KR20170042641A - 전기 장치 - Google Patents

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KR20170042641A
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코스탈 콘탁트 치스테메 게엠베하
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Abstract

본 발명은 전기 장치에 관한 것으로서, 본 전기 장치는: 하나 이상의 몰딩된 케이블 입구 연결부를 가진 하우징을 포함하되, 상기 연결부를 통해 케이블이 하우징 내부에 삽입될 수 있으며; 케이블이 삽입되는 관통 구멍을 가진 리테이닝 캡을 포함하고; 케이블의 덮개에 대해 정지된 고정 섹션 및 케이블에 대해 반경 방향으로 연장되는 환형 표면을 가진 슬리브를 포함하며, 조립된 상태에서 리테이닝 캡은 슬리브를 케이블 입구 연결부에 고정시키고, 조립된 상태에서, 리테이닝 캡 내의 관통 구멍은 슬리브의 고정 섹션에 결합되고, 관통 구멍의 에지 표면은 고정 섹션을 케이블의 덮개에 대해 가압하며, 리테이닝 캡과 케이블 입구 연결부는 베이오닛 연결부에 의해 서로 연결된다.

Description

전기 장치{ELECTRIC DEVICE}
본 발명은 전기 장치에 관한 것으로서, 본 전기 장치는: 하나 이상의 일체형의 몰딩된 케이블 입구 연결부를 가진 하우징을 포함하되, 상기 연결부를 통해 케이블이 하우징 내부에 삽입될 수 있으며; 케이블이 삽입되는 관통 구멍을 가진 리테이닝 캡을 포함하고; 케이블의 덮개에 대해 정지된 고정 섹션 및 케이블에 대해 반경 방향으로 연장되는 환형 표면을 가진 슬리브를 포함하며, 조립된 상태에서 리테이닝 캡은 슬리브를 케이블 입구 연결부에 고정시킨다.
빌트-인 전력 공급장치(built-in power supply)를 가지지 않은 전기 장치는 일반적으로 하나 이상의 전기 연결선(electrical connecting line)을 가진다. 이러한 연결선은 전기 플러그-인 연결부(electrical plug-in connection)를 통해 본 장치의 하우징에 연결되거나, 혹은 하우징 구멍(housing opening)을 통해 본 장치의 내부로 삽입되는데, 내부 장치 구성요소들은 서로 접촉된다. 특히, 두 번째 경우에서, 케이블에 작용되는 작은 인장력(tensile force)에도 전기 연결부가 파열되지 않도록 케이블이 하우징에 고정되어야 할 필요가 있다. 이를 위하여 일반적으로 "변형 경감 장치(strain relief device)"로 지칭되는 수단이 사용된다. 본 명세서에서, 용어 "전기 장치(electrical device)"는 광범위한 개념으로 사용되며, 특히 소켓 및 플러그-인 커넥터 연결부를 포함하는 것으로 이해하면 된다는 사실에 유의해야 한다.
연결선을 위한 변형 경감의 기능 원리는, 일반적으로, 나사 연결부를 하우징에 죄거나(tightening) 하우징 부분(housing part)들을 함께 결합시킴으로써 클램핑고정 방식으로 연결선을 고정하는 개념에 따른다. 많은 경우에서, 전기 장치의 하우징은 2개의 결합가능한 하우징 부분들로 구성되며, 결합 후에는, 이를 위해 제공된 한 위치에, 그들 사이의 연결선을 클램핑 고정한다. 하지만, 이러한 타입의 변형 경감 원리는 상대적으로 커다란 횡단면(cross section)을 가진 강성의(rigid) 연결 케이블들이 하우징에 고정될 때에도 잘 기능하지 않는다. 특히, 다수의 케이블이 하우징에 결부될 때에는 상기 목적에 특히 적합한 고정 수단을 제공하는 것이 바람직하다.
