KR20170013392A - 차폐형 전기 커넥터 및 그 제조 방법 - Google Patents

차폐형 전기 커넥터 및 그 제조 방법 Download PDF

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델피 인터내셔널 오퍼레이션즈 룩셈부르크 에스.에이 알.엘.
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Abstract

본 발명은 자동차용 차폐형 커넥터에 관한 것이다. 커넥터는 하나 이상의 케이싱 차폐 요소(26)를 포함한다. 차폐 요소(26)는 차폐 요소(26)와 일체인 복수의 탄성 탭(36)이 제공되는 케이블 출구 부분(34)을 구비한다. 탭(36)은 케이블의 차폐 편조에 압착되는 페룰(24)과 전기적으로 접촉하는 접촉 영역을 구비한다. 접촉 영역은 착탈 가능한 클램핑 링에 의해 차폐 편조에 대해 가압 유지된다.

Description

차폐형 전기 커넥터 및 그 제조 방법{SHIELDED ELECTRICAL CONNECTOR AND PRODUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 전자기 차폐형 전기 커넥터에 관한 것이다. 많은 적용예에서, 특히 예를 들어 충전식 전기차 또는 하이브리드 자동차용 전력 커넥터의 분야에서, 케이블 및 전기 접속구는 전자기적으로 차폐되어야 한다.
실제로, 이들 적용예에 관련되는 전력으로 인해, 케이블 및 커넥터의 차폐는 간섭을 피하기 위해서 필수적이다. 따라서 이들 적용예에 관련된 케이블 다발에서 특히 이들 다발에 존재하는 커넥터에서 지속적인 차폐를 보장하는 것은 중요하다.
이 목적을 위해서 다양한 해결책이 개발되었다. 예를 들어 문헌 WO 2011/124562 A1에 기재되어 있듯이, 차폐 편조(braid)가 제공된 전기 케이블에 전기적으로 연결되는 접점을 수용하는 하나 이상의 공동을 갖는 전기 절연성 내부 케이싱을 포함하는 자동차용 차폐형 커넥터가 창안되었다. 전기 전도성이며 케이블 출구 부분을 갖는 하나 이상의 케이싱 차폐 요소가 케이싱 내부 주위에 적어도 부분적으로 배치된다. 이 형태의 커넥터는 기술적 요구를 충족시킬 수 있지만 수리가 어려울 수 있다.
따라서, 이러한 커넥터는 요구되는 품질 기준을 충족하고 케이블의 일체의 잠재적 수리를 가능하게 하면서 효과적으로 저렴하게 제조되어야 한다.
케이블의 차폐 편조와 그 위에 장착된 커넥터의 케이싱의 차폐 요소 사이의 전기 접속의 품질뿐 아니라, 이 차폐 요소의 케이블 출구 부분의 견고성은 이와 관련하여 특히 중요하다. 실제로, 커넥터 출구에서의 케이블은 강한 응력 및 진동을 받을 수 있다.
본 발명의 목적은 상기 요구를 적어도 부분적으로 충족시키는 차폐형 커넥터를 제조하는 것이다.
이 목적은 하나 이상의 탄성 탭이 착탈 가능한(removable) 클램핑 링에 의해 차폐 편조에 대해 가압 유지되는 접촉 영역을 갖는 전술한 형태의 커넥터에 의해 달성된다(이 문헌에서 "착탈 가능"하다는 것은 탭(들) 상의 위치에 대한 것인 바, 즉 클램핑 링은 탭(들)을 적어도 부분적으로 덮는 그 위치로부터 제거될 수 있지만, 케이블로부터 완전히 또는 쉽게 제거될 수 없다).
따라서, 탭의 탄성은 케이싱 차폐 요소의 기계적 파괴 및 케이싱 차폐 요소와 차폐 편조 사이의 전기적 연속성의 중단을 방지하는 한편 커넥터 출구에서 케이블의 움직임을 수용할 수 있다. 이 구성은 케이싱 차폐 요소와 케이블 사이의 연결을 탄력적으로 만들며, 따라서 케이싱 차폐 요소를 과도한 응력으로부터 해방시킨다.
