KR20170086577A - 열 측정 시스템과 연결하기 위한 열선 및 모듈 블록 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전기 신호를 전달하기 위한 열선(1), 이 열선(1)과의 전기적 접촉을 위한 접속부 그룹을 포함하는 모듈 블록(5), 및 모듈 블록들의 시스템에 관한 것이다. 열선(1)은 제 1 코어(2a)와 제 2 코어(3a), 제 1 코어 절연 재료(2b)와 제 2 코어 절연 재료(3b), 및 외부 절연 재료(4)를 포함하고, 이때 제 1 코어(2a)는 제 1 코어 절연 재료(2b)로 적어도 1회 둘러싸여 제 1 선 요소(2)를 형성하고, 제 2 코어(3a)는 제 2 코어 절연 재료(3b)로 적어도 1회 둘러싸이고/둘러싸이거나 외부 절연 재료(4)로 적어도 1회 별도로 둘러싸여 제 2 선 요소(3)를 형성한다. 또한, 제 1 선 요소(2)는 제 1 외부 직경(D1)을, 제 2 선 요소(3)는 제 2 외부 직경(D2)을 갖고, 이때 제 1 외부 직경(D1)은 제 2 외부 직경(D2)과는 상이하다. 두 선 요소(2, 3)는, 열선(1)의 단면이 역접속을 방지하는 코딩을 갖도록, 외부 절연 재료(4)로 함께 적어도 1회 둘러싸인다.

Description

열 측정 시스템과 연결하기 위한 열선 및 모듈 블록{THERMAL LINE AND MODULE BLOCK FOR CONNECTION TO A THERMAL MEASUREMENT SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 이동식 측정 기술 분야, 특히 전기 신호를 전달하기 위한 열선 및 이러한 열선과의 전기적 연결 및 기계적 연결을 위한 모듈 블록, 그리고 자동차에서 신호를 전달하기 위한 복수의 모듈 블록들로 이루어진 상응하는 열 측정 시스템에 관한 것이다.
특히 자동차에 적합한 전기 장치들, 예를 들어 조작 장치, 제어 장치, 액추에이터 또는 센서와 같이, 상태 변수 또는 일반적인 물리적 파라미터를 측정하기 위한 장치들은 일반적으로 공지되어 있다. 빈번하게 측정되는 상태 변수로는 온도가 있다. 전기 장치는 온도 측정 장치로서, 특히 자동차 내에서 선택된 위치(예를 들어 배기 가스관, 촉매 컨버터, 냉각수 및 오일 온도)에서 온도를 측정하기 위해 사용될 수 있는, 소위 열전대(thermo couple)로서 구성될 수 있다.
실질적으로 열전대의 작동 방식은, 상이한 재료로 제조된 두 개의 와이어 도체들이, 소위 열선이 각각 일측 단부에서 연결되어 있고, 열전기적 전압이 측정될 수 있는 열선의 개방된 두 도체 단부의 온도와 연결 접점(측정 접점)의 온도가 다른 경우, 두 열선 사이에 열전기적 전압이 발생한다는 것에 기초한다. 개방된 두 도체 단부 사이에서 상이한 도체 재료들로 인해 발생하는 전압 차이는 측정 접점의 온도 결정에 결정적인 역할을 한다.
자동차 산업 및 부품 납품 업계에서는 다수의 이러한 열선이 테스트 차량들에서 측정 시스템의 부품으로서 사용된다. 이 경우, 자동차가 제공하는 기능의 증가와 연관되어 지속적으로 이루어지는 개발로 인해, 테스트 단계에서 측정 기술적으로 검사되어야 하는 구성부품 및 제어 장치의 수가 점점 더 많아지는 결과를 초래하고 있다. 이에 따라, 테스트 차량에서 약 600 내지 800개의 측정 접점이 열적 조건의 측정을 위해 설치되는 것이 통상적이다. 이 경우, 케이블 배선 비용은 배치 시간 및 사용되는 케이블 양으로부터 합산된다. 또한, 테스트 차량 내에서 측정 기술에 필요한 공간도 중요한 역할을 한다.
케이블의 양을 감소시키기 위해, 통상적인 플러그 커넥터를 구비한 (측정) 모듈로도 알려진, 복수의 열선을 수용하기 위한 모듈 블록들이 공지되어 있다. 이러한 블록은 센서들에 의해 수집된 데이터를 검출하여 이들 데이터를 처리하며, 즉 신호 처리기가 증폭시키고 데이터를 디지털화하여 이를 외부 데이터 메모리, 소위 데이터 로거(data logger)에 전달한다. 또한, 이를 위해 모듈은 마이크로 프로세서를 포함하여 이로써 수집된 데이터를 외부에 제공하기 위한 디지털 인터페이스를 제공한다. 디지털 인터페이스는, 예를 들어 차량 내에 장착된 데이터 로거에 모듈의 연결을 가능케 한다. 또한, 디지털 인터페이스는 모듈들 서로간의 상/하위 연결도 가능케 한다.
전형적으로, 이와 같은 측정 기술을 위한 배치 시간에, 특히 열선을 모듈 블록과 연결하는 데에, 테스트 차량 당 최소 4주가 소요된다.
종래 기술에서는 이와 관련하여, 수동으로 조작될 플러그를 구비하여 형성된 열선이 공지되어 있다. 이 경우, 열선, 즉 열선 당 각각 두개의 도체가 플러그에 연결되고, 이는 다시 모듈 블록에 플러그-인(plug-in) 된다. 이어서, 데이터 로거를 통해 측정 데이터가 분석 장치에 (예를 들어 PC 또는 노트북에) 전달된다. 열선의 두 개의 상이한 도체의 극을 올바르게 고려하다 보니, 긴 배치 시간을 초래한다. 게다가, 도체들이 색상 코드에 의해 구별되더라도, 두 도체 자체의 뒤바뀜 위험으로 인한 역접속을 완전히 배제할 수가 없다.
