KR20170120115A

KR20170120115A - 체결 장치를 구비하는 플러그 커넥터

Info

Publication number: KR20170120115A
Application number: KR1020177023693A
Authority: KR
Inventors: 빌렘 블라크번; 헬무트 뮬필너
Original assignee: 로젠버거 호흐프리쿠벤츠테흐닉 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2017-10-30
Also published as: EP3262722A1; US20180040978A1; JP2018508098A; CN107408780B; CN107408780A; CA2975425A1; DE202015001505U1; JP6506851B2; WO2016134812A1; US10211568B2; EP3262722B1

Abstract

본 발명은 플러그 커넥터를 대응 플러그 커넥터(200)에 대해 대응 플러그 커넥터와 결합되는 폐쇄 위치에 유격 없이 축방향 고정하는 체결 장치(20)를 구비하는 특히 고전류 플러그인 플러그 커넥터(100)로, 체결 장치(20)가 폐쇄 위치에서 대응 플러그 커넥터 상의 체결 돌기(202) 뒤에 축방향으로 걸리도록 설계된 잠금 클립 등의 유지 부재(22)와, 그리고 폐쇄 위치에서 체결 돌기(202)가 유지 부재(22)와 역압 부재(24) 사이에 수용되도록 하는 방식으로 유지 부재(22) 반대측에 위치하는 역압 부재(24)를 가지는 플러그 커넥터에 관련된다. 본 발명에 의하면 고정 위치(II)에서 유지 부재(22) 및/또는 역압 부재(24)를 체결 돌기(202)에 대해 누르는 작동 장치(30)가 체결 돌기(202) 상에 형성된다.

Description

체결 장치를 구비하는 플러그 커넥터

본 발명은 플러그 커넥터에 관한 것으로, 특히 플러그 커넥터를 대응 플러그 커넥터에 대해 대응 플러그 커넥터의 결합되는 폐쇄 위치에 축방향 고정하기 위한 체결 장치를 구비하는 고전류 플러그에 관한 것이다. 체결 장치는 한편으로 폐쇄 위치에서 대응 플러그 커넥터의 체결 돌기의 축방향 뒤에 걸리도록 설계된 잠금 클립 등의 유지 부재와, 그리고 다른 한편으로 체결 돌기가 폐쇄 위치에서 유지 부재와 역압 부재 사이에 수용되도록 유지 부재의 반대측에 위치하는 역압 부재를 구비한다.

플러그 커넥터는 일반적으로, 연결 상태에서 전류 및/또는 전기 신호를 전송하기 위한 전기 케이블 또는 따른 전기 부품의 분리 가능한(detachable) 연결에 사용된다. 플러그 연결(plugged connection)을 형성하기 위해 예를 들어 플러그 부(plug part)인 제1 플러그 커넥터는 예를 들어 소켓 부(socket part)인 상보적인(complementary) 대응(mating) 플러그 커넥터와 플러그 결합(plugged together)된다.

전기화된 구동부(drive train)를 가지는 차량, 즉 전기 또는 하이브리드 차량에서는 에너지원으로부터 수요기기(consumer)로 고전력이 전송될 필요가 있다. 이 목적을 위해 일반적으로 50A 이상까지의 고전류를 전송하도록 설계된 고전류 케이블과 고전류 플러그가 사용된다. 이에 따라 엔진 블록에 직결되어 사용될 플러그 커넥터는 진동(vibrations and oscillations) 등의 높은 기계적 응력을 받게 되므로 이들 플러그 커넥터는 안전성과 내구성 등에 높은 요구치를 만족시켜야 한다.

진동의 결과 마모를 야기하는 플러그 커넥터와 대응 플러그 커넥터 간의 플러그 연결 영역에 발생되는 상대 이동(relative movement)을 방지하기 위해, 종래의 플러그 커넥터는 대응 플러그 커넥터와 결합되는 폐쇄 위치(closed position)에서 플러그 커넥터가 가능한 한 대응 플러그 커넥터와 견고하고 움직이지 않게 고정되며 또한 플러그 커넥터가 대응 플러그 커넥터와 분리(pulled off or falling off)되지 않도록 하는 체결 장치(locking device)를 구비한다.