또한, 클램핑 링은 탄성 탭을 차폐 편조와 접촉 상태로 유지시킬 수 있다. 클램핑 링 역시 착탈 가능하다는 사실은 케이싱 차폐 요소와 차폐 편조 사이의 연결을 쉽게 해제 가능하게 만들며, 따라서 커넥터의 다른 요소를 교체할 필요 없이 케이블만 보다 쉽게 수리할 수 있게 한다.
이 커넥터는 개별적으로 또는 조합적으로 고려되는 하기 특징부 중 임의의 것을 포함할 수 있다:
- 클램핑 링과 접촉하는 시일을 케이블 주위에 포함하며; 이 경우에 클램핑 링은 시일이 그것에 대해 압축될 수 있는 정지부 또는 표면을 형성한다;
- 차폐 편조에 압착(crimp)되고 클램핑 링에 의해 탄성 탭이 가압되는 외부 페룰(ferrule)을 포함하며; 이 경우에 차폐 요소와 차폐 편조 사이의 전기 접속은 탭이 강성 요소와 접촉하는 사실에 의해 보강된다;
- 차폐 편조 주위에 배치되고 차폐 편조가 그 위로 절첩되는 내부 페룰을 포함하며; 이 구성은 외부 페룰의 압착을 보장할 수 있고 케이블 상의 외부 페룰의 개선된 유지뿐 아니라 상기 편조가 그 사이에 샌드위치되는 차폐 편조와 강성 페룰 사이의 최적화된 전기 접속을 보장할 수 있다.
다른 양태에 따르면, 본 발명은 자동차용 차폐형 커넥터를 조립하기 위한 방법으로서,
- 차폐 편조가 제공된 전기 케이블을 제공하는 단계,
- 전기 케이블의 단부 중 하나의 단부 근처에서 차폐 편조의 일부를 벗겨내는 단계,
- 차폐 편조의 벗겨진 부분의 근처에 위치하는 전기 케이블의 단부에 하나 이상의 접점을 고정하는 단계,
- 상기 접점을 전기 절연성 내부 케이싱에 삽입하는 단계, 및
- 전기 전도성인 하나 이상의 케이싱 차폐 요소를 내부 케이싱 상에 배치하는 단계로서, 이 차폐 요소는 케이블 출구 부분을 포함하는, 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
케이블 출구 부분에는 차폐 요소와 일체인 하나 이상의 탄성 탭이 제공되며, 상기 탭은 차폐 편조의 벗겨진 부분과 나란히 연장된다. 착탈 가능한 클램핑 링은 이후 차폐 편조의 벗겨진 부분 위에서 탭 위족에서 복귀될 수 있다.
이 방법은 케이블, 및 케이블 상에서만 커넥터에서의 차폐의 연속성을 보장할 수 있게 하는 요소의 준비를 가능하게 한다. 차폐 기능과 관련된, 커넥터의 잔여부에 조립되어야 하는 요소가 전혀 존재하지 않는다.
이 방법은 또한 개별적으로 또는 조합적으로 고려되는 하기 특징부 중 임의의 것을 포함할 수 있다:
- 외부 페룰은 차폐 편조의 벗겨진 부분에서 케이블에 압착되고, 클램핑 링은 탭을 외부 페룰에 대해 가압하며,
- 내부 페룰은 차폐 편조의 벗겨진 부분 위로 케이블 상에 배치되고, 이후 차폐 편조는 외부 페룰이 내부 페룰에 압착되기 전에 내부 페룰 위로 되접히며,
- 시일이 케이블 주위에서 클램핑 링에 대해 배치된다.
본 발명의 추가 특징 및 장점은 하기 상세한 설명을 숙독하고 첨부도면을 검토함으로써 명확해질 것이다.