독일 특허출원번호 DE 10 2010 007 093 A1은 하우징 벽을 통해 공급되는 케이블을 가진 전기 장치를 기술하고 있다. 연결 소켓(connection socket), 특히 하우징에 일체형으로 형성된 2개의 케이블 입구 연결부를 가진 광전지 시스템(photovoltaic system)을 위한 연결 소켓이 기술되어 있다. 각각의 경우, 상대적으로 강성의 피복형(shielded) 고-전압 케이블이 케이블 입구 연결부를 통해 하우징의 내부로 삽입될 수 있다. 케이블의 외측 덮개에 슬리브를 크림핑함으로써(crimping) 케이블이 고정된다. 슬리브 상의 환형 표면이 케이블 입구 연결부의 단부면(end face)에 대해 위치되며, 케이블 입구 연결부에 나사로 고정될 수 있는 유니온 너트(union nut)에 의해 고정된다.
이러한 타입의 케이블 고정 방법은, 첫 번째로는, 수행되어야만 하는 크림핑 작동(crimping operation)으로 인해, 두 번째로는, 나사 연결(screw connection)을 구현하기 위해 상대적으로 많은 시간을 소모하여야 하기 때문에, 상대적으로 높은 정도의 조립 효과(assembly effort)를 수반한다. 따라서, 이러한 디자인은 대량 제작되고 다수의 케이블이 고정되는 오직 제한된 장치들에만 해당된다.
본 발명의 목적은, 특히 간단하고, 신속하며, 안정적이면서도, 비용-효율적으로, 하나 또는 그 이상의 케이블이 케이블 입구 연결부에 고정될 수 있는 전기 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은, 조립된 상태에서, 리테이닝 캡(retaining cap) 내의 관통 구멍이 슬리브의 고정 섹션에 결합되고, 관통 구멍의 에지 표면(edge surface)은 고정 섹션을 케이블의 덮개에 대해 가압하며(pressed), 리테이닝 캡과 케이블 입구 연결부가 베이오닛 연결부(bayonet connection)에 의해 서로 연결되는 본 발명의 특징에 의해 구현된다.
베이오닛 연결부는, 리테이닝 캡을 케이블 입구 연결부에 나사고정시키는(screwing) 상대적으로 시간이 많이 소요되는 공정에 비해, 리테이닝 캡과 케이블 입구 연결부 사이가 신속하게 연결될 수 있도록 한다.
관통 구멍이 슬리브의 고정 섹션에 결합되면 슬리브가 리테이닝 캡에 고정되고 고정 섹션은 케이블 덮개에 대해 가압한다. 변형 경감 및 케이블을 하우징에 고정시켜 진동을 방지하는 방법은 이러한 방식으로 구현된다.
슬리브의 환형 표면(annular surface)은 케이블 입구 연결부 내에서 케이블을 중앙에 위치시키는(center) 것이 유리하며, 슬리브의 환형 표면의 직경은 케이블 입구 연결부의 내측 직경과 정확하게 상응하는 것이 바람직하다.
고정 섹션의 영역에서 슬리브의 직경 수치(dimension) 및/또는 관통 구멍의 내측 직경 수치는 케이블 또는 케이블 입구 연결부의 방향으로 가변되는 즉 원뿔 형태(conical shape)를 가지도록 변경되는 것이 특히 바람직하다. 이에 따라, 리테이닝 캡과 슬리브가 서로 결합되면, 고정 섹션의 특히 높은 가압력(pressing force)이 케이블에 작용하게 된다.
변형 경감을 향상시키기 위하여, 케이블에 연결가능한 추가적인 클램핑 장치(clamping device)가 제공될 수 있는데, 상기 추가적인 클램핑 장치는 압력 끼워맞춤(force fit) 또는 폼-피팅(form-fit) 방식으로 케이블 입구 연결부 내에 위치될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 장치 디자인은, 상대적으로 강성을 지니며 큰 횡단면을 가지는 하나 또는 그 이상의 케이블이, 노력을 최소화하고 변형 경감이 구현되며 진동으로부터 보호하면서도, 하우징에 신속하게 고정될 수 있게 해준다.