국제 공개 공보 제 WO 88/02106 A1 호는 양의 열전대, 음의 열전대, 외피 및 열전대들의 절연을 위한 압축 세라믹을 포함하는 열전대 선에 관한 것이다. 외피는, 특히 음의 열전대의 온도 계수에 대체적으로 상응하는 온도 계수뿐만 아니라 1300℃를 초과하는 용융점을 갖는 내산화성 혼합물을 포함한다.
일본 공개 공보 제 JP 2007-078420 A 호에는 PFA에 의해 둘러싸인 열전대가 공지되어 있다. 특히 이러한 열전대는 양의 열선과 음의 열선도 포함하고, 이때 이들 열선은 나란히 배치되어 PFA에 의해 둘러싸여 있다.
미국 특허 제 7,234,864 B2 호에는, 복수 채널의 접속 블록에서 기준 접점의 온도를 결정하기 위한 기준 접점 측정이 공지되어 있다.
본 발명의 과제는 역접속을 방지하는 열선을 제공할 뿐만 아니라, 열선과의 전기적 연결을 위한 상응하는 모듈 블록을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 역접속을 방지하는 열선이 청구범위 제 1 항에 따라 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 두 개의 접촉 핀과, 하나의 수용 채널과, 특히 제 1 양태에 따른 열선과의 전기적 접촉 및 기계적 접촉을 위한 하나의 케이블 스트레인 릴리프(cable strain relief)로 이루어진, 제 6 항에 따른 모듈 블록이 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 두 개 이상의 모듈 블록과, 제 1 양태에 따른 복수의 열선을 수용하기 위한 베이스 플레이트로 이루어진, 제 11 항에 따른 모듈 블록들의 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 양태와 특징은 종속항, 첨부되는 도면 및 이하의 설명으로부터 제시된다.
이제, 본 발명의 실시예가 예시적으로 그리고 첨부된 도면과 관련하여 설명된다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 각각 본 발명에 따른 열선의 실시예를 단면도로 도시한 도면이고,
도 2는 모듈 블록을 개략적으로 도시한 도면이며,
도 3은 열선과 전기적으로 연결된 상태에서 접촉 핀을 개략적인 종단면도로 도시한 도면이고,
도 4는 두 개의 모듈 블록과 하나의 베이스 플레이트로 이루어진, 본 발명에 따른 모듈 블록들의 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c에는 각각 본 발명에 따른 열선의 실시예가 도시되어 있다. 도 2에는 본 발명에 따른 열선의 접속을 위한 모듈 블록의 실시예가 도시되어 있다. 도 3에는 전기적으로 연결된 상태에서 모듈 블록의 접촉 핀과 열선이 예시적으로 도시되어 있다. 도 4에는 본 발명에 따른 모듈 블록들의 시스템이 예시적으로 도시되어 있다. 상세한 설명에 앞서, 우선 실시예들과 이의 장점에 대한 일반적인 설명을 기술한다.
우선적으로 본 발명에 따른 열선은 차량의 이동식 측정 기술에 적용하기 위해, 특히 테스트 차량의 일괄 테스트에서 뿐만 아니라 검사대에서도 적용하기 위해 고려된 열선이다.
실시예들은 제 1 코어 및 제 2 코어를 구비한 열선에 관한 것이다. 기본적으로 두 코어는 모두 통상적인 재료(예를 들어 구리, 철 또는 니켈)로 형성될 수 있다. 전형적으로 표준화된 열 재료들(예를 들어 타입 T, 타입 J 또는 타입 K)이 코어로서 사용된다. 이 경우, 열선은 전형적으로 상이한 재료를 사용한 두 개의 코어를 갖는다. 따라서, 예를 들어 타입 T의 열선은 구리 코어와 구리-니켈 코어로 조합된다. 바람직한 실시예의 경우, 제 1 코어는 니켈로 형성되고 제 2 코어는 니켈-크롬(타입 K)으로 형성된다. 병행되는 실시 양태에 따르면, 제 1 코어와 제 2 코어는 동일한 직경을 갖는다.
또한, 열선은 제 1 코어 절연 재료와 제 2 코어 절연 재료뿐만 아니라, 외부 절연 재료를 포함한다. 절연 재료는 목적하는 온도 안정성에 따라 선택된다. 많은 실시예에서 코어 절연 재료 및/또는 외부 절연 재료는 상이한 재료를 갖는다. 또한, 절연부도 복수의 절연 재료를 포함할 수 있다. 열선의 전체적인 온도 안정성은 일반적으로 절연 재료 구성 성분의 최저 온도 안정성을 따른다. 절연부는 열선에 대해 전형적인 바와 같이(예를 들어 플라스틱, 실리콘, 테플론 또는 유리섬유), 다양한 재료들로부터 제조될 수 있다. 유리하게, 코어 절연 재료 및 외부 절연 재료는 테플론을 포함하는데, 그 이유는 이러한 플라스틱이 높은 자연 풍화 저항성 및 비교적 높은 절연 강도를 포함하기 때문이다. 특히, 약 260℃까지 온도 안정성을 보유하는 PTFE(폴리테트라플로오르에틸렌)을 포함할 수 있다. 본 발명은 절연부의 특정 재료 구성에 국한되지 않는다.
실시예에서, 제 1 코어는 제 1 코어 절연 재료로 적어도 1회 둘러싸여 제 1 선 요소를 형성한다. 제 2 코어는 제 2 코어 절연 재료로 적어도 1회 둘러싸이고/둘러싸이거나 외부 절연 재료로 적어도 1회 둘러싸여 제 2 선 요소를 형성한다. 전기 도체 또는 코어를 둘러싸거나 감싸는 것은 다층으로, 다시 말해 여러번 실시될 수 있는 것으로서, 구체적으로 전기 절연 및 내열성 절연에 대한 요구에 상응하게 실시될 수 있다. 또한, 각각의 선 요소는 실질적으로 원형의 단면을 갖는다.
