KR20140128264A - 확실한 보유 로킹 기능을 갖는 전기 케이블 커넥터 실드 - Google Patents

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Abstract

케이블(12)의 외부 도체 또는 실드(18)에 연결되는 암형 실드(22)를 구비하는 실드형 또는 동축형 전기 케이블 조립체(10)가 제공된다. 암형 실드(22)는 연결 시에 실드(18)의 연속성을 유지하기 위해 수형 실드(34)와 교합하도록 구성된다. 수형 실드(34)는, 암형 실드(22)에 형성된 개구(30)와 정렬되고 개구 내로 스냅됨으로써 암형 실드(22)와 수형 실드(34) 사이에 기계적 연결을 제공하도록 설계된 가요성 돌출부(44)를 구비한다. 수형 실드(34)는 또한, 암형 외부 실드(22)의 내표면(38)과 밀착 결합됨으로써 암형 실드(22)와 수형 실드(34) 사이에 전기적 연결을 제공하도록 구성된 가요성 접점(36)을 구비한다. 가요성 돌출부(44)와 가요성 접점(36)은 가요성 접점(36)이 가요성 돌출부(44)와 거의 무관하게 암형 외부 실드(22)와 상호작용하도록 상호 대체로 직교하는 축(B, C)을 따라서 구부러진다.

Description

확실한 보유 로킹 기능을 갖는 전기 케이블 커넥터 실드{ELECTRICAL CABLE CONNECTOR SHIELD WITH POSITIVE RETENTION LOCKING FEATURE}
본 발명은 일반적으로 전기 케이블 조립체에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 확실한 보유 로킹 기능을 갖는 커넥터 실드를 갖는 전기 케이블 조립체에 관한 것이다.
자동차 산업에서는 실드형(shielded), 예를 들어 동축형 전기 케이블의 사용이 요구되는 용도가 생기고 있다. 이들 케이블은 차량 내에서 고압 전송뿐 아니라 디지털 데이터 전송을 위해 사용될 수 있다. 이들 실드형 케이블의 연결은 내부 코어 도체뿐 아니라 외부 쉬쓰(실드) 도체의 연결을 필요로 한다.
플레이트(Plate) 등에 의한 2012년 12월 4일자 미국 특허 제8,323,055호 및 글래드(Gladd) 등에 의한 2011년 1월 11일자 미국 특허 제7,868,251호는 실드 케이블의 내부 코어와 외부 쉬쓰를 전기적으로 연결하도록 구성된 커넥터를 구비하는 전기 케이블 조립체를 공개하고 있다. 커넥터는 외부 쉬쓰에 연결되는 암형 실드 및 상기 암형 실드와 교합하도록 구성된 수형 실드를 구비한다. 본 발명자에 의하면 자동차 환경에서 이들 형태의 커넥터가 겪는 기계적 충격 및 진동이 수형 실드와 암형 실드 사이에 찰과(fretting) 부식을 초래할 수 있음이 관측되었다.
따라서 찰과 부식을 겪지 않으면서 자동차의 충격 및 진동 프로파일을 견뎌낼 수 있는 실드형 전기 케이블 조립체가 요구된다.
상기 배경 항목에서 논의된 요지는 단지 배경 항목에서 언급되었다는 이유로 종래 기술로 간주되지 않아야 한다. 마찬가지로, 상기 배경 항목에서 언급되었거나 배경 항목의 요지와 연관된 문제는 종래 기술에서 이미 인지된 것으로 간주되지 않아야 한다. 배경 항목에서의 요지는 그 역시 발명이 될 수 있는 다른 접근법을 나타낼 뿐이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기 케이블 조립체가 제공된다. 전기 케이블 조립체는 전기 케이블의 길이에 걸쳐서 각각 연장되는 내부 코어와 주위 외부 쉬쓰를 갖는 전기 케이블을 구비한다. 전기 케이블 조립체는 폐쇄 단부에서 외부 쉬쓰에 연결되는 암형 외부 실드를 추가로 구비한다. 암형 외부 실드는 중심축 주위에 형성되는 개방 단부를 갖는다. 암형 외부 실드는 중심축에 대체로 수직한 개구축을 갖는 개구를 갖는다. 