본 발명에 따른 전기 장치의 바람직한 실시예 및 변형예들이 종속항들에 기술된다. 본 발명의 한 대표 실시예가 도면에 예시되고 첨부도면을 참조하여 밑에서 매우 상세하게 설명된다:
도 1 내지 4는 전기 장치의 다양한 조립 상태를 도시한 도면,
도 5는 개별 부분으로서 리테이닝 캡을 도시한 도면,
도 6은 개별 부분으로서 슬리브를 도시한 도면,
도 7은 본 장치의 한 부분의 단면도,
도 8은 클램핑 장치의 부분들을 도시한 도면,
도 9는 본 장치의 단면도.
도 1은 본 발명에 따라 케이블(3)의 제1 조립 상태에 있는 전기 장치의 한 대표 실시예를 예시한다. 추가적인 조립 상태(assembly phase)가 도 2 내지 4에 도시된다. 본 명세서에 기술된 장치는 한 예로서 고-전압 전기 연결부(electrical connection)를 위한 플러그-인 커넥터(plug-in connector) 부분을 형성한다. 하지만, 이러한 디자인을 가진 전기 장치는 몇몇 다른 기능들도 제공할 수 있는데, 특히 다양한 전기 및/또는 전자 부분(component)을 포함할 수도 있다.
도 1에 예시된 전기 장치는 다수의, 한 예로서 상기 경우에서는 3개의, 인접하게 위치된 일체형의 몰딩된 케이블 입구 연결부(2)를 가지며, 상기 입구 연결부(2)를 통해 연결선(connecting line)이 하우징의 내부로 삽입될 수 있다. 하우징(1) 내로 삽입될 수 있지만 아직 완전히 하우징(1)에 장착되지 않은 케이블(3)이 케이블 입구 연결부(2)들 중 하나에서 식별 가능하다(discernible). 본 장치의 안정적인 기능을 구현하기 위하여, 케이블(3)은 진동 및 인장하중 작용으로부터 보호하기 위해 케이블 입구 연결부(2)에 고정되어야 한다. 이를 위해 슬리브(6)와 리테이닝 캡(4)이 사용되는데, 상기 슬리브(6)와 리테이닝 캡(4)은 도 1에의 조립 상태에서는 이미 부분적으로 케이블(3) 상으로 삽입된 상태로 예시된다.
리테이닝 캡(4)과 슬리브(6)는 각각 도 5와 6에서 개별 부분으로서 예시된다. 상부 쪽에서, 리테이닝 캡(4)은 관통 구멍(5)이 있는 짧은 관형 몰딩(14)을 가진다. 관형 몰딩(14)의 내측 표면은 관통 구멍(5)의 에지 표면(31)을 형성한다. 게다가, 리테이닝 캡(4)은 2개의 위치에서 리세스(18)를 가진 칼라(15)를 형성하는데, 도 5에서 상기 리세스들 중 한 리세스를 볼 수 있다. 리세스(18)들은 리테이닝 캡(4)이 케이블 입구 연결부(2) 상에서 회전될 수 있게 하며, 도 1에 도시된 것과 같이, 상기 베어링 입구 연결부(2)는 자유롭게 배열되어 위치된 것이 아니라 연결 섹션(20)을 통해 인접한 케이블 입구 연결부에 일체형으로 연결되어 있다(one-piece connection). 케이블 입구 연결부(2)가 연결 섹션(20)을 통해 일체형으로 연결되면, 하우징(1)의 디자인이 실질적으로 보다 견고하고 설치 크기가 변하지 않아서 보다 안정적이 된다. 게다가, 리브(19)가 관형 섹션(14) 상에서 리테이닝 캡(4) 쪽에 몰딩되어 리테이닝 캡(4)을 보다 안정적이 되게 하며, 이와 동시에 리테이닝 캡(4)을 케이블 입구 연결부(2)에 고정시키는 동안 취급 보조장치로서 사용된다.