또한, 제 1 선 요소는 제 1 외부 직경을, 제 2 선 요소는 제 2 외부 직경을 갖고, 이때 제 1 외부 직경은 제 2 외부 직경과는 상이하다. 제 1 외부 직경은 제 1 코어 절연 재료를 갖는 제 1 코어의 직경에 상응한다. 제 2 외부 직경은 제 2 코어 절연 재료 및/또는 적어도 1회 별도로 둘러싸인 외부 절연 재료를 갖는 제 2 코어의 직경에 상응한다.
본 발명의 일 실시예에서, 제 2 선 요소는 단지 제 2 코어 절연 재료만을 갖고, 제 2 외부 직경은 제 1 외부 직경보다 더 크다. 이러한 실시예에 따라, 제 2 코어의 코어 절연 재료의 직경은 제 1 코어의 코어 절연 재료의 직경보다 더 크다.
본 발명에 따른 열선의 두 선 요소는 공통으로 외부 절연 재료로 적어도 1회 둘러싸인다. 선 요소를 외부 절연 재료로 둘러싸는 것은 접착 방법에 의해 구현될 수 있다. 이에 따라, 두 선 요소의 본 발명에 따른 실시예는 외부 절연 재료에 의해 둘러싸인 형태이다. 외부 절연 재료는 많은 실시예에서 두 개의 선 요소 주위를 여러번 둘러싼다. 외부 절연 재료는 단지 추가의 절연 층으로서 뿐만 아니라, 두 개의 선 요소가 실질적으로 동일한 간격으로 서로 평행하게 진행하도록 배치된다.
이러한 구성으로 인해, 두 개의 선 요소 및 외부 절연 재료로 이루어진 본 발명에 따른 열선의 단면은 역접속을 방지하는 코딩을 갖는다. 이에 따라, 열선의 전기 접속이 잘못된 극성으로 발생하지 않는 것이 보장된다. 본 발명에 따른 열선의 단면은 비대칭으로 형성될 수 있다. 특히, 열선의 단면은 비대칭으로 코너(corner)와 모서리를 가질 수 있다. 또한, 단면은, 하나의 형태로 통합되는, 원형의 아크 섹션 및 마찬가지로 형성된 두 개의 섹션으로 이루어질 수 있다. 또한, 이에 의해 생성되는 모서리들은 라운딩(rounding)으로서 형성될 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, 단면은 삼각형 또는 "배형(pear-shaped)" 또는 "물방울형" 구조를 포함한다. 특히 "배형" 또는 "물방울형" 구조가 유리한데, 바람직하게는 외부 절연 재료로서 사용되는 테플론(예를 들어 PTFE)이 이러한 형태에 테플론의 기계적 특성을 통해 양호하게 매칭될 수 있기 때문이다.
또한, 본 발명은, 각각 하나의 제 1 접촉 핀 및 제 2 접촉 핀을 본 발명에 따른 열선의 제 1 코어 및 제 2 코어와 전기적으로 접촉시키기 위해 포함하는 접속부들의 그룹을 포함하는 모듈 블록에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 열선 및 모듈 블록으로 이루어진 시스템에 관한 것이다. 모듈 블록은 열 측정 시스템에서 개별 센서들의 전기 신호를 신뢰성 있게 수신하기 위한 것이다.
모듈 블록은 단일 부품으로 또는 복수의 부품으로 형성될 수 있다. 특히 모듈 블록은 플라스틱 또는 알루미늄 압축 성형으로부터 형성될 수 있다. 모듈 블록은 접속 당 두 개의 접촉 핀이 분리 불가능하게 부착되어 있는 기판을 포함한다. 또한, 접속 당 두 개의 접촉 핀은 실질적으로 기판에 대해 수직으로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모듈 블록은 접속 당 각각 하나의 수용 채널을 포함한다. 수용 채널은, 두 개의 접촉 핀이 수용 채널 내에 도달하도록 배치된다. 접촉 핀은 수용 채널의 종방향으로 배치될 수 있다. 또한, 접촉 핀의 고정되지 않은 단부는 수용 채널 내로 연장될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 수용 채널의 단면은, 본 발명에 따라 코딩된 열선이 역접속을 방지하면서 수용 채널 내로 삽입 안내될 수 있는 방식으로 형성된다. 결과적으로 수용 채널의 개구는 코딩된 열선의 상응하는 상대 형태를 갖는다. 이러한 모듈 블록의 구성을 통해, 열선이 잘못 장착되는 것, 다시 말해 수작업에 의한 열선의 역접속을 배제할 수 없는 것이 유리한 방식으로 방지된다. 수용 채널의 단면은 많은 실시예에서 내부를 향해 좁아질 수 있다. 이를 통해 열선과 모듈 블록 사이의 안정적인 기계적 연결이 달성될 수 있다.
두 개의 접촉 핀들 사이의 거리는, 각각 하나의 접촉 핀이 삽입 안내된 열선의 한 코어를 실질적으로 축 방향으로 접촉하도록 형성된다. 각각의 코어는 복수의 리츠선(litz wire), 바람직하게는 7개의 리츠선으로 이루어지고, 이에 의해 코어의 단면에서 사이 공간이 생긴다. 이에 따라, 두 개의 접촉 핀이 각각 복수의 리츠선으로 형성된 코어의 이러한 사이 공간 내로 투입되는 경우에, 접촉 또는 전기적 연결이 제공된다. 또한, 두 개의 접촉 핀 중 하나가 코어 절연 재료와 하나 또는 복수의 리츠선 사이에 투입되는 경우에도 접촉이 보장될 수 있다. 또한 접촉은, 접촉 핀이 코어의 전면측과 접촉하게 됨으로서 보장될 수 있다. 바람직한 실시예에서 두 접촉 핀은 본 발명에 따른 열선의 각각 하나의 코어 내로 축 방향으로 약 1 내지 3 ㎜ 투입된다.