- 도 1은 본 발명에 따른 커넥터의 실시예의 개략 분해 사시도이다.
- 도 2는 도 1의 커넥터의 차폐의 개략 사시도이다.
- 도 3은 커넥터의 차폐 요소와 케이블의 차폐 편조 사이의 연결의 상세를 도시하는 개략 단면 사시도이다.
- 도 4a 및 도 4b는 두 개의 상이한 페룰 직경에 있어서 케이블의 벗겨진 단부에서의 외부 페룰의 압착을 개략적으로 도시한다.
- 도 5의 (a) 내지 도 5의 (g)는 본 발명에 따른 조립 방법의 일련의 단계를 도시한다.
본 발명에 따른 커넥터의 예시적 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 이 예에 따르면, 커넥터(1)는 이하를 포함한다:
- 계면 커플링(2) 및 배선(wired) 커플링(4)(둘 다 엘라스토머 재료로 제조됨),
- 내부 케이싱(6), 외부 케이싱(8), 계면 커플링(2) 유지 장치(10), 두 개의 압축 절반-셸(12), 커버(14), 연결 보장 장치(16)["CPA" 또는 연결 위치설정 보장(Connection Positioning Assurance)], 이차 로킹 장치(18), 및 스페이서(20)(모두 전기 절연성 플라스틱 재료로 성형됨),
- 내부 페룰(22), 외부 페룰(24), 및 케이싱 차폐 요소(26)(모두 금속으로 제조됨).
커넥터(1)는 또한 케이블(30)에 전기적으로 연결되는 접점(28)을 포함한다(도 5의 (d) 참조).
도 2는 내부 페룰(22)과 외부 페룰(24)이 케이싱 차폐 요소(26)와 더불어 어떻게 배치되는지를 보다 구체적으로 도시한다. 본 예에 따라서 두 개가 존재하는 케이싱 차폐 요소(26)는 예를 들어 금속 시트를 스탬핑하고 절단함으로써 제조된다. 이들 차폐 요소는 연결 계면을 향한 개방 단부(32)와 케이블 출구 부분(34)을 포함하는 대향 단부 사이에서 종축(A)을 따라 연장되는 케이지를 형성하기 위해 상호 포개진다.
이 케이블 출구 부분(34)은 종축(A)에 대해 대칭적인 실질적으로 튜브형 형태를 갖는다. 이 부분은 케이싱 차폐 요소(26)와 일체적인 복수의 탭(36) 또는 탄성 블레이드를 포함한다. 예를 들어, 이들 탭(36) 열 개가 종축(A) 주위에 균일하게 분포된다. 그러나, 탭은 케이블 출구 부분(34)에서 케이싱 차폐 요소(26)에 일체의 압착 작업이 수행됨이 없이 외부 페룰(24) 상에 놓이는 것을 알아야 한다. 따라서 이것은 케이싱 차폐 요소(26)에 가해지는 응력의 레벨을 실질적으로 제한한다. 이것은 또한 수동 조립을 가능하게 하고 수리 작업을 촉진한다.
도 3에 더 상세히 도시되어 있듯이, 각각의 탭(36)은 만곡된 형태를 갖는다. 즉, 각각의 탭(36)은 그것이 연결되는 케이싱 차폐 요소(26)로부터 피크(38)까지 연장될수록 종축(A)으로부터 점차 멀어진다. 이후, 이 피크(38)로부터 그 자유 단부(40) 방향으로 나가면, 탭은 다시 종축을 향해서 더 가깝게 이동한다. 탭(36)의 자유 단부에서 그려지는 원의 직경은, 응력을 받지 않는 경우, 외부 페룰(24)의 외경보다 작다. 따라서, 탭(36)의 자유 단부(40)는, 외부 페룰이 케이블 출구 부분(34)에 수용될 때 외부 페룰(24)의 외표면(42) 상에 놓이고 외부 페룰의 외표면 상에 접촉력을 가하는 접촉 영역을 형성한다.