공지의 체결 장치는 폐쇄 위치에서 대응 플러그 커넥터의 체결 캐치(locking catch) 등 돌기에 걸리거나(clip over) 뒤에 걸려 체결(behind lock)되도록 설계된 잠금 클립(latching clip) 등의 유지 부재(retaining element)를 가진다. 플러그 커넥터가 밀어지면(push on), 관련 스냅 체결 탭(snap-locking tab)이 돌기 뒤에 걸리고, 그러면 플러그 커넥터가 플러그 결합 반대 방향으로 당겨져 빠지는(pulled off) 것을 방지하는 체결 효과(locking effect)가 나타난다. 플러그 커넥터가 대응 플러그 커넥터에 의도된 이상으로 더 밀려들어(push onto) 가는 것을 방지하기 위해 역압(counterpressure) 부재가 구비될 수 있는데, 폐쇄 위치에서 대응 플러그 커넥터의 체결 돌기는 유지 부재와의 사이의 공간에 배치되어 유지 부재가 당겨져 빠지는 것을 방지하고 역압 부재는 유지 부재가 더 밀려들어가는 것을 방지한다. 이와 같은 스냅 체결(snap-locking) 구조는 플러그 커넥터를 대응 플러그 커넥터 상에 비교적 안정되게 고정시키게 된다.

그러나 특히 높은 기계적 부하와 진동(예를 들어 진동 등급 4)에 노출되는 플러그 연결에서는, 전술한 스냅 체결 연결은 플러그 연결의 내구성을 저하시키는 플러그 커넥터의 현저한 마모(wear and tear)를 야기할 수 있다.

전술한 문제들을 감안하여, 본 발명의 목적은 현저한 마모를 야기하지 않으면서 특히 고진동에 노출된 플러그 연결에도 사용될 수 있도록 플러그 커넥터를 더 개선하는 것이다.

본 발명에 의하면 이러한 문제는 청구항 1에 따른 플러그 커넥터와 청구항 15에 따른 플러그 커넥터와 대응 플러그 커넥터로 구성되는 플러그 연결을 통해 해결된다. 본 발명의 유용한 추가적 개선 사항들은 종속항들에 기재되어 있다.

본 발명에 의한 플러그 커넥터는 유지 부재(retaining element) 및/또는 역압 부재(counterpressure element)를 그 사이에 위치하는 대응(mating) 플러그 커넥터의 체결 돌기(locking projection)에 대해 누르도록 설계된 작동 장치(actuating device)를 가진다. 이에 따라 유지 부재 및/또는 역압 부재는 작동 장치에 의해 해제 위치(release position)로부터, 유지 부재 및/또는 역압 부재가 체결 돌기에 대해 해제 위치에서보다 더 강제적으로 눌리는 고정 위치(fixing position)로 이동한다.

달리 말해, 작동 장치는 그 사이의 거리를 감소시키기 위해 유지 부재를 역압 부재의 방향으로 누르거나 및/또는 그 사이의 거리를 감소시키기 위해 역압 부재를 유지 부재의 방향으로 밀도록 작용한다. 결과적으로 유지 부재와 역압 부재는 그 사이에 위치하는 체결 돌기를 양측으로부터 눌러 플러그 연결에서 축방향 유격(axial play)을 제거할 수 있다.

또 달리 말하면, 작동 장치는 유지 부재 및/또는 역압 부재를 유지 부재와 역압 부재 간에 제1 거리를 가지는 해제 위치(release position)로부터, 유지 부재와 역압 부재가 체결 돌기를 양측으로부터 누르기 위해 유지 부재와 역압 부재 간에 제1 거리보다 작은 제2 거리를 가지는 고정 위치(fixing position)로 이동시키도록 작용한다.

본 발명은 종래의 스냅 체결 기구에 있어서, 스냅 체결 걸림을 형성하기 위한 처음에 가능한 폐쇄 위치에서 잠금 클립 형태의 유지 부재와 고정 돌기 사이에 약간의 축방향 유격(axial play)이 자연히 발생된다는 지식에 기초하고 있다. 이는 유지 부재의 스냅 걸림 이후 플러그 연결 방향으로 인가되는 결합력에 의해 유지 부재가 걸림 돌기에 바로 안착되지 못하고 그 뒤에 작은 거리가 남아, 이 거리로 결과되는 축방향 유격이 전술한 마모의 발생을 야기하기 때문이다. 본 발명에 의하면 초기에 존재했을 유지 부재 및/또는 역압 부재를 이에 반대측인 고정 위치로 이동시킴으로써 축방향 유격을 완전히 제거하기 위해 작동 장치가 구비된다. 역압 부재와 유지 부재 사이의 거리를 감소시킨 결과, 유지 부재는 플러그 연결 방향과 반대로 밀리거나 당겨져 체결 돌기와 다시 접촉되는 한편, 역압 부재는 체결 돌기의 반대측에 안착된다. 달리 말해, 체결 돌기가 유지 부재와 역압 부재 모두에 접촉하는 고정 위치에서의 제2 거리는 너무 작아, 이러한 방법으로 축방향 유격이 전혀 없이 두 부재 사이에 수용된다. 이에 따라 본 발명에 의한 체결 장치의 구조는 결합 작동을 촉진하는 한편, 플러그 커넥터와 대응 플러그 커넥터 간에 견고하고 전혀 유격 없는 축방향 연결의 형성을 가능하게 한다.