도 6에 예시된 슬리브(6)는 환형 표면(9)과 고정 섹션(8)으로 구성되는데, 상기 고정 섹션(8)은 여기서는 환형 표면(9)에 대해 거의 수직으로 배열되고 링(ring)에 인접하게 위치된 수직 판(lamellae)(23)으로 형성된다. 판(23)은 일체형으로 몰딩된 눈금(gradation) 및 눌림자국(indentation)을 통해 고정 섹션(8)의 상부 내측면에 클로(claw) 형태의 구조물(30)로 형성되는 것이 바람직하다. 판(23)이 케이블(3) 상에 삽입되고 난 뒤, 판(23)은 케이블 덮개(7)에 반대로(against) 케이블에 대해 축방향으로 정지되며, 환형 표면(9)은 케이블(3)로부터 반경 방향으로 돌출된다.
환형 표면(9)은 일체형으로 형성되고 상이한 외측 직경을 가진 2개의 서로 평행한 부분(25, 26)들로 구성된다. 환형 표면(9)의 하측 부분(25)의 외측 직경의 수치(dimension)는 케이블 입구 연결부(2)의 내측 직경의 수치에 상응하여, 환형 표면(9)의 하측 부분(25)은 케이블 입구 연결부(2) 내에 삽입되어 정확하게 끼워질 수 있다(exact fit). 반면에, 환형 표면(9)의 상측 부분(26)의 외측 직경은 약간 더 커서, 환형 표면(9)의 하측 및 상측 부분(25, 26) 사이에 스텝(step)이 형성된다. 슬리브(6)가 케이블 입구 연결부(2)에 결부되면(attached), 따라서 슬리브(6)의 환형 표면(9)의 상측 부분(26)은 케이블 입구 연결부(2)의 외측 단부면(outer end face)에 대해 정지한다. 이렇게 구현된 조립 상태(assembly state)가 도 2에 예시된다. 여기서, 판(23)은 케이블 덮개(7)의 외측면에 대해 정지하고 아직 결부되지 않은 리테이닝 캡(4) 방향으로 하우징(1)으로부터 멀어지도록 연장된다.
리테이닝 캡(4)이 케이블 입구 연결부(2)에 결부되면, 슬리브(6)의 판(23)은 리테이닝 캡(4) 내의 관통 구멍(5) 안으로 연장되는데, 상기 관통 구멍(5)의 내측 직경은 판(23)이 케이블(3)의 덮개 표면(7)에 대해 타이트하게 가압되도록 형성된다. 예를 들어, 축방향으로 가변적인 디자인을 가진 판(23)에 의해 형성된 고정 섹션(7)의 직경 및/또는 관통 구멍(5)의 직경 때문에, 판(23)의 표면들과 리테이닝 캡(4)의 관형 섹션(14)의 내측 표면들이 서로 평행하게 배열되지 않은 것이 바람직하다. 도 3에 예시된 것과 같이 리테이닝 캡(4)과 슬리브(6)가 서로 결합되면, 이러한 원뿔 형태(conical shape)에 의해 케이블(3)에 높은 가압력(pressing force)이 구현될 수 있다.
리테이닝 캡(4)과 슬리브(6)가 서로 결합된 후에, 리테이닝 캡(4)은 최종 연결 단계와 같이 케이블 입구 연결부(2)에 고정된다. 이는 리테이닝 캡(4)을 시계 방향으로 약 35°만큼 회전시킴으로써 매우 쉽고 신속하게 구현되며, 베이오닛 연결부(10)의 연결 요소들이 서로 결합되고 리테이닝 캡(4)과 케이블 입구 연결부(2)를 같이 타이트하게 가압한다. 베이오닛 연결부(10)의 디자인 개념은, 예를 들어, 상호교체식 카메라 렌즈용 베이오닛 렌즈 마운트(bayonet lens mount)로부터, 기본적으로 잘 알려져 있기 때문에, 도면에서는 상세하게 예시되지 않는다. 도면은 특히 약간 올라간 윤곽 섹션(29)만을 도시하는데, 상기 윤곽 섹션(29)은, 케이블 입구 연결부(2)에 몰딩되고(molded) 리테이닝 캡(4)의 하측면(underside)에 몰딩된 플랜지 링(예시되지 않음) 내의 리세스 안에 삽입된다.
