KR20160138570A

KR20160138570A - 전기 연결 장치 및 전기 접촉 장치

Info

Publication number: KR20160138570A
Application number: KR1020167030466A
Authority: KR
Inventors: 마르쿠스 이슬러
Original assignee: 젠썸 게엠베하
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2016-12-05
Also published as: US9876304B2; JP2017514272A; CN106165205B; CN106165205A; DE112015001748A5; WO2015154740A1; US20170033489A1; KR101839852B1

Abstract

본 발명은, 제1 접촉 영역(21)과 이 제1 접촉 영역으로부터 이격된 제2 접촉 영역(22)을 포함하여, 적어도 하나의 제1 전기 부품(51)과 적어도 하나의 제2 전기 부품(52, 53) 간의 전기 접점을 형성하기 위한 접촉 장치(2)에 관한 것이다.

Description

전기 연결 장치 및 전기 접촉 장치{ELECTRICAL CONNECTING DEVICE AND ELECTRICAL CONTACTING DEVICE}

본 발명은, 청구항 제1항의 전제부에 따르는 전기 접촉 장치, 그리고 이 전기 접촉 장치를 구비하여 구성되고 청구항 제6항의 전제부에 따르는 연결 장치(1)에 관한 것이다.

높은 전류 부하 용량, 확실한 접촉, 간단한 조립 및 낮은 생산 비용이 최대한 동시에 제공되도록 복수의 전기 부품을 서로 연결하는 점은 어렵다.

본 발명의 과제는 배경기술에 따른 문제의 해결에 기여하는 것에 있다.

상기 문제의 해결을 위해, 특허청구범위 및 하기 기재내용에 따라서 연결 장치 및 접촉 장치가 제안된다.

하기에서는 본 발명의 상세 내용이 설명된다. 대응하는 실시예들은 발명의 이해를 위한 것이다. 그러나 상기 실시예들은 예시의 특성만을 갖는다. 자명한 사실로서, 독립 청구항들을 통해 정의되는 발명의 범위에서, 기재된 개별 특징들 또는 다수의 특징은 생략되거나, 변형되거나, 보충될 수도 있다. 또한, 서로 다른 실시형태들의 특징들은 자명한 사실로서 서로 조합될 수도 있다. 중요한 점은, 본 발명의 개념이 실질적으로 구현된다는 점에 있다. 하나의 특징이 적어도 부분적으로 충족된다고 하면, 이는, 상기 특징이 완전한 것이거나, 또는 실질적으로 완전하게 충족된다는 점도 포함한다. 이 경우, "실질적으로"란, 특히 구현이 식별할 수 있는 정도로 원하는 이용의 달성을 허용한다는 점을 의미한다. 이는, 특히 상응하는 특징이 50% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 99% 이상까지 충족된다는 점을 의미한다. 최소량이 명시되어 있다면, 자명한 사실로서 상기 최소량을 상회하는 양 역시도 이용될 수 있다. 어느 한 부품의 개수가 '적어도 하나'로 명시되어 있다면, 이는 특히 2개, 3개 또는 기타 복수의 부품을 포함하는 실시형태들 역시도 포함한다. 객체에 대해 기재된 사항은 또 다른 동일한 유형의 모든 객체의 대부분 또는 그 전체에도 적용될 수 있다. 별도의 사항이 명시되어 있지 않은 점에 한해, 간격은 간격 자체의 경계점들도 함께 포함한다. 하기에서 독일어의 부정 관사인 "Ein/e/s"에 해당하는 "하나"는 "단 하나의" 또는 "적어도 하나의"도 의미할 수 있다. 하기 설명은 하기 도면들과 관련하여 기재된다.

도 1은 캐리어(3) 내에 복수의 접촉 장치(2)를 포함하는 전기 연결 장치(1)를 도시한 사시도이다.
도 2는 캐리어(3)를 이용한 접촉 장치(2)의 고정 방식을 도시한 상세 사시도이다.