고정 위치에서 유지 부재와 역압 부재 간의 축방향 제2 거리는 바람직하기로 체결 돌기의 축방향 폭에 대응하여 작동 장치가 고정 위치로 이동한 다음에는 체결 돌기가 유지 부재와 역압 부재 사이의 공간에 유격 없는 방식으로 수용될 수 있다.

사용자 친화적이고 간단하게 고정 위치와 역으로 해제 위치로 이동시키기 위해서는, 역압 부재가 예를 들어 절곡부(bending part) 등 이동 가능하고 유연한 부품으로 설계되고 결합 중에 작동 장치에 의해 플러그 커넥터에 대향하는 체결 돌기의 측부를 누르는 가압면(pressing surface)을 가지는 것이 유용함이 밝혀졌다. 이동 가능한 절곡부의 가압면이 체결 돌기를 누르면, 체결 돌기와 접촉하여 플러그 연결 방향으로 너무 멀리 밀렸던 유지 부재의 부분이 체결 돌기의 반대측에 안착될 때까지 당겨지게(draw back) 된다. 달리 말하면, 유지 부재와 이에 견고하게 연결된 하우징이 플러그 연결에서 축방향 유격이 제거되고 유지 부재와 절곡부가 체결 돌기를 양측에서 누를 때까지 플러그 연결 방향의 반대 방향으로 당겨지게 된다. 역압 부재로 유연한 부품을 사용하는 다른 이점은 체결 돌기에 예압(pre-loaded) 상태로 눌러질 수 있다는 것이다.

한편, 유지 부재는 바람직하기로 절곡부와 같이 유연한 부품이 아니라, 결합 중에 체결 돌기의 플러그 연결에서 먼 쪽의 측부를 누르는 가압면을 가지는 견고한 잠금 클립(latching clip) 또는 견고한 스냅 체결 탭(snap-locking tab)으로 설계된다. 절곡부의 가압면은 유지 부재의 가압면의 반대측에 제1 거리(해제 위치) 또는 제2 거리(고정 위치)로 이격되어 위치한다. 견고하고 안정된 유지 부재는 플러그 커넥터와 대응 플러그 커넥터 간에 양호하고 안정된 스냅 체결 접촉을 가져온다.

대체적인 실시예에서는, 유지 부재 역시 이동 가능한 절곡부와 같이 유연한 부품을 가질 수 있다.

바람직하기로, 역압 부재는 유연한 부품으로 설계되어 해제 위치에서 제1 축방향 크기(axial dimension)와 고정 위치에서 제1 축방향 크기보다 큰 제1 축방향 크기를 가진다. 해제 위치에서 유연한 부품은 저 짧은 축방향 크기를 가짐에 따라 유지 부재 방향으로 덜 돌출하므로, 유지 부재와 유연한 부품 전단 간의 거리가 크다(제1 거리). 고정 위치에서는 대응 플러그 커넥터를 누르기 위해 유연한 부품이 더 큰 축방향 크기를 가짐에 따라 유지 부재의 방향으로 더 돌출하므로 유지 부재와 유연한 부품 전단 간의 거리가 작다(제2 거리).

유연한 부품은 플러그 측 자유단에 가압면을 가지며 자유단 반대측의 단부가 플러그 커넥터의 하우징에 고정된 리프 스프링(leaf spring) 부재로 설계될 수 있다. 유연한 부품 또는 탄성적으로 이동 가능한 절곡부로 설계된 역압 부재는 특정한 접촉 압력으로 조정되기 위해 작동 부재에 의해 특히 간단하고 신뢰성 높은 방식으로 조정될 수 있다.

유지 부재와 역압 부재 사이의 “거리”는 이에 따라 서로 반대측에 배치된 유지 부재와 역압 부재의 가압면들 사이의 거리를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

절곡부의 축방향 길이의 변화는 절곡부가 해제 위치에서 고정 위치보다 반경 방향 외측으로 더 돌출하는 결과를 가져올 수 있다. 해제 위치에서의 절곡부의 반경 방향 확장 부품은 작동 장치에 의해 적어도 부분적으로 축방향 확장 부품으로 절곡될 수 있어, 절곡부는 고정 위치에서 탄성적으로 예압된다. 바람직하기로, 절곡부는 원호형(arc)으로 굴곡된 리프 스프링 형태로 설계되는데, 종단면 평면의 반경 방향으로 연장되는 원호는 절곡부가 납작하게 눌리는 고정 위치보다 해제 위치에서 더 두드러진다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 절곡부는 작동 장치에 의해 반경 방향 외측으로 절곡된 위치로부터 더 납작하고 축방향으로 연장된 위치(고정 위치)로 눌릴 수 있게 구성된다.