많은 실시예에서 두 개의 접촉 핀은 얇은 니들(needle)로서 형성된다. 또한, 니들 피크는 라운딩되어 형성될 수 있다. 유리하게, 니들 피크의 라운딩은 코어 리츠선의 사이 공간 내로 니들의 접촉 또는 투입을 용이하게 한다. 니들은 구리 또는 황동으로부터 제조될 수 있다. 바람직한 실시예에서 니들은 금 표면과 연관되어 강으로부터 제조된다.
또한, 본 발명에 따른 모듈 블록은 삽입 안내된 열선의 스트레인 릴리프 방식의 연결 및 기계적 연결을 위해 케이블 스트레인 릴리프를 포함한다. 유리하게 케이블 스트레인 릴리프는, 외적인 작용(예를 들어 진동, 인장력 또는 압축력)으로 인해 열선과 모듈 블록 사이의 전기적 연결이 다시 분리되는 것을 방지한다. 많은 실시예에서, 접속의 두 접촉 핀은 각각 하나의 확산 각을 포함하고, 이를 통해 열선 자체가 모듈 블록 내에 유지된다. 기판 방향으로 원추형으로 좁아지는 케이블 안내부는 접촉되는 열선의 클램핑 효과를 향상시킬 수 있다. 많은 실시예에서 하우징 내로 나사, 특히 고정 나사가 배치될 수 있고 열선의 절연부와의 내적 연결 또는 클램핑이 이루어진다. 바람직하게 고정 나사는 열선에 대해 반경 방향으로 작용한다. 이를 통해 열선은 케이블 스트레인 릴리프 요소와 신뢰성 있게 고정된다.
본 발명의 병행되는 일 양태에 따르면, 케이블 스트레인 릴리프는 절연-단자-해제로서 제공된다. 이 경우, 케이블 스트레인 릴리프 요소는 래칫(ratchet)을 구비한 적어도 하나의 클로(claw)를 포함할 수 있고, 이때 래칫은 열선의 절연부 내로 투입되며 이로써 열선은 바비드 후크(barbed hook)에 필적할 만하게 기계적으로 고정된다. 바람직한 실시예에서 클로는, 모듈 블록 내로 삽입 안내되는 열선을 두 개의 위치에서 고정하기 위해, 두 개의 래칫을 포함한다. 두 경우 모두에서, 열선이 케이블 스트레인 릴리프에 의해 손상되지 않고 IP67 보호 등급을 위한 밀봉도가 달성될 수 있는 것이 보장된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모듈 블록의 내부에는 수용 채널과 삽입 안내된 열선 사이의 밀봉을 위한 하나 이상의 밀봉 요소가 제공될 수 있다. 밀봉 요소는 삽입 안내된 열선의 경우 수용 채널의 개구 내벽과 열선의 외피 사이의 효과적인 밀봉 바디로서 기능한다. 또한, 밀봉 요소는 실리콘 밀봉부로서 형성될 수 있고 온도 변동에 대해 안정적일 수 있다. 바람직한 실시예에서 실리콘 밀봉부는 코딩 형태에 통합된 밀봉 립을 포함한다. 밀봉 요소의 실시예는 수용 채널의 전체적인 코딩 형태를 위해 이용될 수 있고, 예를 들어 비, 눈 또는 먼지와 같은 영향에 대해 절대적인 밀봉성을 보유한다.
많은 실시예에서, 모듈 블록의 접속부들의 그룹은 복수의 접속부를 포함하고, 이때 각각의 접속부에 대해 각각 두 개의 접촉 핀과, 하나의 케이블 스트레인 릴리프와, 하나의 밀봉부와, 하나의 케이블 안내부가 제공된다. 바람직하게 접속부들의 그룹은 정확히 8개의 열선과의 연결을 위한 8개의 접속부를 포함한다.
본 발명은 또한, 상응하는 개수의 열선을 수용하기 위해 본 발명에 따른 2개 이상의 모듈 블록을 구비한 모듈 블록들의 시스템에 관한 것이다. 바람직한 실시예에서 하나의 모듈 블록은 8개의 열선을 수용할 수 있다.
또한, 모듈 블록들의 시스템은 리본 케이블(ribbon cable)을 모듈 블록 시스템에 접속시키기 위한 베이스 플레이트를 포함하며, 이때 베이스 플레이트는 하나 이상의 연결 부재에 의해 제 1 모듈 블록과 기계적으로 그리고 전기적으로 연결된다. 유리한 방식으로, 이와 같은 연결 부재는 베이스 플레이트와 제 1 모듈 블록 사이에 케이블 없는 연결부로서 기능하고, 바람직하게는 소위 연결 볼트로서 형성된다.
또한, 제 1 모듈 블록은 하나 이상의 연결 부재에 의해 하나 또는 복수의 다른 모듈 블록과 기계적으로 그리고 전기적으로 연결된다.
바람직한 실시예에서, 베이스 플레이트는 연결 볼트를 위한 4개의 접촉 위치를 포함하고, 이들 접촉 위치에는 베이스 플레이트를 제 1 모듈 블록과 기계적으로 그리고 전기적으로 연결하기 위해 4개의 연결 볼트가 제공된다. 이 경우 연결 부재들은 전류 연결부 및 CAN 데이터 전달부로서 기능한다. 특히 모듈 블록 당 4개의 연결점은 접속을 통한 +12V, GND, CAN-H 및 CAN-L의 안내를 가능케 한다. 많은 실시예에서, 연결 부재는 베이어닛 소켓 또는 연결 핀으로서 형성된다.
