진동에 따른 통전 전류의 전압을 보여주는 그래프이다.

도 7을 참조하면, 가로축은 시간에 따라 커넥터 어셈블리(20)에 적용된 진동의 종류와 방향을 나타내며, 세로축은 커넥터 어셈블리(20)에 의해 통전되는 전류의 전압을 나타낸다. 또한, 도 7의 그래프는 커넥터 1(예를 들어, 91핀 커넥터)와, 커넥터 2(예를 들어, 105 핀 커넥터)로 구성되는 커넥터 어셈블리에서 -40℃에서 전압을 측정한 결과를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 실링부재(10) 및 커넥터 어셈블리(20)는 저온에서의 특성 변화는 거의 없는 것으로, 진동에 대한 커넥터 어셈블리(20)의 내성이 양호함을 알 수 있다.

본 실시예들에 따르면, 실링부재(10)가 커넥터에 밀착됨에 따라 밀폐력 및 방수효율을 향상시킬 수 있고, 외부의 이물질이 커넥터 어셈블리(20) 내부로 유입되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 실링부재(10)는 초기의 탄성 복원력을 유지함으로써 외부 진동 환경에서 큰 진동 감쇄 효과를 가지며, 효과적으로 커넥터 어셈블리에 작용하는 진동을 흡수 및 저감할 수 있다. 또한, 커넥터 어셈블리의 하우징과 실링부재(10) 사이의 접촉 면적 및 밀착력이 향상됨에 따라 하우징 사이의 상대운동을 효과적으로 저감시킬 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

10: 실링부재
11: 바디부
12: 돌출부
20: 커넥터 어셈블리
21: 제1 하우징
22: 제2 하우징121: 메인 돌기부
122: 보조 돌기부
122a, 122b: 경사면
13: 내주면부
131: 홈부
132: 철부
231, 232: 단자
SU: 외주면
SL: 내주면
V1, V2: 중공부

Claims (15)

1. 방수 가능한 커넥터 어셈블리에서 커넥터의 결합부분에 개재되어, 상기 커넥터 어셈블리를 밀폐시키는 실링부재에 있어서,
   커넥터 어셈블리의 결합 부분에 삽입될 수 있도록 링 형상을 갖는 바디부; 및
   상기 바디부의 외주면에서 돌출 형성되고, 상기 바디부의 외주면의 둘레 방향을 따라 형성되는 2개 이상의 돌출부;
   를 포함하고,
   상기 돌출부는, 커넥터 어셈블리가 결합되었을 때, 적어도 하나의 돌출부는 벤딩 변형되고, 나머지 돌출부는 압축 변형되는 커넥터 어셈블리용 실링부재.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부는 중앙에 위치하는 메인 돌기부와 상기 메인 돌기부의 양측에 위치하는 2개의 보조 돌기부의 3개의 돌출부를 포함하고,
   상기 메인 돌기부는 벤딩 변형되고, 상기 보조 돌기부는 압축 변형되도록 형성되는 커넥터 어셈블리용 실링부재.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부와 상기 커넥터 어셈블리의 결합부 사이에는 적어도 하나 이상의 중공부가 형성되는 커넥터 어셈블리용 실링부재.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 돌출부 중에서 압축 변형되는 돌출부는 벤딩 변형되는 돌출부보다 단면적이 작게 형성되는 커넥터 어셈블리용 실링부재.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 벤딩 변형되는 돌출부는 상기 압축 변형되는 돌출부에 비해서 높은 높이를 갖는 커넥터 어셈블리용 실링부재.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 압축 변형되는 돌출부는 외측 경사면이 내측 경사면보다 큰 기울기를 갖는 커넥터 어셈블리용 실링부재.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 바디부의 내주면을 따라 형성된 내주면부를 더 포함하고,
   상기 내주면부에는 적어도 하나 이상의 홈부와 적어도 하나 이상의 철부가 형성된 커넥터 어셈블리용 실링부재.
   
8. 방수 가능한 커넥터 어셈블리에 있어서,
   서로 결합되는 제1 커넥터 하우징과 제2 커넥터 하우징;
   상기 제1 및 제2 커넥터 하우징에 각각 구비되며, 서로 결합 가능하게 형성된 단자; 및
   상기 제1 및 제2 커넥터 하우징 사이에 구비되는 실링부재;
   를 포함하고,
   상기 실링부재는, 바디부의 외주면 둘레 방향을 따라 형성된 적어도 2개 이상의 돌출부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 커넥터 하우징이 결합됨에 따라 적어도 하나의 돌출부는 벤딩 변형되고, 나머지 돌출부는 압축 변형되는 커넥터 어셈블리.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 돌출부와 상기 커넥터 하우징 사이에는 적어도 하나의 중공부가 상기 실링부재의 외주면 둘레 방향을 따라 형성된 커넥터 어셈블리.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 압축 변형되는 돌출부는 상기 벤딩 변형되는 돌출부에 비해서 단면적이 작게 형성된 커넥터 어셈블리.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 압축 변형되는 돌출부는 외측 경사면의 기울기가 내측 경사면의 기울기보다 크게 형성된 커넥터 어셈블리.
    
12. 방수 가능한 커넥터 어셈블리에 있어서,
    서로 결합되는 제1 커넥터 하우징과 제2 커넥터 하우징;
    상기 제1 및 제2 커넥터 하우징에 각각 구비되며, 서로 결합 가능하게 형성된 단자; 및
    상기 제1 및 제2 커넥터 하우징 사이에 구비되는 실링부재;
    를 포함하고,
    상기 실링부재는, 외주면을 따라 형성된 적어도 3개 이상의 돌출부를 구비하고, 내주면에는 철부를 가지며, 상기 철부는 상기 실링부재의 삽입방향으로 기울기가 더 작게 형성되는 커넥터 어셈블리.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 철부는 2개 이상이 형성되며, 밑면이 상기 내주면 대부분을 덮도록 형성된 커넥터 어셈블리.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 실링부재에서 상기 벤딩 변형되는 돌출부는 상기 압축 변형되는 돌출부에 비해서 높은 높이를 갖는 커넥터 어셈블리.
    
15. 제12항에 있어서,
    상기 압축 변형되는 돌출부는 상기 실링부재가 상기 제1 및 제2 커넥터 하우징에 삽입되는 방향의 기울기가 다른 방향의 기울기보다 더 크게 형성된 커넥터 어셈블리.

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