이를 위해, 작동 장치는 바람직하기로 체결 장치에 대해 축방향으로 이동(displace)할 수 있는 작동부를 가지는데, 고정 위치로 이동시키기 위해서는 플러그 커넥터의 플러그 측 단부로 밀려지고 및/또는 해제 위치로 이동시키기 위해서는 반대 방향(대응 플러그 커넥터에서 먼 쪽)으로 밀리거나 또는 그 역으로 작동한다. 작동부를 플러그 커넥터의 플러그 측 단부로 이동시킴으로써, 절곡 부재는 대응 플러그 커넥터의 체결 돌기에 대해 탄성적으로 예압될 수 있다. 작동부를 초기 위치로 복귀하도록 이동시킴으로써 절곡 부재는 예압이 다시 해제될 수 있으며, 그 결과 절곡 부재는 자동으로 대응 플러그 커넥터의 체결 돌기를 덜 강하게 누르는 이완된(relaxed) 위치로 당겨져 복귀된다(pull back).

특히 간단하고 사용자 친화적인 작동부의 작동은 작동부가 플러그 커넥터를 적어도 부분적으로, 바람직하기로 완전히 둘러싸는 슬리이브 부(sleeve part)로 구성되어 가능해진다. 예를 들어 작동부는 플러그 커넥터 하우징을 둘러싸는 축방향 이동 가능한 플라스틱 슬리이브로 설계되는데, 이는 사용자에게 특히 큰 파지면(gripping surface)을 제공한다. 고정 위치로 이동시키기 위해서는 작동부가 적어도 부분적으로 절곡부 너머로 밀어지고, 절곡부는 이에 따라 외측으로 절곡된 위치로부터 축방향으로 연장되는 고정 위치로 눌리게 된다. 슬리이브 부는 높은 강성과 강도를 추가적 이점으로 제공하여, 슬리이브 부가 절곡부의 반경 방향 외측에 위치하여 내측으로 누르면 개별적인 반경 방향 변형(deflection)이나 예압된 절곡부의 이탈(evasion)이 신뢰성 높게 방지된다.

대응 플러그 커넥터에 경합된 플러그 커넥터를 고정 위치에 신뢰성 높게 보장하기 위해서, 작동 장치는 바람직하기로 플러그 커넥터를 고정 위치에 고정시키는 잠금 기구(latching mechanism) 등의 고정 기구(retaining mechanism)를 가진다. 잠금 기구는 예를 들어 대응 플러그 커넥터 방향으로 이동시킨 후 역압 부재가 고정 위치로 이동하자마자 슬리이브 부와 자동으로 스냅 체결 걸림(snap-locking engagement)되도록 한다. 잠금 기구는 축방향 이동 가능한 작동 장치와 플러그 커넥터의 축방향으로 고정된 하우징에 각각 구비되는 스냅 체결 탭과 스냅 체결 돌기 간의 형상 체결(form-locking) 작용을 통해 이뤄질 수도 있다.

작동 장치를 해제 위치로 리셋(reset)하기 위해 고정 기구는 수동으로 해제될 수 있는데, 예를 들어 슬리이브 부 상에 구비될 수 있는 하나 이상의 해제 부를 작동시킨다.

공지의 고전류 플러그들은 흔히 플러그 커넥터가 대응 플러그 커넥터에 대한 최종 위치에 배치되어야 작동할 수 있는 플러그 커넥터 위치 보장 구조(“CPA": connector position assurance; 커넥터 위치 보장)를 장비한다. CPA의 작동이 가능하지 않으면 플러그 커넥터의 설치자는 결합 과정이 완전하지 않아 플러그 커넥터가 최종적인 폐쇄 위치에 배치되지 않았다는 정보를 받는다. 이는 전류가 불완전하게 결합된 플러그 연결을 통해 누설되는 것을 방지하고자 한 것이다.

본 발명에 의한 플러그 커넥터에서는 이러한 커넥터 위치 보장(CPA)이 유지 부재가 대응 플러그 커넥터의 결합 과정 동안 적어도 부분적으로 반경 방향 외측으로 변형되어 유지 부재가 반경 방향으로 변형되지 않으면 작동 부재가 고정 위치로 이동할 수 없도록 설계함으로써 제공된다. 결합 작동의 과정에서 유지 부재의 반경 방향 외측으로의 변형은 체결 돌기 뒤에서 반경 방향 내측으로 탄성 걸림될 때까지 대응 플러그 커넥터의 경사진 안내면을 통해 외측으로 강제됨으로써 이뤄진다. 축방향 이동 가능한 작동 장치는 아직 탄성 걸림되지 않아 고정 위치로 밀어질 수 없는 반경 방향으로 변형된 유지 부재에 안착하게 된다. 이 접촉을 통해 플러그 커넥터의 설치자는 플러그 커넥터가 아직 최종적인 폐쇄 위치에 도달하지 않았다는 정보를 받는다. 반면, 체결 돌기 너머의 유지 부재의 반경 방향 변형은 고정 위치에서 작동 장치가 유지 부재 외측에 접촉하고 있어 방지된다.