본 발명은 하기 부품들 중 적어도 하나를 포함한다. 부품들 중 적어도 하나는 본원에서 적합한 것으로서 실현되는 특성들 중 하나 또는 복수 개를 포함한다.

본 발명에 따라서 연결 장치(1)가 제공된다. 연결 장치(1)는 2개 또는 그 이상의 전기 부품을 서로 연결한다. 연결 장치는 바람직하게는 제2 유형의 하나 또는 복수의 전기 부품과 제1 유형의 하나 또는 복수의 전기 부품을 연결한다. 바람직하게 연결 장치(1)는 다수의 단위 셀 또는 제2 그룹의 전기 전도체들과 다수의 전기 전도체 또는 센서를 연결한다. 연결 장치는 바람직하게는 적어도 하나의 캐리어(3) 및/또는 적어도 하나의 접촉 장치(2)를 포함한다. 바람직하게 연결 장치(1)는, 하나 또는 복수의 열에 연이어 배치되는 복수의 접촉 장치(2)를 포함한다. 연결 장치는 바람직하게는 예컨대 플레이트와 같은 편편한 장방형 형태를 갖는다. 연결 장치(1)는 예컨대 차량 배터리의 커버일 수 있다.

접촉 장치(2)는 제1 전기 부품(51)과 제2 전기 부품(52) 간의 전기 접점을 형성한다. 접촉 장치는 적어도 부분적으로 전기 전도성 재료, 예컨대 금속, 예컨대 알루미늄 또는 구리로 구성된다. 접촉 장치(2)는, 예컨대 박판으로 천공된다. 접촉 장치는 캐리어(3) 내에서 적어도 제1 유격 방향(z)(play direction)으로 이동 가능하게 지지된다. 접촉 장치(2)는 캐리어(3) 내에서 적어도 제2 방향(y)으로 안내되는 방식으로 지지되거나 고정된다. 접촉 장치는 변위 방향(x)을 따르는 이동을 통해 캐리어(3) 내 자체의 최종 조립 위치 내로 삽입될 수 있다. 접촉 장치(2)는 예컨대 스탬핑 또는 딥드로잉을 통해 프로파일링 된다. 바람직하게 접촉 장치(2)는 자력 지지형(self-supporting)이며, 다시 말하면 가요성 부품이 아니다. 또한, 접촉 장치는 하나 또는 복수의 접촉 영역(21, 22), 또는 이 접촉 영역(21, 22)들 사이의 하나 또는 복수의 전이 영역(23)을 포함한다.

캐리어(3)는 바람직하게는 프레임으로서 형성되어 적어도 하나의 접촉 장치(2)를 지지한다. 캐리어는 적어도 하나의 접촉 장치(2)에서 바람직하게는 하나 또는 다수의 방향으로 이동 범위(range of motion)를 고정하거나 안내하거나 범위 한정한다. 바람직하게 적어도 하나의 접촉 장치(2)는 3개의 치수 중 하나의 치수에서 다른 두 치수에서보다 분명하게 더 큰 유격을 갖는다. 캐리어(3)는 바람직하게는 사출 성형 부품으로서 실현된다. 캐리어는 바람직하게는 적어도 부분적으로 플라스틱(예: 폴리프로필렌), 전기 비전도성 재료 및/또는 세라믹으로 구성된다. 캐리어(3)는 바람직하게는 복수의 접촉 장치(2)를 지지한다. 바람직하게 복수의 접촉 장치(2)는 하나, 2개, 3개 또는 그 이상의 열에 서로 나란히 배치된다. 캐리어(3)는 배선 하니스(wiring harness)의 케이블들 또는 와이어들을 지지하고 고정하며 정렬한다. 바람직하게 캐리어(3)는 가이드 장치(4), 제한기(5)(limiter) 및/또는 파지 장치(6)(catching device)를 포함한다.