리본 케이블은 모듈 블록 시스템의 공급 전압을 위해 제공된다. 이러한 리본 케이블은 공급 전압을 각각의 모듈 블록에 제공한다. 유리한 방식으로 모듈 블록들의 시스템은 베이스 플레이트에 의해 바람직한 위치에서 리본 케이블과 연결될 수 있다.
리본 케이블은 4개의 코어를 포함하고, 바람직하게는 실리콘으로부터 제조되며 -40℃ 내지 +125℃의 작동 온도 범위를 망라한다. 더욱이, 리본 케이블은 모듈 블록과 마찬가지로 보호 등급 IP67에 따른 수밀성 및 먼지 밀폐성을 갖는다.
바람직하게, 베이스 플레이트는, 임의의 위치에서 접속될 리본 케이블 내로 투입되어 리본 케이블의 코어를 전기적으로 접촉하기 위해 설계되어 있는 니들 접촉부를 갖는다.
결과적으로 본 발명은 유리하게 모듈 블록과의 연결을 위한 열선을 포함하고, 이때 열선은 수작업에 의해 조립되는 플러그 없이 이루어진다. 이로써, 유리한 제조 이외에도 특히 차량에서 장착 시간이 통상적인 작업 시간의 약 1/8로 단축된다.
도면들로 돌아가 주목해 보면 도 1a, 도 1b 및 도 1c에는 각각 본 발명에 따른, 단면도로 도시된 열선(1)이 도시되어 있다. 도 2에는 열선(1)과의 전기적 연결을 위한 모듈 블록의 실시예가 도시되어 있다. 도 3에는 열선(1)의 코어(2a, 3a)와 접촉 핀(7a, 7b) 사이의 전기적 접촉이 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 따른 모듈 블록들의 시스템이 도시되어 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c에서 열선(1)은 제 1 코어(2a) 및 제 2 코어(3a)를 포함한다. 이들 코어(2a, 3a)는 각각 상이한 재료들, 예를 들어 구리, 철 또는 니켈로부터 제조된 금속 도체이다. 코어들(2a, 3a)의 직경(D3)은 0.15 내지 0.3 ㎟의 값의 직경일 수 있다. 바람직하게, 두 코어는 동일한 직경(D3)을 보유할 수 있다. 바람직한 실시예에서 열선(1)의 두 코어(2a, 3a)의 직경(D3)은 각각 0.22 ㎟이다. 각각의 코어(2a, 3a)는 7개의 리츠선으로 형성되고, 이때 이들 리츠선은 바람직하게 꼬인 형태로 배치된다. 리츠선의 개수는 더 작거나 클 수도 있다.
제 1 코어(2a)는 제 1 코어 절연부(2b)를 구비하여 형성되고 제 2 코어(3a)는 제 2 코어 절연부(3b)를 구비하여 형성된다. 코어 절연부(2b, 3b)는 예를 들어 PVC, 실리콘, 유리섬유 또는 테플론(예: FEP, PFA, PTFE)으로 제조될 수 있다. 또한, 코어 절연부(2b, 3b)는 스트립 형태로 형성되고 소결된 PTFE-절연부로서 형성될 수 있다.
제 1 코어(2a)는 자신의 제 1 절연부(2b)와 함께 제 1 선 요소(2)를 형성한다. 제 2 코어(3a)는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 자신의 제 2 절연부(3b) 및/또는 별도로 둘러싸인 외부 절연 재료(4)와 함께 제 2 선 요소(3)를 형성한다. 제 1 및 제 2 선 요소(2, 3)의 단면은 실질적으로 원형으로 형성된다. 제 1 선 요소(2)는 제 1 외부 직경(D1)을 갖고, 제 2 선 요소(3)는 제 2 외부 직경(D2)을 갖는다. 이들 두 외부 직경(D1, D2)의 크기는 상이하다.
본 발명에 따른 실시예에서, 제 1 및 제 2 코어(2a, 3a)의 직경(D3)이 동일하고 다음 중 어느 하나가 해당될 때, 제 1 외부 직경(D1)은 제 2 외부 직경(D2)보다 더 작다.
1) 도 1b에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 코어 절연 재료(2b)가 제 2 코어 절연 재료(3b) 및 제 2 코어(3a) 둘레에 별도로 적어도 1회 둘러싸인 외부 절연 재료(4)의 합보다 더 얇게 형성되거나;
2) 도 1a에서 알 수 있는 바와 같이, 제 2 코어 절연 재료(3b)가 제 1 코어 절연 재료(2b)보다 더 두껍게 형성되고 제 2 코어 절연 재료(3b)만 형성되어 있거나;
3) 도 1c에서 알 수 있는 바와 같이, 제 2 코어(3a) 둘레에 별도로 적어도 1회 둘러싸인 외부 절연 재료(4)가 제 1 코어 절연 재료(2b)보다 더 두껍게 형성되고 제 2 코어 절연 재료(3b) 없이 형성되어 있다.
많은 실시예에서, 제 1 코어(2a)가 제 2 코어(3a)보다 더 작은 직경(D1)을 갖는 경우, 제 1 외부 직경(D1)은 제 2 외부 직경(D2)보다 더 작을 수 있고, 이때 제 2 선 요소(3)는 제 2 코어(3a), 제 2 코어 절연 재료(3b) 및/또는 제 2 코어(3a) 둘레에 별도로 적어도 1회 둘러싸인 외부 절연 재료(4)로 구성된다.
많은 실시예에서, 제 1 코어(2a)가 제 2 코어(3a)보다 더 큰 직경을 가질 경우에도, 절연 층 두께의 상응하는 선택에 의해 제 1 외부 직경(D1)은 제 2 외부 직경(D2)보다 더 작다. 이 경우, 제 2 선 요소(3)는 제 2 코어(3a), 제 2 코어 절연 재료(3b) 및/또는 제 2 코어(3a) 둘레에 별도로 적어도 1회 둘러싸인 외부 절연 재료(4)로 구성된다.