작동 장치가 해제 위치에 있을 때 유지 부재가 이를 통해 반경 방향 외측으로만 변형될 수 있는 창(window) 등의 개구부(opening)를 가지는 축방향 이동 가능한 둘러싸는 슬리이브 부로 작동 부재가 설계되면 이 CPA가 특히 유효하다. 이와 대조적으로, 작동 장치가 고정 위치에 있으면 유지 부재는 적어도 부분적으로 개구부의 축방향 수준이 아니라 슬리이브 벽의 폐쇄 부분의 축방향 수준에 위치하고, 이는 유지 부재의 축방향 변형을 방지한다.

대응 플러그 커넥터로부터의 플러그 커넥터의 분리(decoupling)는 고정 위치로부터 해제 위치로 이동시키는 동안 유지 부재의 반경 방향 변형을 위한 파지부를 구비하여 분리 동안 유지 부재가 체결 돌기 위로 들어 올려지도록 함으로써 간단해질 수 있다. 달리 말해, 작동 장치의 고정 위치로부터 해제 위치로의 이동의 결과, 역압 부재가 체결 돌기로부터 해제될 뿐 아니라 체결 돌기 뒤에 걸린 유지 부재도 들어 올려져, 작동 장치를 해제 위치로 단순히 이동시킴으로써 플러그 커넥터가 대응 플러그 커넥터로부터 간단하고 사용자 친화적인 방식으로 당겨 빠질 수 있다. 이를 위해, 유지 부재는 작동 장치의 파지부에 접촉하여 들어 올려질 수 있도록 하는 경사면 등의 지레면(lever surface)을 가질 수 있다.

본 발명에 의한 플러그 커넥터는 바람직하기로 전류를 전도하는 하나 이상의 내부 도체와, 바람직하기로 내부 도체를 둘러싸는 쉴딩(shielding) 등의 외부 도체와, 그리고 추가적으로 체결 장치를 포함하는 플러그 커넥터 하우징을 가진다.

수밀(water-tight) 또는 기밀(gas-tight) 플러그 연결의 보장을 위해 대응 플러그 커넥터의 밀봉면에 접촉하도록 구성된 실리콘 또는 고무 부품 등의 하나 이상의 밀봉 부재가 하우징 상에 구비될 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 플러그 커넥터의 하우징은 적어도 부분적으로 슬리이브 방식의 작동 장치에 둘러싸인다.

본 발명에 의한 플러그 커넥터와 상보적인 대응 플러그 커넥터 간에 특히 안정되고 내구성 있는 플러그 연결을 달성하기 위해, 플러그 커넥터의 두 반대측에 (바람직하기로 원주 방향으로 180° 이격되어) 둘 이상의 체결 장치가 구비되는 것이 특히 유용함이 밝혀졌는데, 그 유지 부재 및/또는 역압 부재들은 둘러싸는 슬리이브 부 등의 단일한 작동 장치에 의해 이동될 수 있다.

다른 국면에 의하면, 본 발명은 본 발명에 의한 플러그 커넥터와 이 플러그 커넥터에 결합되도록 설계된 상보적인 대응 플러그 커넥터를 구비하는 플러그 연결에 관련된다. 플러그 커넥터는 전술한 특징들을 단독으로 또는 임의의 조합으로 나타낼 것이므로 이들 특징들은 반복을 피하기 위해 다시 설명하지 않는다.

대응 플러그 커넥터는 반경 방향으로 돌출하여 폐쇄 위치에서 플러그 커넥터의 유지 부제와 역압 부재 사이에 수용될 수 있는 적어도 하나의 체결 돌기를 가진다.

역압 부재를 고정 위치로 이동시킴으로써, 역압 부재의 가압면은 역압 부재의 반대측에 위치하며 체결 돌기에 걸리는 유지 부재가 체결 돌기의 다른 쪽에 안착되게 당겨지도록 체결 돌기를 누른다. 이에 따라 고정 위치에서 유지 부재와 역압 부재 간의 거리는 체결 돌기의 축방향 크기에 정확히 대응한다(제2 거리).

대응 플러그 커넥터는 또한 폐쇄 위치에서 플러그 커넥터의 내부 도체와 전기적 접촉을 하도록 설계된 내부 도체와, 바람직하기로 내부 도체를 둘러싸는 쉴딩 등의 외부 도체와, 추가적으로 체결 돌기가 반경 방향 외측으로 돌출할 수 있는 곳에서 시작하는 하우징을 구비한다. 하우징은 폐쇄 위치에서 플러그 커넥터의 밀봉 부재와 밀봉 방식으로 접촉하여 위치하는 원통형 통형(cylinder-barrel-formed) 벽을 가질 수 있다.