가이드 장치(4)는, 적어도 하나의 접촉 장치(2)가 자체의 최종 조립 위치 내로 삽입되는 동안, 상기 적어도 하나의 접촉 장치를 안내한다. 가이드 장치(4)는 적은 유격 및 적은 공차로 X 축을 따라서 확정된 Y 위치를 따라서 확실한 이동 및 변위를 허용한다. 가이드 장치는 접촉 장치(2) 상에 좁게 안착되는 캐리어(3)의 벽부들을 통해 형성되며, 이 벽부들은 바람직하게는 변위 방향에 대해 평행하게, 그리고 유격 방향에 대해 평행하게 연장된다. 가이드 장치(4)는, 유격 방향(z)에 상대적으로 수직으로 배향되는 적어도 제1 방향(y)에서의 기계적 하중으로부터 전기 접점 또는 이를 위해 제공된 전기 연결 장치 및/또는 용접 접점의 하중을 완화한다.

제한기(5)는 바람직하게는 캐리어(3)와 일체형으로 구성된다. 제한기는, 캐리어(3) 내에서 접촉 장치의 부동식 지지(floating bearing)를 가능하게 하기 위해, 유격 방향(z)으로 접촉 장치(2)의 유격을 범위 한정한다. 캐리어(3)는 적어도 하나의 가이드 장치(4)와 함께 하나의 그루브를 형성하며, 이 그루브 내로 접촉 장치(2)가 삽입될 수 있다. 바람직하게 적어도 하나의 제한기(5)는 접촉 장치(2)의 상부 및 그 하부에서 (유격 방향에 상대적으로) 최종 조립 위치에 제공된다. 제한기(5)는 바람직하게는 돌출부, 설부(tongue) 또는 로드(rod)를 통해 형성되고 바람직하게는 캐리어(3)와 동일한 재료로 구성된다. 제한기는 바람직하게는 삽입 방향에 상대적으로 접촉 장치보다 더 짧으며, 바람직하게는 접촉 장치의 삽입되는 섹션보다도 더 짧다. 바람직하게는, 접촉 장치(2)의 상부에 위치하는 적어도 하나의 제한기(5)는 [유격 방향(z)을 따라서 관찰할 때] 접촉 장치의 하부에 위치하는 제한기와 중첩 영역을 갖지 않는다(주조 공정의 단순화). z 방향의 유격은 바람직하게는 0.5㎜와 5㎜ 사이, 바람직하게는 1㎜와 2㎜ 사이이다.

파지 장치(6)는, 접촉 장치(2)가 캐리어(3) 내의 최종 조립 위치 내로 삽입된 후에, 상기 접촉 장치를 파지하며, 다시 말하면 접촉 장치가 상기 위치에서 의도하지 않게 제거되는 점을 방지한다. 파지 장치(6)는 예컨대 파지 장치(6) 및/또는 접촉 장치(2)의 스프링 탄지를 통해 유격 방향(z)으로의 유격을 허용한다. 파지 장치는 필요한 경우 예컨대 한편으로 접촉 장치(2) 및/또는 파지 장치(6)와 다른 한편으로는 캐리어(3) 및/또는 파지 장치(6) 간에 상대적인 변위성을 허용하는 것을 통해 나머지 방향들(x, y)로의 (상대적으로 더 적은) 유격도 허용한다. 파지 장치(6)는 적어도 부분적으로 접촉 장치(2) 상에 배치될 수 있다. 파지 장치는 바람직하게는 적어도 부분적으로 캐리어(3) 상에 배치된다. 파지 장치(6)는, 유격 방향(z)에 상대적으로 수직으로 배향되는 적어도 제2 방향(x)에서의 기계적 하중으로부터 전기 접점 또는 이를 위해 제공된 전기 장치 및/또는 용접 접점의 하중을 완화한다. 파지 장치(6)는 적어도 하나의 래칭 장치(6a) 및/또는 하나의 상대 부재(6b)를 포함한다.