바람직하게 코어 절연 재료(2b, 3b) 및 외부 절연부(4)는 테플론, 예를 들어 PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 또는 PFA(퍼플루오르알콕시-폴리머)로부터 형성된다. 테플론은 높은 온도 안정성을 갖는 재료이다. 열선이 높은 온도 변동에 자주 노출되기 때문에, 코어 절연 재료(2b, 3b) 및 외부 절연부(4)의 제조에 테플론이 바람직하게 사용된다. 이와 같은 내부 및 외부 테플론 층은 약 260℃에 이르기까지 안정적인 것으로 관측될 수 있다. 일 실시예에서 코어 절연 재료(2b, 3b) 및 외부 절연부(4)는 PFA로부터 제조된다. PFA는 PTFE와 같이 열적으로 안정하고 이에 더하여 유리한 파지성(grip)을 갖는다. 따라서, PFA로부터 제조된 외부 절연부(4)는 파지하기 좋은 취급을 가능케 하며, 즉 예를 들어 모듈 블록의 수용 채널 내에 열선을 삽입하는 경우, 그립감(grip feeling)이 확실한 피드백을 제공한다.
테플론으로부터 외부 절연부(4)를 제조하는 적합한 방법은 접착 방법이며, 이를 통해 공정 기술적으로 단지 특정 형태의 열선(1)만이 가능할 수 있다. 무엇 보다도, 이를 통해 역접속을 방지하는 프로파일, 즉 최소의 꺽임 또는 굴곡을 갖는 프로파일로 절단된다. 도 1a, 도 1b 및 도 1c에서 바람직한 실시예로 도시되어 있는 바와 같이, 열선(1)의 단면은 "물방울형" 구조를 갖는데, 다시 말해 실질적으로 반원으로 형성된 제 1 섹션으로부터 시작하고, 원추형으로 좁아지는 두 개의 직선형 섹션을 진행하여 제 1 섹션에서 먼 이 직선형 섹션의 단부들은 각각 실질적으로 반원으로 형성된 제 2 섹션에 연결된다. 제 1 섹션은 제 2 섹션과는 상이한 직경을 갖는다.
도 2에는 열선(1)과의 전기적 연결을 위해 사용되는 모듈 블록(5)의 일 실시예가 도시되어 있다. 모듈 블록(5)은 정방형의 하우징으로서 형성될 수 있다. 이 경우, 모듈 블록은 90 내지 110 ㎜ 범위의 길이와, 20 내지 40 ㎜ 범위의 폭과, 10 내지 30 ㎜ 범위의 높이를, 바람직하게는 95 내지 98 ㎜ 범위의 길이와, 27 내지 33 ㎜ 범위의 폭과, 15 내지 19 ㎜ 범위의 높이를 갖는다. 정방형 모듈 블록(5)의 길이 측면들 중 한 측면에는 8개의 수용 채널(6)의 개구가 배치되며, 이는 8개까지의 열선(1)을 수용하기 위해 사용된다. 주지될 수 있는 바와 같이, 하나의 모듈 블록(5)은 하나 이상의 수용 채널(6)을 포함하고, 상기 수용 채널은 열선(1)의 접속부로서 사용된다. 수용 채널(6)의 각각의 개구는 본 발명에 따른 열선(1)의 단면에 매칭되는 상대 형태를 갖는 단면을 포함한다. 이로써, 역접속을 방지하는 열선(1)의 수용이 보장된다.
또한, 모듈 블록(5)은, 열선(1)이 하우징 내로 적어도 1 ㎝ 내지 1.5 ㎝ 삽입 안내될 수 있도록 형성된다. 이를 위해서는, 상응하게 낮은 마찰 저항이 필요하다.
열선(1)의 수용을 위한 각각의 접속부는 모듈 블록(5) 내에서 기판(7)에 의해 길이 방향으로 제한된다. 기판(7) 상에는 접속부 당 두 개의 접촉 핀(7a, 7b)이 위치한다. 이들 접촉 핀(7a, 7b)은 수용 채널(6)의 개구의 배향에 평행하게 배향되고 실질적으로 기판(7) 상에 직각으로 고정된다. 두 개의 접촉 핀(7a, 7b)은 열선(1)과의 전기적 접촉을 위해 사용되며, 다시 말해 전기 도전성 연결을 형성하도록 각각 하나의 접촉 핀(7a, 7b)이 열선(1)의 각각 하나의 코어(2a, 3a)에 접촉하게 된다.
도 3에는 복수의 리츠선으로 구성된 코어(2a, 3a)의 사이 공간 내로 접촉 핀(7a, 7b)의 투입되거나 전기적으로 접촉되는 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 이에 따르면, 바람직하게 접촉 핀(7a, 7b)은 니들로서 형성되고, 이때 전기적으로 연결된 상태에서 니들에 의해 발생하는 열선(1)의 확산이 열선(1)의 외부 절연부(4)와 동시에, 예를 들어 수용 채널(6)의 개구 및 케이블 안내부(8)를 통과하면서 가압하여, 결과적으로 열선(1)이 미끄러져 나오는 것을 방지하도록, 니들의 구조 형태가 형성된다.
이에 따라, 열선(1)과의 접촉 손실을 방지하기 위해, 니들은 적합한 확산 각(α)을 구비하여 형성된다. 일반적으로 확산 각(α)이 더 작으면 투입 깊이는 더 깊어지게 된다. 그러면 가압력이 작아서, 이는 접촉 핀(7a, 7b)의 코어(2a, 3a) 내 유지를 약화시키는 것을 초래한다. 이와 반해, 확산 각(α)이 더 크면 투입 깊이가 작아지게 되고, 이에 의해 열선(1)이 미끄러져 빠져나올 수가 있다. 또한, 이러한 가압력은 수용 채널의 제공 공차에 좌우된다. 본 실시예에 따르면, 확산 각(α)은 가압력과 투입 깊이 사이의 최적의 절충이 이루어지도록 형성된다. 바람직하게, 확산 각(α)은 45° 미만, 특히 바람직하게는 30° 미만으로 형성된다.