유효한 CPA를 제공하기 위해 대응 플러그 커넥터는 결합 동안 유지 부재를 반경 방향으로 변형시키고 이를 체결 돌기 뒤의 걸림 위치까지 안내하는 적어도 하나의 경사면을 가질 수 있다. 결합 작동의 과정에서, 유지 장치가 경사면의 수준에 위치하여 반경 방향 외측으로 변형되면 작동 부재는 반경 방향으로 변형된 유지 부재에 걸려 대응 플러그 커넥터의 축방향에서 고정 위치로 밀릴 수 없다. 유지 부재가 체결 돌기 뒤에 걸린 후에만 작동 장치의 축방향 이동이 가능하다.

결합 작동의 단순화를 위해서는, 대응 플러그 커넥터가 적어도 하나의 축방향으로 연장되는 안내 돌기를 가지고 플러그 커넥터가 적어도 하나의 상보적인 안내홈을 가지거나 그 반대의 구성을 가짐으로써 플러그 커넥터가 안내 돌기가 안내홈에 맞물리는 정확한 회전 방향으로만 대응 플러그 커넥터에 삽입될 수 있게 하는 것이 유용함이 밝혀졌다.

이하의 설명에서, 본 발명에 중요하며 설명에는 상세히 설명되지 않은 상세들을 표시한 도면을 참조하여 본 발명이 설명될 것인데, 도면에서:
도 1은 본 발명에 의한 플러그 커넥터의 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 플러그 커넥터의 부분 종단면 측면도,
도 3a 내지 c는 본 발명에 의한 플러그 연결을 형성하기 위해 도 1 및 도 2에 도시된 플러그 커넥터를 대응 플러그 커넥터에 결합하는 동안의 단계들을 보이는 측면도들, 그리고
도 4는 도 3c에 도시된 플러그 연결을 종방향으로 도시한 부분도이다.

도 1은 본 발명에 의한 플러그 커넥터(100)의 실시예를 보이는 사시도이다. 도 2는 플러그 커넥터(100)의 종방향 단면을 보인다. 플러그 커넥터(100)는 고전류(high current)를 전송할 목적으로 케이블(300)의 전단에 부착되는 고전류 플러그이다. 플러그 커넥터(100)는 도 3a의 좌측에 도시된 바와 같이 고전류 소켓의 형태로 구성된 상보적인(complementary) 대응(mating) 플러그 커넥터(200)에 결합되도록 설계되어 있다.

플러그 커넥터는 전류의 전도를 위한 두 내부 도체(inner conductor; 5)와, 내부 도체(5)를 둘러싸는 스프링 브러시(spring brush)와 그 사이의 적어도 일부에 배치된 절연부(insulating part) 형태의 유전체(dielectric)를 가지는 외부 도체(outer conductor; 6)를 구비한다. 내부 도체(5)는 케이블(300)의 내부 도체 상에 크림핑(crimping; 압착 성형)되고 외부 도체(6)는 케이블의 외부 도체와 함께 크림핑된다. 플러그 커넥터(100)는 또한 플라스틱 부품 형태로 플러그 커넥터의 외부 도체와 함께 케이블(300)의 전단의 적어도 부분적으로 둘러싸는 하우징(housing; 7)을 가진다. 플러그 커넥터 하우징(7)과 케이블 피복(sheath) 사이에는 밀봉의 목적으로 밀봉부(sealing part)가 배치된다.

플러그 커넥터(100)는 결합의 목적으로 플러그 연결 방향(plugging direction; X)에서 대응 플러그 커넥터(200)의 하우징 부(205)에 축방향으로 밀어질 수 있다. 이에 따라 플러그 커넥터의 제2 밀봉부(310)가 대응 플러그 커넥터(200)의 하우징 부(205)에 대해 밀봉 상태로 안착된다.

플러그 커넥터(100)는 폐쇄 위치에서 대응 플러그 커넥터에 대해 유격 없는(play-free) 축방향 고정을 보장하는 체결 장치(locking device; 20)를 가진다. 체결 장치(20)는 대응 플러그 커넥터(200)의 체결 돌기(202)의 축방향 뒤에 걸리도록 설계된 잠금 클립(latching clip) 형태의 유지 부재(retaining element; 22)를 가지는 한편 유지 부재(22)에 반대로 배치된 유연한 리프 스프링(leaf spring; 26)을 가지는 역압 부재(counterpressure element; 24)를 구비한다. 유지 부재(22)의 가압면과 역압 부재(24)의 가압면 간에는 공간이 형성되어 대응 플러그 커넥터의 체결 돌기(202)를 수용할 수 있다. 도 2에 도시된 해제 위치(release position; I)에서 이 공간은 제1 거리(A1)의 축방향 크기를 가진다.