베이오닛 고정부(10)는 도 9에서 부분 단면도로서 예시된다. 케이블 입구 연결부(2)의 윤곽 섹션(29)이 어떻게 리테이닝 캡(4)의 하우징 섹션들에 의해 둘러싸이는지 자명하다. 또한, 도 9는 리테이닝 캡(4) 내에서 상부 방향으로 좁아지는 관통 구멍(5)의 에지 표면(31)이 케이블(3)의 덮개(7)에 대해 슬리브(6)의 판(23)을 어떻게 가압하는지를 보여주며, 판(23)의 클로(claw) 형태의 구조물(30)이 어떻게 케이블 덮개(7) 내에 타이트하게 가압되는 지를 보여준다.
베이오닛 연결부(10)는 다중스텝 디텐트 연결부(multistep detent connection)로 특히 바람직하게 보완될 수 있는데(supplemented), 상기 다중스텝 디텐트 연결부는, 여기서는 가령, 예를 들어, 케이블 입구 연결부(2)의 외측면에 몰딩되고, 도면에 예시되지는 않았지만, 리테이닝 캡(4)의 내측면에 적절하게 형성된 고정 탭(locking tab)과 협력하는(cooperate), 3개의 디텐트 리브(27)로서 도시된다.
이러한 디텐트 연결부는, 한편으로, 베이오닛 연결부(10)를 고정시키고, 다른 한편으로는, 베이오닛 연결부(10)의 조립을 보조하는데, 고정 작동(locking operation)으로 인해 베이오닛 연결부(10)가 밀폐되어(closing) 햅틱(haptically) 및 음향적으로 지각할 수 있어서(perceivable) 이에 따라 도 4에 예시된 것과 같이 형성된 단부가 고정 상태(locking state)에 있게 된다.
케이블 파스너(fastener)의 추가적인 설명을 위하여, 도 7은 고-전압 플러그-인 커넥터를 형성하는 전기 장치의 한 부분의 단면도를 도시하고 있다. 플러그 소켓(28)이 케이블의 컨덕터(conductor)에 결부되며(attached), 블레이드 커넥터(blade connector)가 하우징(1)의 바닥면으로부터 플러그 소켓(28) 내로 삽입될 수 있다. 이러한 타입의 고-전압 플러그-인 커넥터 디자인은, 독일 특허출원번호 DE 10 2009 016 157 A1에서 찾아볼 수 있는데, 상세한 설명은 본 명세서에서는 기재되지 않는다.
변형 경감(strain relief)은, 케이블(3)에 연결될 수 있으며 케이블 입구 연결부(2)에 압력 끼워맞춤(force fit) 또는 바람직하게는 폼-피팅(form-fit) 연결을 구현하는 클램핑 장치(11)에 의해 추가적으로 향상될 수 있다. 또한, 클램핑 장치(11)는 반경방향 밀봉부(24)를 위한 접합부(abutment)로서 사용되며, 이는 리테이닝 캡(4)에 고정되는 동안 슬리브(6)에 의해 축방향으로 압축되며, 이와 동시에, 케이블 입구 연결부(2)의 내측벽들에 대해 반경 방향으로 타이트하게 가압된다. 따라서, 반경방향 밀봉부(24)는 수분(moisture)이 케이블 쪽으로부터 하우징(1) 내로 침투하는 것을 방지하다.
클램핑 장치(11)는, 도 8에 개별 부분들로서 예시된 것과 같이, 2개의 결합가능한 클램핑 몸체(12)로 구성된다. 각각의 클램핑 몸체(12)는 다수의 서로 평행한 접촉 리브(16)를 가진 일체형의 절반-링을 형성하는데, 접촉 리브(16)는 클램핑 몸체의 외측면에 몰딩되고 조립 후에는 케이블 입구 연결부(2)에서 클램핑 장치(11)의 유격(play)-없는 시트(seat)로 보조된다. 2개의 결합가능한 클램핑 몸체(12)는 동일한 디자인을 가지는 것이 특히 바람직하다. 클램핑 몸체(12)는 비용-효율적인 동일 부분들로서 대량 제작될 수 있다.