또한, 니들의 피크는 코어(2a, 3a)의 사이 공간들 내로 더욱 양호하게 투입될 수 있도록 볼(ball) 형태로 형성될 수 있다.
니들의 구조, 예를 들어 직경의 구조는, 니들이 내부로 침투하게 되는 열선(1)의 작은 선 단면으로 인해 약 0.40 내지 0.60 ㎜의 최대값으로, 바람직하게는 0.53 ㎜로 제한된다. 기계적 안정성을 확보하기 위해, 구리 또는 황동과 같은 재료, 그러나 바람직하게는 고도로 담금질된 강이 금 표면과 연관되어 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같은 실시예로 돌아와서, 수용 채널(6)의 개구와 기판(7) 사이에는 케이블 스트레인 릴리프(9)가 장착된다. 이러한 케이블 스트레인 릴리프는, 열선(1)이 모듈 블록(5)으로부터 전혀 미끄러져 빠져나오지 못하도록 보장한다. 케이블 스트레인 릴리프(9)는 또한, 열선(1)과 같은 유연한 전기선과 모듈 블록(5) 사이의 연결이 기계적 응력에 대해 보호되도록 보장한다. 본 발명에 따른 기계적 케이블 스트레인 릴리프(9)는 록킹 및 언록킹 가능하다. 일 실시예에 따르면 케이블 스트레인 릴리프(9)에는 바비드 후크가 제공된다. 다른 일 실시예에 따르면, 고정 나사에 의한 클램핑이 제공된다.
또한, 케이블 스트레인 릴리프(9)와 기판(7) 사이에는 케이블 안내부(8)가 위치한다. 케이블 안내부는 기판 방향으로 원추형으로 형성될 수 있다. 케이블 안내부(8)의 원추형 구조에 의해 케이블 안내부(8)의 단부 영역은 접촉된 상태에서 열선(1)과의 클램핑 작용을 야기한다.
도 4에는 베이스 플레이트(11)와, 두 개의 모듈 블록(5a, 5b)으로 이루어진 모듈 블록 시스템(10)의 실시예가 도시되는데, 이때 예를 들어 두 개의 열선(1)이 시스템(10)과의 연결을 위해 도시되어 있다.
베이스 플레이트(11)는 편평한 정방형으로 형성되고 실질적으로 모듈 블록(5)의 길이와 폭을 갖는다. 또한, 베이스 플레이트의 상부 측에는 실질적으로 이 상부 측 중심에 연장되는 그루브(12)가 리본 케이블 선의 수용을 위해 형성된다. 또한, 베이스 플레이트(11)에는 연결 볼트(15)를 위한 삽입 위치들(13)이 배치되며, 이는 기능적으로는 접촉 위치로서 지칭될 수 있다. 바람직하게, 베이스 플레이트(11)의 4개의 코너 중 하나마다 각각 배치되어 있는 4개의 삽입 위치(13)가 형성된다.
베이스 플레이트(11)와 모듈 블록(5a)의 조립 시에 리본 케이블 선은 그루브(12) 내로 클램핑된다. 그루브(12) 내에서 4개의 니들 접촉부(14)는, 이 접촉부가 리본 케이블 선 내로 투입되어 이 경우에 코어가 +12V, GND, CAN-L 및 CAN-H를 위해 접촉하도록 배치된다. 동시에 제 1 모듈 블록(5a)의 하부 측에 형성된 연결 볼트(15)는 상응하는 삽입 위치(13) 내로 맞물리고 베이스 플레이트(11)와 제 1 모듈 블록(5a)의 견고한 연결을 형성한다. 이 경우, 베이스 플레이트(11) 내의 전기 선은 연결 볼트(15)를 위한 삽입 위치(13)를 니들 접촉부(14)와 연결시키고, 이 니들 접촉부는 다시 리본 케이블의 코어와 접촉한다.
제 1 모듈 블록(5a)을 베이스 플레이트(11)로부터 떼어내면, 클램핑 삽입된 리본 케이블 선이 해제되고 니들 접촉부(14)는 리본 케이블 선으로부터 손상 없이 회수된다.
또한, 도 4에는 다른 하나의 제 2 모듈 블록(5b)이 본 발명에 따른 실시예의 구성 부분으로 도시되어 있다. 두 개의 모듈 블록들(5a 및 5b) 사이의 연결은 4개의 연결 볼트(15)에 의해 이루어진다. 제 2 모듈 블록(5b)의 하부 측에 조립된 이러한 연결 볼트(15)는 연결 시에 제 1 모듈 블록(5a)의 상부 측에 형성된 삽입 위치(17) 내로 맞물리고 두 개의 모듈 블록들(5a, 5b)의 견고한 연결을 야기한다.
많은 실시예에서는 복수의 모듈 블록들(5a, 5b)이 베이스 플레이트(11)에 배치된다.
모듈 블록 시스템(10)의 실시예는 유리하게, 각각 접촉 핀을 구비한 수용 채널을 통해 상응하는 모듈 블록(5a, 5b)과 전기적 및 기계적 접촉 상태로 제공되는 8 내지 32개까지의 열선(1)을, 역접속을 방지하여 수용하기 위해 사용된다.