도 4에 도시된 바와 같이, 대응 플러그 커넥터(200)에 밀어져 유지 부재(22)가 체결 돌기(202) 뒤에 탄성 걸림(snap back)되면 유지 부재(22)와 체결 돌기(22) 사이에 작은 공간이 형성된다. 달리 말하면, 유지 부재(22)는 탄성 걸림되어도 체결 돌기(202)에 바로 접촉하지 않는다. 이 축방향 유격은 작동 장치(actuating device; 30)에 의해 제거될 수 있다.

역압 부재(24)는 작동 장치(30)에 의해 체결 돌기(202)에 대해 눌리는 고정 위치(II)(도 4 참조)로 이동될 수 있다. 결과적으로, 견고한 잠금 클립 형태로 설계된 유지 부재(22)가 체결 돌기의 반대측에 바로 안착되도록 당겨지고(draw back), 이에 따라 체결 돌기를 또한 누르게 된다(도 4의 화살표(Y) 참조). 체결 돌기(202)는 이와 같이 유지 부재(22)와 역압 부재(24) 사이의 공간에 유격 없이 예압(pre-loaded) 상태로 수용된다. 고정 위치에서 체결 돌기(202)의 축방향 크기에 대응하는 유지 부재(22)와 역압 부재(24) 간의 거리(제2 거리; A2)는 이에 따라 해제 위치에서의 제1 거리(A1)보다 작다.

역압 부재(24)는 원호형(arc)으로 굴곡된 리프 스프링(24)을 구비하는데, 그 앞쪽 자유단은 가압면을 가지며 반대측 뒤쪽 단부는 하우징(7)에 부착된다. 반경 방향 외측으로 경사진 리프 스프링의 영역에 축방향 압축력이 인가되면, 리프 스프링은 더 납작해져 원호형으로 굴곡되었던 이완된(relaxed) 초기 위치에서보다 유지 부재(22)의 방향으로 더 돌출된 종방향 연장 위치로 이동된다.

작동 장치(30)는 플러그 커넥터의 하우징(7)을 둘러싸 하우징 상에서 축방향으로 이동 가능한(displaceable) 방식으로 지지되는 슬리이브 부(sleeve part; 32)로 설계된다. 슬리이브 부(32)가 대응 플러그 커넥터를 향한 방향(X)으로 이동하면 슬리이브 부(32)의 모서리 부가 리프 스프링(26)을 축방향으로 눌러 앞 문단에서 전술한 바와 같이, 유지 부재(22)의 방향 또는 체결 돌기(202)의 방향의 축방향으로 누르게 된다(도 4 참조).

도 3b에서 슬리이브 부(32)와 리프 스프링(26)은 해제 위치(I)에 위치하고, 도 3c에서 슬리이브 부(32)는 대응 플러그 커넥터의 리미트 스탑(limit stop) 상에 안착될 때까지 방향 X의 축방향으로 밀려진 상태이다, 이 고정 위치(II)에서 리프 스프링(16)은 이를 외측에서 누르는 슬리이브 부(32)의 벽 부분에 의해 전술한 납작한 위치로 눌린다.

작동 장치(30)은 고정 위치(II)로의 이동에 이어 작동 장치(30)의 축방향 고정을 자동으로 일으키는 잠김 기구(latching mechanism; 35)를 가진다. 잠김 기구(35)는 두 파지 탭(grip tab)들에 압력을 가함으로써 다시 해제되고, 그 결과 작동 장치는 해제 위치로 당겨져 돌아갈 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 플러그 커넥터는 하우징(7)상에 180° 이격된 두 체결 장치(20)를 가져, 두 체결 장치(20)의 역압 부재(24)들은 슬리이브 부(32)로 설계된 작동 장치(30)에 의해 동시에 이동될 수 있다.

본 발명에 의한 플러그 연결에 제공되는“커넥터 위치 보장(connector position assurance; CPA)”이 이하에 설명된다:

도 3a에 도시된 바와 같이, 대응 플러그 커넥터(200)는 결합 동안 체결 돌기(202) 뒤에 탄성 걸림(snap into engagement)하여 이 뒤에 잠길(latch) 때까지 플러그 커넥터의 유지 부재(22)를 반경 방향 외측으로 변위(deflect)시키는 경사면(sloping surface; 204)을 가진다. 유지 부재(22)가 반경 방향으로 변위되어 아직 체결 돌기(202) 뒤의 종단 위치에 도달하지 않았다면, 변위된 유지 부재(22)가 장애가 되므로 슬리이브 부(32)는 플러그 결합 방향(X)의 축방향으로 이동이 불가능하다. 도 3c에 도시된 슬리이브 부(32)의 이동은 유지 부재(22)가 정확한 종단 위치에 탄성 걸림되었을 때만 가능하다. 반면 유지 부재(22)의 반경 방향 변위는 고정 위치(II)에서 외측에 밀착되어 위치하는 슬리이브 벽의 일부 때문에 방지되어 스냅 체결 기구(snap locking mechanism)는 돌발적인 해제에 대해 안전하다.