래칭 장치(6a)는 바람직하게는 캐리어(3) 상에 배치된다. 래칭 장치는, 바람직하게는, 접촉 장치(2)가 자체의 최종 조립 위치로 삽입될 때, 래칭 장치(6a)가 접촉 장치(2) 상의 대응하는 상대 부재(6b) 내로 맞물림으로써 래칭 장치(6a)가 맞물려 고정되게 하기 위해, 스프링 장치(8)를 구비한다. 바람직하게 래칭 장치(6a)는 적어도 부분적으로 캐리어(3)와 동일한 재료로 구성된다. 래칭 장치는 바람직하게 접촉 장치(2)의 삽입을 통해 예압된다. 래칭 장치(6a)는 바람직하게는 편편하게, 그리고 캐리어 평면에 대해 평행하게 정렬된다. 래칭 장치는 바람직하게는 캐리어(3)와 일체형으로 구성되고 바람직하게는 예컨대 록킹 러그(locking lug)의 형태로 상승부(raised portion)를 포함한다. 래칭 장치(6a)는, 상대 부재(미도시)를 수용할 수 있도록 하기 위해 함몰부(미도시)(depression)를 포함한다.

제1 접촉 영역(21)은, 접촉 장치(2)가 제1 전기 부품(51)과 전기 연결되는 접촉 장치(2)의 영역이다. 제1 접촉 영역은 바람직하게는 적어도 부분적으로 평평하게, 또는 편편하게 구성되며, 바람직하게는 평면으로 구성된다. 제1 접촉 영역(21)은 바람직하게는 금속, 특히 구리 또는 알루미늄으로 구성된다. 제1 접촉 영역은 접촉면(24), 융기부(24a)(elevation), 함몰부(24b), 및/또는 용접 접근부(7)(welding access)를 포함한다. 용접 접근부(7)는, 용접 공구를 위해 파지되고 덮인 측에서부터 접촉 영역(21, 22)으로 향하는 접근을 허용하고 리세스의 형태를 갖는다. 용접 접근부는 용접 구역(31) 또는 접촉점(30)을 포함한다.

제2 접촉 영역(22)은, 접촉 장치(2)가 추가 전기 부품(52, 53)과 전기 연결되는 접촉 장치(2)의 영역이다. 제2 접촉 영역은 바람직하게는 적어도 부분적으로 평평하게, 편편하게, 그리고/또는 평면으로 구성된다. 제2 접촉 영역(2)은 바람직하게는 제1 접촉 영역(21)과 동일한 재료로, 바람직하게는 일체형으로 구성된다. 제2 접촉 영역은 접촉점(30) 또는 용접 구역(32)을 포함한다.

전이 영역(23)은 제2 접촉 영역(22)과 제1 접촉 영역(21)을 연결한다. 전이 영역은 바람직하게는 자력 지지형 부품으로서 실현되며, 다시 말하면 가요성이 아니다. 바람직하게 전이 영역(23)은, 제2 접촉 영역(22)에 상대적으로 제1 접촉 영역(21)의 자동 가역적 편향(automatically reversible deflection)을 가능하게 하기 위해, 탄성이다. 전이 영역(23)은, 제2 접촉 영역(22)에 상대적으로 제1 접촉 영역(21)의 자동 비복귀형 편향(automatically non-returned deflection)을 가능하게 하고 이 변경된 위치에서 영구적으로, 다시 말하면 시간제한 없이 제1 접촉 영역(21)을 파지하기 위해, 바람직하게는 영구적으로 변형될 수 있다. 바람직하게 전이 영역(23)은 적어도 일부 섹션에서 평면이며, 그리고 바람직하게는 동일한 입사각으로, 바람직하게는 서로 반대되는 회전 방향으로 제1 접촉 영역(21)에 대해, 그리고/또는 제2 접촉 영역(22)에 대해, 바람직하게는 두 접촉 영역 모두에 대해 각을 이룬다. 전이 영역(23)은 바람직하게는 적어도 일부 섹션에서 만곡되며, 이와 동시에 1회 또는 수회 굽힘 반경(bend radius)을 가지며, 바람직하게는 서로 반대되는 방향(미도시)을 갖는 적어도 2개의 곡률을 갖는다. 전이 영역은 두 접촉 영역(21, 22) 간의 상대 이동, 또는 접촉된 부품들의 공차 차이를 가역적으로, 또는 비가역적으로 보상한다.