1: 열선의 단면 2: 제 1 선 요소
2a: 제 1 코어 2b: 제 1 코어 절연 재료
3: 제 2 선 요소 3a: 제 2 코어
3b: 제 2 코어 절연 재료 4: 외부 절연 재료
5: 모듈 블록 5a: 제 1 모듈 블록
5b: 제 2 모듈 블록 6: 수용 채널의 개구
7: 기판 7a: 제 1 접촉 핀
7b: 제 2 접촉 핀 8: 케이블 안내부
9: 케이블 스트레인 릴리프 10: 모듈 블록들의 시스템
11: 베이스 플레이트 12: 그루브
13: 삽입 위치 14: 니들 접촉부
15: 연결 볼트 D1: 제 1 외부 직경
D2: 제 2 외부 직경 D3: 코어 직경

Claims (14)

  1. 전기 신호의 전달을 위한 열선(1)으로서,
    제 1 코어(2a)와 제 2 코어(3a), 제 1 코어 절연 재료(2b)와 제 2 코어 절연 재료(3b)뿐만 아니라, 외부 절연 재료(4)를 포함하고,
    이때 상기 제 1 코어(2a)는 상기 제 1 코어 절연 재료(2b)로 적어도 1회 둘러싸여 제 1 선 요소(2)를 형성하고, 상기 제 2 코어(3a)는 상기 제 2 코어 절연 재료(3b)로 적어도 1회 둘러싸이고/둘러싸이거나 상기 외부 절연 재료(4)로 적어도 1회 별도로 둘러싸여 제 2 선 요소(3)를 형성하며,
    상기 제 1 선 요소(2)는 제 1 외부 직경(D1)을 갖고, 상기 제 2 선 요소(3)는 제 2 외부 직경(D2)을 갖고, 상기 제 1 외부 직경(D1)은 상기 제 2 외부 직경(D2)과는 상이하며,
    상기 열선(1)의 단면이 역접속을 방지하는 코딩을 갖는 방식으로,
    상기 두 선 요소(2, 3)는 상기 외부 절연 재료(4)로 적어도 1회 함께 둘러싸여 있는
    열선.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 코더(3a)는 단지 제 2 코어 절연 재료(3b)로만 적어도 1회 둘러싸이고 상기 제 2 외부 직경(D2)은 상기 제 1 외부 직경(D1)보다 더 큰
    열선.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 코어(2a, 3a)는 동일한 직경(D3)을 갖는
    열선.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 코어(2a) 및 상기 제 2 코어(3a)는 상이한 재료로부터 형성되고, 바람직하게 상기 제 1 코어(2a)는 니켈로부터 형성되고, 상기 제 2 코어(3a)는 니켈-크롬으로부터 형성된
    열선.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 코어 절연 재료(2b, 3b) 및 상기 외부 절연 재료(4)는 테플론, 바람직하게는 PFA를 포함하는
    열선.
  6. 접속부의 그룹을 포함하는 모듈 블록(5)으로서, 각각
    제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 열선(1)의 제 1 코어(2a) 및 제 2 코어(3a)와의 전기적 접촉을 위한 제 1 접촉 핀(7a) 및 제 2 접촉 핀(7b), 수용 채널(8) 및 케이블 스트레인 릴리프(9)를 포함하고,
    상기 수용 채널(8)의 단면은, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따라 코딩된 열선(1)이 상기 수용 채널(8) 내로 역접속 방지식으로 삽입 안내될 수 있도록 형성되며,
    각각 하나의 접촉 핀(7a, 7b)이 상기 삽입 안내된 열선(1)의 하나의 코어(2a, 3a)를 실질적으로 축 방향으로 접촉하는 방식으로, 상기 두 개의 접촉 핀(7a, 7b)은 상기 모듈 블록(5) 내부에서 상기 수용 채널(8)의 길이 방향으로 배치되고,
    상기 케이블 스트레인 릴리프(9)는 삽입 안내된 열선(1)의 스트레인 릴리프 방식의 연결 및 기계적 연결을 위해 제공되는
    모듈 블록.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 두 개의 접촉 핀(7a, 7b)은 니들 피크가 라운딩된 얇은 니들로서 형성됨으로써, 각각 복수의 리츠선으로 형성된 코어(2a, 3a)의 사이 공간 내로 상기 니들 피크가 삽입될 수 있는
    모듈 블록.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 케이블 스트레인 릴리프(9)는 절연-단자-해제로서 제공되는
    모듈 블록.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모듈 블록(5) 내부에는 상기 수용 채널(8)과 상기 삽입 안내된 열선(1) 사이의 밀봉을 위한 하나 이상의 밀봉부가 제공되는
    모듈 블록.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모듈 블록(5)은 8개까지의 열선(1)을 수용하기 위해 8개의 접속부를 포함하는
    모듈 블록.
  11. 모듈 블록들의 시스템(10)으로서,
    상응하는 개수의 열선(1)을 수용하기 위한 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 두 개 이상의 모듈 블록과,
    상기 모듈 블록들의 시스템(10)에 리본 케이블의 접속을 위한 베이스 플레이트(11)를 구비하고,
    상기 베이스 플레이트(11)는 하나 이상의 연결 요소(15)에 의해 모듈 블록들 중 제 1 모듈 블록(5a)과 기계적 및 전기적으로 연결되며,
    상기 제 1 모듈 블록(5a)은 하나 이상의 연결 요소(15)에 의해 다른 모듈 블록들 중 하나의 또는 복수의 모듈 블록(5b)과 기계적 및 전기적으로 연결되는
    모듈 블록들의 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    베이스 플레이트(11)는, 상기 접속할 리본 케이블 내로 투입되어 상기 접속할 리본 케이블의 코어와 전기적으로 접촉하도록 설계된 니들 접촉부(14)를 포함하는
    모듈 블록들의 시스템.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 연결 요소(15)는 전류 연결을 위해 그리고 CAN 데이터 전달을 위해 사용되는
    모듈 블록들의 시스템.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 모듈 블록(5a, 5b) 및 상기 베이스 플레이트(11)는, 특히 신호들 +12V, GND, CAN-L 및 CAN-H 중 각각 하나의 전달을 위해 사용되는 4개 이상의 연결 요소(15)를 포함하는
    모듈 블록들의 시스템.
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