내부 페룰(22)은 외부 페룰(24)의 내경보다 작은 외경을 갖는다. 따라서, 내부 페룰(22)은 케이블(30)에 대해 차폐 편조(44)의 벗겨진 부분(48) 위쪽에 배치된다. 따라서 차폐 편조(44)는 내부 페룰(22)의 내면(46)과 접촉한다. 차폐 편조(44)는 또한 내부 페룰(22)의 외표면(50)과 접촉하기 위해 그 자체 위로 절첩되는 바, 즉 되접힌다. 외부 페룰(24)은 그것이 압착되는 내부 페룰(22) 상에 놓이는 차폐 편조(44)의 벗겨진 부분(48) 상에 꿰어진다. 외부 페룰(24)의 외표면(42)은 본질적으로 매끄럽다(차폐 편조가 전혀 보이지 않음). 따라서, 탭(36)의 자유 단부(40)는 이 매끄러운 표면 상에 놓이며, 이들 자유 단부(40)가 커넥터(1)의 내용 수명 중에 외부 페룰(24)의 이 외표면(42)에 대해 문질러지기 시작하더라도 확실하고 오래 가는 전기 접촉을 생성한다.
도 4에 도시하듯이, 전술한 탄성 탭(36)의 구성은 제한된 개수의 상이한 직경의 페룰에 의해 다양한 직경의 케이블(30)을 수용할 수 있게 해준다. 예를 들어, 도 4a에서, 비교적 큰 직경의 케이블에 대해서는 대직경(예를 들어 10.1mm 내경 및 10.9mm 외경)의 내부 페룰(22)이 사용될 수 있으며, 외부 페룰(24)(예를 들어 12.3mm 내경 및 13.1mm 외경)과 내부 페룰(22) 사이에서 연장되는 압착 치형부(52)는 비교적 작은 치수(d)(예를 들어 d=0.7mm)를 갖는다. 도 4b에 도시하듯이, 비교적 작은 직경의 케이블에 대해서는 도 4a에 도시된 경우에서와 동일한 외부 페룰(24)을 유지하면서 소직경(예를 들어 8.6mm 내경 및 9.4mm 외경)의 내부 페룰(22)이 사용될 수 있다. 대조적으로, 이 경우에, 외부 페룰(24)과 내부 페룰(22) 사이에서 연장되는 압착 치형부(52)는 큰 치수(D)(D=1.45mm)를 갖는다. 따라서, 케이블(30)의 외경이 변할 때, 외부 페룰(24)의 (압착 이전) 직경을 변화시키지 않으면서 내부 페룰(22)의 직경을 채택하는 것으로 충분함을 알아야 한다.
도 1에 도시하듯이, 스페이서(20)는 클램핑 링(56)을 형성하는 내부 튜브형 표면(54)을 갖는다. 스페이서(20)[및 따라서 그 클램핑 링(54)]는 케이블(30)을 따라서 이동 가능하며, 탭(36) 위쪽에 착탈 가능하게 배치될 수 있다(도 5의 (g)). 클램핑 링(56)의 내표면(54)은, 탭(36)의 피크(38)에 대해 가압함으로써, 탭(36)의 자유 단부(40)를 가압하여 외부 페룰(24)의 외표면(42)과 접촉 유지시키는 힘을 가한다. 즉, 클램핑 링(54)은 탄성 탭(36) 상에 주로 그 피크(38)에, 케이블(30)의 방향에서 반경방향으로 힘을 가한다. 탭(36)은 한편으로 외부 페룰(24)의 외표면(42)에 대해 경사지고 다른 한편으로 탄성적이기 때문에, 클램핑 링(54)[그 내경은 외부 페룰의 외경보다 약간 크지만, 탭(36)의 피크(38)에서의 기술된 직경보다 작음]은 케이블(30)을 따라서 이후 탭(36) 위에서 비교적 쉽게 변위될 수 있다.