전기 케이블 조립체는 암형 외부 실드에 연결되도록 구성된 수형 외부 실드를 추가로 구비한다. 수형 외부 실드는 암형 외부 실드의 개방 단부 내에 끼워지도록 크기를 갖는다. 수형 외부 실드는, 암형 외부 실드의 내표면과 밀착 결합됨으로써 두 개의 실드 사이에 전기적 연결을 제공하도록 구성된 가요성 접점을 갖는다. 수형 외부 실드는, 개구와 정렬하여 개구 내로 스냅됨으로써 두 개의 실드 사이에 기계적 연결을 제공하고 확실한 보유 로킹 기능을 형성하도록 설계된 가요성 돌출부를 추가로 갖는다. 가요성 돌출부와 가요성 접점은 상호 거의 무관하게 암형 외부 실드와 상호작용하도록 상호 대체로 직교하는 축을 따라서 구부러진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 개구는 수형 외부 실드의 측벽 내의 대체로 원형인 구멍인 것을 특징으로 한다. 상기 가요성 돌출부는 상기 개구와 정렬하여 개구 내로 스냅되도록 설계된 대체로 원형인 볼록 범프(bump) 및 상기 볼록 범프가 그 위에 배치되는 가요성 고정 빔(fixed beam)을 구비한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 암형 외부 실드는 상호 대향하여 배치되는 한 쌍의 개구를 가지며, 상기 한 쌍의 개구는 공통 개구축을 공유한다. 수형 외부 실드는 마찬가지로 상기 한 쌍의 개구와 정렬하여 개구 내로 스냅되도록 설계된 한 쌍의 가요성 돌출부를 갖는다. 상기 수형 외부 실드는 상호 대향하여 배치되는 한 쌍의 가요성 접점을 갖는다. 가요성 돌출부와 가요성 접점은 상호 거의 무관하게 암형 외부 실드와 상호작용하도록 상호 대체로 직교하는 축을 따라서 구부러진다.
본 발명의 추가 특징 및 장점은, 첨부도면을 참조하여 단지 비제한적 예로서 제시되는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 하기 상세한 설명을 읽어보면 보다 명확하게 드러날 것이다.
이제 본 발명을 첨부도면을 참조하여 예시적으로 설명할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 전기 케이블 조립체의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 전기 케이블 조립체의 분해 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 도 1의 전기 케이블 조립체의 측단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 전기 케이블 조립체의 부분 분해 사시도이다.
여기에서는 두 개의 상호연결된 실드 사이의 상대 운동을 금지하도록 설계된 확실한 보유 로킹 기능을 구비하는 전기 케이블 조립체가 제공된다.
도 1 내지 도 3은 이하에서 조립체(10)로 지칭되는 전기 케이블 조립체(10)의 비제한적 예를 도시한다. 본 예에서의 조립체(10)는 자동차에서 고전압/고전류 용도에 사용하도록 설계되었다. 상기 조립체(10)는 유전체 재료로 형성된 내부 절연층(16)으로 둘러싸이는 도전성 내부 코어(14)를 갖는 전기 케이블(12)을 구비한다. 내부 코어(14)는 구리 또는 알루미늄과 같이 전도율이 비교적 높은 재질의 멀티 스트랜드로 형성된다. 내부 절연층(16)은 구리 또는 알루미늄과 같이 전도율이 비교적 높은 재질의 직조 스트랜드(woven strand)로 형성되는 도전성 외부 쉬쓰(18)로 둘러싸인다. 외부 쉬쓰(18) 자체는 유전체 재료로 형성된 외부 절연층(20)으로 둘러싸인다. 전기 케이블(12)은 일반적으로 동축 케이블 또는 실드형 케이블로 지칭될 수 있다. 실드형 전기 케이블을 제조하기 위해 사용되는 재료와 방법은 당업자에게 주지되어 있다.