도 8에서 동일한 디자인으로 예시된, 2개의 클램핑 몸체(12)는 도 7에서 식별할 수 있는 클램핑 장치(11)를 형성하는 밀봉 링(closed ring)을 형성하기 위해 조합될 수 있다. 간격(17)만큼 분리되고 서로 평행하게 위치된 다수의 클램핑 리브(13)가 각각의 클램핑 몸체(12)에 배치된다. 클램핑 몸체(12)가 서로 결합되면, 한 클램핑 몸체(12)의 아치(arch) 형태의 클램핑 리브(13)가 다른 클램핑 몸체(12)의 간격(17)에 끼워맞춤되어, 서로 연동된(interlocked) 클램핑 리브(13) 배열을 형성한다.
클램핑 장치(11)를 케이블(3)에 고정시키기 위하여, 2개의 클램핑 몸체(12)는 케이블(3)의 양쪽에 위치되고 그 후 서로 압축된다(pressed). 여기서, 디텐트 요소(21, 22)가 클램핑 몸체(12)의 외측 하우징 부분들에서 서로 고정되고, 클램핑 리브(13)가 케이블 덮개에 대해 가압된다. 클램핑 장치(11)는 이러한 방식으로 케이블(3)에 고정된다.
1 : 하우징 2 : 케이블 입구 연결부
3 : 케이블 4 : 리테이닝 캡
5 : 관통 구멍 6 : 슬리브
7 : (케이블) 덮개 8 : 고정 섹션
9 : 환형 표면 10 : 베이오닛 연결부
11 : 클램핑 장치 12 : 클램핑 몸체
13 : 클램핑 리브 14 : 관형 몰딩
15 : 칼라 16 : 접촉 리브
17 : 간격 18 : 리세스
19 : 리브 20 : 연결 섹션
21,22 : 디텐트 요소 23 : 판
24 : 반경방향 밀봉부 25 : (하측) 부분
26 : (상측 부분) 27 : 디텐트 리브
28 : 플러그 소켓 29 : 윤곽 섹션
30 : 클로 형태의 구조물 31 : 에지 표면

Claims (6)

  1. - 하나 이상의 일체형의 몰딩된 케이블 입구 연결부(2)를 가진 하우징(1)을 포함하되, 상기 연결부(2)를 통해 케이블(3)이 하우징(1) 내부로 삽입될 수 있으며,
    - 케이블(3)이 삽입되는 관통 구멍(5)을 가진 리테이닝 캡(4)을 포함하고,
    - 케이블(3)의 덮개(7)에 대해 정지된 고정 섹션(8) 및 케이블(3)에 대해 반경 방향으로 연장되는 환형 표면(9)을 가진 슬리브(6)를 포함하며, 조립된 상태에서 리테이닝 캡(4)은 슬리브(6)를 케이블 입구 연결부(2)에 고정시키는 전기 장치에 있어서,
    조립된 상태에서, 리테이닝 캡(4) 내의 관통 구멍(5)은 슬리브(6)의 고정 섹션(8)에 결합되고, 관통 구멍(5)의 에지 표면(31)은 고정 섹션(8)을 케이블(3)의 덮개(7)에 대해 가압하며, 리테이닝 캡(4)과 케이블 입구 연결부(2)는 베이오닛 연결부(10)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  2. 제1항에 있어서, 슬리브(6)의 하나 이상의 고정 섹션(8)과 리테이닝 캡(4) 내의 관통 구멍(5)의 에지 표면(31)은 결합 작동이 시작될 때에는 서로 평행하게 배열되지 않는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  3. 제1항에 있어서, 고정 섹션(8)은 링 형태의 판(lamellae)(23)을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  4. 제1항에 있어서, 케이블(3)은 서로 결합된 2개의 동일한 클램핑 몸체(12)로 구성된 클램핑 장치(11)에 의해 하우징(1)에 추가로 고정되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  5. 제1항에 있어서, 케이블(3)은 전기적 고-전압 케이블인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 전기 장치는 전기 플러그-인 커넥터를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
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