변형예에 따르면, 클램핑 링(56)과 스페이서는 두 개의 개별 요소이다.
도 5는 케이싱 차폐 요소(26)와 차폐 편조(44) 사이의 연결을 포함하는 커넥터 부분(1)의 조립을 보다 상세히 도시한다. 따라서, 도 5의 (a)에서, 커버(14), 배선 커플링(4), 스페이서(20), 및 내부 페룰(22)과 외부 페룰(24)이 케이블(30) 상에 꿰어졌다[압축 절반-셸(12)은 케이블(30) 상에 연이어 배치될 수 있다]. 내부 페룰(22)과 외부 페룰(24)은 케이블(30) 주위에서 임의의 각도 위치를 차지할 수 있으며, 이는 본 발명에 따른 커넥터 조립 방법을 단순화함을 알아야 한다.
클램핑 링(56), 및 그 위에 클램핑 링이 장착되는 스페이서(20)는 배선 커플링(4)이 압축 절반-셸(12) 및 커버(14)에 의해 압축될 수 있는 정지부 또는 표면을 형성하는데 기여하는 것을 알 수 있다. 도 5의 (b)에 도시하듯이, 케이블(30)의 내부 절연체의 일부는 이후 그 단부 중 하나의 단부 근처에서 제거되는데 이는 케이블(30)의 와이어(58)를 해방시키기 위함이다. 케이블(30)의 외부 절연체(60)의 일부도 차폐 편조(44)를 벗겨내기 위해 제거되며, 차폐 편조는 이후 내부 페룰(22) 상에 절첩된다. 외부 페룰(24)은 이후 내부 페룰(22) 위로 절첩된 차폐 편조의 부분으로 복귀되어 압착될 수 있다(도 5의 (c)). 접점(28)이 이후 케이블(30)의 와이어(58)의 미리 제거되고 벗겨진 단부에 압착된다(도 5의 (d)). 이들 접점(28)은 내부 케이싱(6)에 삽입된다(도 5의 (e)). 두 개의 케이싱 차폐 요소(26)가 내부 케이싱(6)으로 복귀된다(도 5의 (f)). 탭(36)이 외부 페룰(34)을 덮는다. 탭의 유연성은 차폐 성능에 영향을 미치지 않으면서 진동 하의 성능을 최적화할 수 있다. 예를 들어, 이 형태의 기존 차폐형 커넥터의 25G 사인 대신에 42G 사인의 진동 레벨, 즉 실질적으로 17G RMS에 도달할 수 있다. 차폐 요소(26)와 그 탭(36)은 외부 페룰에 압착되지 않으며 이는 분해 및 수리 작업을 가능하게 만드는 것에 유의해야 한다. 두 개의 차폐 요소(26)는 상호 포개지며, 스페이서(20)의 클램핑 링(56)은 탭(36)으로 복귀한다(도 5의 (g)).
이렇게 준비 및 차폐된 케이블(30)의 단부는 외부 케이싱(8) 내에 도입되어 커넥터(1)의 다른 요소와 조립되기 전에 잠재적으로 보관 및/또는 수송될 수 있다.

Claims (14)

  1. 자동차용 차폐형 커넥터로서,
    - 차폐 편조(44)가 제공된 전기 케이블(30)에 전기적으로 연결되는 접점(28)을 수용하는 하나 이상의 공동을 갖는 전기 절연성 내부 케이싱(6),
    - 전기 전도성이고, 내부 케이싱(6) 주위에 적어도 부분적으로 배치되며, 케이블 출구 부분(34)을 포함하는 하나 이상의 케이싱 차폐 요소(26)를 포함하는 커넥터에 있어서,
    상기 케이블 출구 부분(34)에는 차폐 요소(26)와 일체이며 차폐 편조(44)와 전기적 연속 상태에 있는 하나 이상의 탄성 탭(36)이 제공되고,
    케이블의 방향으로 탄성 탭(36)에 힘을 가하는 착탈 가능한 클램핑 링(56)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 커넥터.