상기 조립체(10)는 또한 이하에서 암형 실드(22)로 지칭되는 암형 외부 실드(22)를 구비한다. 암형 실드(22)는 중심축(A) 주위에 제1 개구(24)를 가지며 제1 개구는 전기 케이블(12)의 외부 쉬쓰(18)에 연결되어 폐쇄 단부(24)를 형성한다. 제1 개구(24)는 폐쇄 단부(24)를 형성하기 위해 외부 쉬쓰(18)에 압착된다. 도 3에 가장 잘 도시되어 있듯이, 조립체(10)는 또한, 암형 실드(22)를 전기 케이블(12)에 압착하기 전에 제1 개구(24)와 외부 쉬쓰(18) 사이에 배치되는 금속 페룰(ferrule)(26)을 구비할 수 있다. 페룰(26)은 암형 실드(22)와 전기 케이블(12) 사이의 기계적 및 전기적 연결을 개선하도록 구성된다. 암형 실드(22)는 중심축(A) 주위에 제2 개구(28)를 구비하며 제2 개구는 암형 실드(22)의 개방 단부(28)를 형성한다. 제2 개구(28)는 제1 개구(24)보다 대체로 크며, 따라서 암형 실드(22)는 대체로 종(bell)-형상인 것을 특징으로 할 수 있다. 암형 실드(22)는 이음매없는 실드를 형성하기 위해 딥드로 스탬핑(deep draw stamping) 공정을 사용하여 C425 구리 합금과 같은 금속 재료로 형성된다. 암형 실드(22)는 내식성을 향상시키기 위해 주석-기초 도금 등에 의해 도금될 수 있다. 도 2에 가장 잘 도시되어 있듯이, 암형 실드(22)는 암형 실드(22)의 대향 측벽(32)에 상호 대향하여 배치되는 한 쌍의 개구(30) 또는 구멍(30)을 갖는다. 한 쌍의 개구(30)는 암형 실드(22)의 중심축(A)에 대체로 수직한 개구축(B)을 공유한다. 본 예에서 개구(30)는 대체로 원형인 구멍인 것을 특징으로 한다.
조립체(10)는 이하에서 수형 실드(34)로 지칭되는 수형 외부 실드(34)를 추가로 구비한다. 수형 실드(34)는 암형 실드(22)에 연결되도록 구성되며, 암형 실드(22)의 개방 단부(28) 내에 꼭 맞게 끼워지도록 크기를 갖는다. 수형 실드(34)는 수형 실드(34)를 소정 형상으로 스탬핑 및 벤딩시킴으로써 C110 구리 합금과 같은 금속 재질의 시트로 형성된다. 수형 실드(34)는 또한, 내식성을 향상시키기 위해 주석-기초 도금 등에 의해 도금될 수 있다. 수형 실드(34)는, 암형 실드(22)의 내표면(38)과 밀착 결합 및 접촉하여 암형 실드(22)와 수형 실드(34) 사이에 전기적 연결을 제공하도록 구성된 다수의 가요성 접점(36)을 갖는다. 적어도 한 쌍의 가요성 접점이 수형 실드의 대향 측벽에 배치된다. 도 1 내지 도 3의 도시 각도로 인해, 대향 측벽에 있는 제2 가요성 접점은 볼 수 없다. 자유 단부(42)는 암형 실드(22)와 접촉하도록 구성된다. 당업자에게 주지되어 있는 다른 형태의 가요성 접점(36)이 대안적으로 사용될 수 있다. 가요성 접점(36)은 스탬핑 및 벤딩 공정 중에 형성될 수 있다.
도 3에 가장 잘 도시되어 있듯이, 수형 실드(34)는 또한 수형 실드(34)의 대향 측벽에 한 쌍의 가요성 돌출부(44)를 가지며, 이들 돌출부는 도 2에 가장 잘 도시되어 있듯이 가요성 접점(36)에 대해 대체로 직교한다. 가요성 돌출부(44)는 개구(30)와 정렬하고 개구 내로 스냅되어 암형 실드(22)와 수형 실드(34) 사이에 기계적 연결을 제공하도록 설계된다. 가요성 돌출부(44)와 개구(30) 사이의 이러한 기계적 연결은 적어도, 기계적 충격 또는 진동에 의해 초래되는 암형 실드(22)와 수형 실드(34) 사이의 미세한 움직임을 금지함으로써, 암형 실드(22)와 수형 실드(34) 사이에 찰과 부식이 발생할 가능성을 감소시키는 장점을 제공한다.
본 예에서의 가요성 돌출부(44)는 개구와 정렬하여 개구 내로 스냅되도록 설계되는 대체로 원형의 볼록 범프(46)를 구비한다. 볼록 범프(46)는 반구형 또는 부분 구형 형상을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 가요성 돌출부(44)는 또한, 그 위에 볼록 범프(46)가 배치되는 가요성 고정 빔(48)을 구비한다. 빔(48)은 스탬핑 공정 중에 빔(48)의 각 측부에서 수형 실드(34)의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있으며, 볼록 범프(46)는 역시 스탬핑 공정 중에 빔(48)의 일부를 엠보싱함으로써 형성될 수 있다.