접촉면(24)은, 예컨대 가이드 장치(4) 및/또는 제한기(5)를 이용하여 가장자리 영역들에서 측면 파지를 가능하게 하기 위해, 바람직하게는 접촉 영역(21, 22)의 적어도 하나의 가장자리로부터, 바람직하게는 모든 가장자리로부터 이격되어 있다. 접촉면은 바람직하게는 평면이며, 바람직하게는 용접 구역(31, 32)보다 더 크다. 접촉면(24)은 바람직하게는 가장자리들과 다른 높이 레벨에, 예컨대 융기부(24a) 및/또는 함몰부(24b) 상에 배치된다. 이와 같은 접촉 영역(21, 22)의 프로파일링은 접촉 영역의 상대적으로 더 높은 강성을 실현한다. 접촉면(24)은 바람직하게는 접촉 영역(21, 22)으로부터 스탬핑 또는 딥드로잉을 통해 형성된다. 접촉면은 자체의 가장자리와 함께 원뿔대, 평탄화된 각뿔 또는 홈통 형태(trough form)를 형성한다. 융기부(24a) 및/또는 함몰부(24b)는 래칭 장치(6a)에서 상대 부재(6b)로서 이용될 수 있으면서, 접촉 장치(2)의 정확한 포지셔닝을 가능하게 할 수 있다.

접촉점(30)은 접촉면(24) 및/또는 접촉 영역(21, 22) 상에 제공된다. 여기서 추가 전기 부품(51, 52, 53)과 접촉 장치(2)의 접촉이 제공된다. 접촉점(30)은 바람직하게는 초음파, 레이저 또는 전류로 용접된다. 접촉점은 추가 옵션으로서 전도성으로 접착된다. 접촉점(30)은, 전기 부품(51, 52, 53)의 포지셔닝을 최대한 간소화하기 위해, 적어도 2개의 방향으로 접촉면(24) 및/또는 접촉 영역(21, 22)보다 더 작다. 접촉점은, 적어도 하나의 방향으로, 접촉면(21) 또는 접촉 영역(21, 22)의 치수의 최대 80%, 바람직하게는 최대 60%에 각각 해당하는 치수를 갖는다. 그 결과, 용접 영역은 포지셔닝 임무에서 배제된다. 접촉점(30)은 용접 구역(31, 32)들을 통해 실현된다.

바람직하게 제1 유형의 전기 부품(51)들의 그룹은 다른 유형의 전기 부품(52)들의 그룹과 전기 연결된다. 바람직하게, 연결 장치(1)는 추가 유형의 적어도 하나의 부품(53)에 대한 전기 연결을 제공한다. 바람직하게 제2 유형의 부품(52)들 및 제3 유형의 부품(53)들은 동일한 유형의 접촉 장치(2)들에 의해 접촉된다(구조 간소화 및 부품 유형들의 개수 감소).

제1 유형의 전기 부품(51)들은 예컨대 전기 소모 장치, 충전 유닛 또는 그 접점 극들(contacting pole), 전기 제어 장치 또는 그 접속 접점들, 접촉 케이블 등이다. 제2 유형의 부품(52)들은 예컨대 배터리의 단위 셀들, 펠티어 소자들, PTC 히터 모듈, 제벡(Seebeck) 소자들, LED 램프들, 디스플레이 패널들, 캐소드 등이다. 제3 유형의 부품(53)들은 예컨대 제2 유형의 부품들을 위한 제어 센서들, 제벡 소자들처럼 제2 유형의 부품들과 반대로 작동되는 기능 소자들, 애노드, 또는 펠티어 소자들, 제2 유형의 부품들을 위한 댐퍼들(예: 모터들을 위한 진동 보상기들) 또는 이들을 위한 조정 또는 제어 장치들이다.

전기 부품은 특히 하기 사항을 의미한다.