  2. 제1항에 있어서, 클램핑 링(56)과 접촉하는 시일(4)을 케이블(30) 주위에 포함하는, 커넥터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 차폐 편조(44)에 압착되고 클램핑 링(56)에 의해 탄성 탭(36)이 가압되는 외부 페룰(24)을 또한 포함하는, 커넥터.
  4. 제3항에 있어서, 탄성 탭(36)의 자유 단부(40)에서 그려지는 원의 직경은 외부 페룰(24)의 외경보다 작은, 커넥터.
  5. 제4항에 있어서, 탄성 탭(36)의 자유 단부(40)는 외부 페룰이 케이블 출구 부분(34)에 수용될 때 외부 페룰(24)의 외표면(42) 상에 놓이고 외부 페룰의 외표면 상에 접촉력을 가하는 접촉 영역을 형성하는, 커넥터.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 페룰(24)의 외표면(42)은 실질적으로 매끄러우며 탭(36)의 자유 단부(40)는 이 매끄러운 표면 상에 놓이는, 커넥터.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 차폐 편조(44) 주위에 배치되고 차폐 편조(44)가 그 위로 절첩되는 내부 페룰(22)을 더 포함하는, 커넥터.
  8. 제7항 또는 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 페룰(24)은 외부 페룰(24)과 내부 페룰(22) 사이에서 연장되는 압착 치형부(52)를 포함하는, 커넥터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 압착 치형부(52)는 내부 페룰(22)의 직경보다 상대적으로 작은, 커넥터.
  10. 자동차용 차폐형 커넥터(1)를 조립하기 위한 방법이며,
    - 차폐 편조(44)가 제공된 전기 케이블(30)을 제공하는 단계,
    - 전기 케이블(30)의 단부 중 하나의 단부 근처에서 차폐 편조(44)의 일부를 벗겨내는 단계,
    - 차폐 편조의 벗겨진 부분(48)의 근처에 위치하는 전기 케이블(30)의 단부에 하나 이상의 접점(28)을 고정하는 단계,
    - 상기 접점(28)을 전기 절연성 내부 케이싱(6)에 삽입하는 단계, 및
    - 전기 전도성인 하나 이상의 케이싱 차폐 요소(26)를 내부 케이싱(6) 상에 배치하는 단계로서, 이 차폐 요소(26)는 케이블 출구 부분(34)을 포함하는, 단계
    를 포함하는 커넥터 조립 방법에 있어서,
    상기 케이블 출구 부분(34)에는 차폐 요소(26)와 일체인 하나 이상의 탄성 탭(36)이 제공되고, 상기 탭은 차폐 편조의 벗겨진 부분(48)과 나란히 연장되며, 탭(36)으로부터 제거될 수 있는 클램핑 링(56)은 차폐 편조의 벗겨진 부분(48) 위쪽에서 복귀되는, 커넥터 조립 방법.
  11. 제10항에 있어서, 외부 페룰(24)은 차폐 편조의 벗겨진 부분(48)에서 케이블(30)에 압착되고, 클램핑 링(56)은 탭(36)을 외부 페룰(24)에 대해 가압하는, 커넥터 조립 방법.
  12. 제11항에 있어서, 내부 페룰(22)은 차폐 편조의 벗겨진 부분(48) 위로 케이블(30) 상에 배치되고, 차폐 편조(44)는 내부 페룰(22) 위로 절첩되며, 외부 페룰(24)은 내부 페룰(22)에 압착되는, 커넥터 조립 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 시일(4)이 케이블(30) 주위에서 그리고 클램핑 링(56)에 대해 배치되는, 커넥터 조립 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 탭은 케이블 출구 부분(34)에서 케이싱 차폐 요소(26)에 대해 일체의 압착 작업이 수행될 필요 없이 외부 페룰(24) 상에 놓이는, 커넥터 조립 방법.
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