수형 실드(34)는 암형 실드(22)의 개방 단부(28)에 의해 형성된 내부 공동(50) 내에 꼭 맞게 끼워지도록 크기를 갖는다. 가요성 돌출부(44)는 비굴곡(non-flexed) 상태에 있을 때 암형 실드(22)와 기계적으로 간섭하도록 크기를 갖는다. 임의의 특정 작동 이론에 규정됨이 없이, 수형 실드(34)가 암형 실드(22)의 공동(50)에 삽입될 때, 가요성 돌출부의 범프의 선단은 암형 실드(22)의 내표면과 접촉한다. 빔(48)은 볼록 범프(46)의 정점이 내표면(38)과 접촉할 때까지 내측으로 구부러진다. 수형 실드(34)가 암형 실드(22) 내로 더 삽입됨에 따라, 범프가 개구와 정렬되고 빔(48)은 외측으로 구부러져 범프를 개구 내로 스냅시킨다.
가요성 돌출부(44)는 축(B)을 따라서 구부러지고 가요성 접점(36)은 축(C)을 따라서 구부러진다. 축(B)과 축(C)은 상호 대체로 직교하며, 따라서 가요성 돌출부(44)는 가요성 접점(36)과 거의 무관하게 암형 실드(22)와 상호작용한다.
조립체(10)는 전기 케이블(12)의 내부 코어(14)에 연결되는 전기 단자(52)를 추가로 구비한다. 본 예에서 전기 단자(52)는 단자 인서트(54)를 갖는 암형 단자이다. 암형 단자는 수형 블레이드 단자(도시되지 않음)와 교합하도록 구성된다. 전기 단자(52)는 암형 실드(22) 및 수형 실드(34) 내에 봉입된다. 조립체의 대체 실시예는 당업자에게 주지되어 있는 다른 형태의 전기 단자를 사용할 수 있다.
조립체(10)는 또한, 이하에서 절연체(56)로 지칭되는 유전체 절연 부재(56)를 구비한다. 절연체(56)는 수형 실드(34) 내에 배치된다. 절연체(56)는 전기 단자(52)를 수형 실드(34)로부터 전기적으로 격리시키고 전기 단자(52)를 수형 실드(34) 내에 기계적으로 지지 및 고정하도록 구성된다. 절연체(56)는 가요성 돌출부(44)가 내측으로 구부러질 수 있게 하는 절취부(58)를 갖는다. 수형 실드(34)는 또한, 절연체(56)를 수형 실드(34) 내에 고정시키도록 구성되는 내측 돌출부(60)와 같은 특징부를 가질 수 있다.
조립체(10)는 또한, 전기 단자(52)용 교합 단자를 포함하는 다른 커넥터 보디(도시되지 않음)에 연결되도록 구성된 절연성 커넥터 보디(62)를 구비한다. 수형 실드(34)는, 커넥터 보디와 결합하고 수형 실드(34)를 커넥터 보디 내에 고정하도록 구성된 다수의 탭(tab)(64)을 갖는다. 수형 실드(34)는 또한, 수형 실드(34)와 커넥터 보디(62)의 도체 사이에 전기적 연결을 제공하도록 구성된 다수의 접점(66)을 갖는다.
도 1 내지 도 3에 도시된 전기 케이블 조립체(10)의 비제한적 예는 대체로 장방형 형상을 갖는 암형 실드(22)와 수형 실드(34) 및 고전압/고전류 용도에 사용될 멀티-스트랜드 케이블을 구비한다. 정방형 또는 원형 형상을 갖는 실드를 구비하는 조립체(10)의 다른 실시예가 상정됨을 알아야 한다. 대안적으로, 전기 케이블은 동축 케이블과 같이 단일의 솔리드 도체를 가질 수 있거나, 쌍축(twinaxial) 케이블과 같이 외부 쉬쓰(18) 내에 다수의 개별 절연된 도체를 가질 수 있으며, 아날로그 또는 데이터 통신 용도에 사용될 수도 있다. 여전히 대안적으로, 수형 실드(34)는 다른 전기 케이블(12)의 외부 쉬쓰(18)에 연결될 수도 있다.
이에 따라, 전기 케이블 조립체(10)가 제공된다. 전기 케이블 조립체(10)는 수형 실드(34), 및 실드형 전기 케이블(12)의 내부 코어(14)의 연결체에 걸쳐서 실드의 전기적 연속성을 유지하기 위해 실드형 전기 케이블(12)의 외부 쉬쓰(18)에 연결되도록 구성된 암형 실드(22)를 구비한다. 수형 실드(34)는, 암형 실드(22)와 수형 실드(34)를 기계적으로 상호 연결하기 위해 암형 실드(22)의 개구 내로 스냅되는 가요성 돌출부를 구비한다. 수형 실드(34)는 또한, 가요성 돌출부에 대체로 직교하여 배치되고 암형 실드(22)와 수형 실드(34) 사이에 전기적 연결을 제공하는 가요성 접점을 구비한다. 가요성 돌출부와 가요성 접점(36)의 위치가 직교하기 때문에, 가요성 돌출부에 의해 암형 실드(22) 및 수형 실드(34) 상에 가해지는 힘은 가요성 접점에 의해 암형 실드(22) 및 수형 실드(34) 상에 가해지는 힘과 거의 무관하다.