- 케이블, 와이어, 접촉 박판, 전극, 연선(stranded wire) 등과 같은 전기 전도체,

- 백열등, 전기 모터, 충전이 필요한 에너지 저장 장치, 가열 장치 등과 같은 전기 부하 장치,

- 발전기, 전기 화학 전압원과 같은 충전형 에너지 저장 장치, 축전지 등과 같은 전기 전원.

동일한 유형의 전기 부품들은, 자체의 기능 및/또는 작용이 동일하거나 유사한 다수의 부품을 의미한다. 바람직하게 부품들 자체의 작동 원리 및 구조 유형 역시도 동일하거나 유사하다.

본원의 연결 장치는, 바람직하게는 차량에서 다이나모(dynamo) 및/또는 복수의 전기 부하 장치와 차량 배터리의 복수의 단위 셀을 연결하기 위해 이용될 수 있다. 접촉에 이용되는 케이블은 바람직하게는 캐리어(3) 내/상에서 안내되거나 캐리어에 삽입된다.

1: 연결 장치
2: 접촉 장치
3: 캐리어
4: 가이드 장치
5: 제한기
6: 파지 장치
6a: 래칭 장치
6b: 상대 부재
7: 용접 접근부
8: 스프링 장치
21, 22: 접촉 영역
23: 전이 영역
24: 접촉면
24a: 융기부
24b: 함몰부
30: 접촉점
31, 32: 용접 구역
51, 52, 53: 부품
(x): 변위 방향
(y): 제2 방향
(z): 제1 유격 방향

Claims

적어도 하나의 제1 전기 부품(51)과 적어도 하나의 제2 전기 부품(52, 53) 간의 전기 접점을 형성하기 위한 접촉 장치(2)에 있어서,
- 제1 접촉 영역(21)과,
- 이 제1 접촉 영역으로부터 이격된 제2 접촉 영역(22)을 포함하는
것을 특징으로 하는 접촉 장치(2).
제1항에 있어서, 상기 제1 접촉 영역(21)은 상기 제2 접촉 영역(22)에 상대적으로 자체의 위치에서 자력 지지 방식으로 파지되는 것을 특징으로 하는 접촉 장치(2).
제2항에 있어서, 상기 제1 접촉 영역(21)은 상기 제2 접촉 영역(22)에 상대적으로 적어도 유격 방향(z)으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 접촉 장치(2).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 접촉 영역(21)은 제1 평면 상에 위치하고, 상기 제2 접촉 영역(22)은 제2 평면 상에 위치하며, 상기 제1 및 상기 제2 평면은 상기 유격 방향(z)과 관련하여 서로 상이한 높이에 위치하고, 그리고/또는 상기 제1 및 상기 제2 평면은 서로 상대적으로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 접촉 장치(2).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 상기 제2 접촉 영역(21, 22)은 적어도 부분적으로 서로 중첩되며[유격 방향(z)에서 본 상면도의 경우], 상기 제1 접촉 영역(21)과 상기 제2 접촉 영역(22)을 서로 연결하는 전이 영역(23)은 적어도 총 150°만큼 상기 접촉 장치(2)의 방향 전환을 표현하는 것인 것을 특징으로 하는 접촉 장치(2).
적어도 하나의 접촉 장치(2)와 적어도 하나의 캐리어(3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 연결 장치(1).
제6항에 있어서, 상기 접촉 장치(2)는 적어도 유격 방향(z)으로 유격을 가지면서 상기 캐리어(3) 상에서, 또는 내에서 이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 전기 연결 장치(1).
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 연결 장치(1)는, 하나 또는 복수의 제2 부품(52, 53)의 적어도 2개의 접촉점(30)과 하나 또는 복수의 제1 부품(51)을 연결하는 적어도 2개의 접촉 장치(2)를 포함하고, 상기 두 접촉점(30) 각각은 상기 두 접촉 장치(2) 각각에 할당되고, 상기 두 접촉점(30)은 서로 동일한 유형의 접촉 영역(21, 22)들에 할당되며, 상기 두 접촉점(30)은 상기 유격 방향(z)과 관련하여 공차의 보상을 위해 서로 상이한 레벨 상에 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기 연결 장치(1).