본 발명을 그 바람직한 실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명은 그것에 한정되도록 의도되지 않으며, 오히려 후술하는 청구범위에 나타난 정도로만 한정되도록 의도된다. 더욱이, 제1, 제2 등의 용어의 사용은 어떤 중요도의 순서를 나타내지 않으며, 오히려 제1, 제2 등의 용어는 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다. 또한, 관사 등의 용어의 사용은 수량의 제한을 나타내지 않으며, 오히려 인용된 항목이 적어도 하나 존재함을 나타낸다.

Claims (9)

  1. 전기 케이블 조립체(10)이며,
    전기 케이블(12)의 길이에 걸쳐서 각각 연장되는 내부 코어(14)와 주위 외부 쉬쓰(18)를 갖는 전기 케이블(12);
    폐쇄 단부(24)에서 상기 외부 쉬쓰(18)에 연결되는 암형 외부 실드(22)로서, 중심축(A) 주위에 형성되는 개방 단부(28)를 가지며, 중심축(A)에 대체로 수직한 개구축(B)을 갖는 개구(30)를 갖는 암형 외부 실드(22); 및
    상기 암형 외부 실드(22)에 연결되도록 구성되고, 암형 외부 실드(22)의 상기 개방 단부(28) 내에 끼워지도록 크기를 갖는 수형 외부 실드(34)를 포함하며,
    상기 수형 외부 실드(34)는, 암형 외부 실드(22)의 내표면(38)과 밀착 결합됨으로써 두 개의 실드(22, 34) 사이에 전기적 연결을 제공하도록 구성된 가요성 접점(36)을 가지며,
    상기 수형 외부 실드(34)는, 개구(30)와 정렬하여 개구 내로 스냅됨으로써 두 개의 실드(22, 34) 사이에 기계적 연결을 제공하도록 설계된 가요성 돌출부(44)를 가지며,
    상기 가요성 돌출부(44)와 상기 가요성 접점(36)은 상호 거의 무관하게 암형 외부 실드(22)와 상호작용하도록 상호 대체로 직교하는 축(B, C)을 따라서 구부러지는 전기 케이블 조립체(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 개구(30)는 수형 외부 실드(34)의 측벽(32) 내의 대체로 원형인 구멍인 것을 특징으로 하는 전기 케이블 조립체(10).
  3. 제2항에 있어서, 상기 가요성 돌출부(44)는 상기 개구(30)와 정렬하여 개구 내로 스냅되도록 설계된 대체로 원형인 볼록 범프(46)를 구비하는 전기 케이블 조립체(10).
  4. 제3항에 있어서, 상기 가요성 돌출부(44)는 볼록 범프(46)가 그 위에 배치되는 가요성 고정 빔(48)을 구비하는 전기 케이블 조립체(10).
  5. 제1항에 있어서, 상기 암형 외부 실드(22)는 상호 대향하여 배치되고 개구축(B)을 공유하는 한 쌍의 개구(30)를 가지며, 상기 수형 외부 실드(34)는 상기 한 쌍의 개구(30)와 정렬하여 개구 내로 스냅되도록 설계된 한 쌍의 가요성 돌출부(44)를 갖는 전기 케이블 조립체(10).
  6. 제5항에 있어서, 상기 수형 외부 실드(34)는 상호 대향하여 배치되는 한 쌍의 가요성 접점(36)을 갖는 전기 케이블 조립체(10).
  7. 제1항에 있어서, 상기 내부 코어(14)에 연결되는 전기 단자(52)를 추가로 포함하는 전기 케이블 조립체(10).
  8. 제7항에 있어서, 상기 전기 단자(52)와 수형 외부 실드(34) 사이에 배치되는 유전체 절연 부재(56)를 추가로 포함하는 전기 케이블 조립체(10).
  9. 제8항에 있어서, 두 개의 실드(22, 34)가 배치되는 커넥터 보디(62)를 추가로 포함하는 전기 케이블 조립체(10).
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