각각 플러그 커넥터의 상보적인 안내홈에 관련되어 대응 플러그 커넥터 상에 배치된 안내 돌기(206)들이 결합 동안 플러그 커넥터가 정확한 회전 위치(rotational position)에 배치될 것을 보장한다.

도 3a 내지 3b는 본 발명에 따른 플러그 연결을 형성하기 위해 플러그 커넥터(100)를 대응 플러그 커넥터(200)에 결합하는 동안의 단계들을 도시한다:

도 3a는 결합 이전의 플러그 커넥터(100)와 이 반대측의 대응 플러그 커넥터(200)를 도시한다.

도 3b는 대응 플러그 커넥터(200)에 밀려들어간 플러그 커넥터(100)를 도시하는데, 유지 부재(22)가 이미 대응 플러그 커넥터(200)의 체결 돌기(202) 뒤에 접촉하여 플러그 커넥터가 당겨져 분리되지 않게 방지한다. 그러나 유지 부재(22)와 체결 돌기(202) 및/또는 역압 부재(24) 사이에는 아직 약간의 축방향 유격이 있다. 작동 부재는 아직 해제 위치(I)에 있어서, 역압 부재(24)가 이미 체결 돌기(202)에 안착되어 있지만 작동 부재에 의해 강제적으로 눌리고 있지는 않다.

도 3c는 작동 부재(30)이 고정 위치(II)로 이동한 뒤의 상태를 도시한다. 유지 부재(22)와 역압 부재(24)는 유격 없는(play-free) 방식으로 가압 돌기(202)에 대해 눌리고 있다. 이에 따라 역압 부재(24)는 슬리이브 부(32)의 벽 부분에 의해 적어도 부분적으로 납작한 위치로 고정되어 체결 돌기(202)에 대해 눌린다. 잠금 기구(35)는 해제 위치(I)로 복귀되지 않도록 슬리이브 부(32)의 축방향 이동을 방지한다.

Claims

플러그 커넥터를 대응 플러그 커넥터(200)에 대해 대응 플러그 커넥터와 결합되는 폐쇄 위치에 유격 없이 축방향 고정하는 체결 장치(20)를 구비하는 특히 고전류 플러그인 플러그 커넥터(100)로,
체결 장치(20)가:
폐쇄 위치에서 대응 플러그 커넥터 상의 체결 돌기(202) 뒤에 축방향으로 걸리도록 설계된 잠금 클립 등의 유지 부재(22)와, 그리고
폐쇄 위치에서 체결 돌기(202)가 유지 부재(22)와 역압 부재(24) 사이에 수용되도록 하는 방식으로 유지 부재(22) 반대측에 위치하는 역압 부재(24)를 가지는
플러그 커넥터에서,
고정 위치(II)에서 유지 부재(22) 및/또는 역압 부재(24)를 체결 돌기(202)에 대해 누르는 작동 장치(30)를
특징으로 하는 플러그 커넥터.
청구항 1에서,
유지 부재(22) 및/또는 역압 부재(24)가 작동 장치(30)에 의해 유지 부재(22)와 역압 부재(24) 사이에 제1 거리(A1)를 가지는 해제 위치(I)와 유지 부재와 역압 부재 사이에 제1 거리보다 작은 제2 거리(A2)를 가지는 고정 위치(II) 간을 이동할 수 있는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
청구항 1 또는 2에서,
역압 부재(24)가 결합 동안 플러그 커넥터에 대향하는 체결 돌기(202)의 측부를 누르는 유연한 부품(26)을 가지도록 설계되거나 및/또는 유지 부재(22)가 견고한 잠금 클립으로 설계되어 결합 동안 플러그 커넥터로부터 먼 쪽의 체결 돌기(202)의 측부를 누르는 가압면을 가지도록 설계되는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
선행하는 청구항들 중의 한 항에서,
유지 부재(22) 및/또는 역압 부재(24)가 해제 위치(I)에서 제1 축방향 크기를 가지면 고정 위치(II)에서 제1 축방향 크기보다 더 큰 제2 축방향 크기를 가지는 절곡부(26) 등의 유연한 부품을 구비하는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
청구항 3 또는 4에서,
유연한 부품(26)이 해제 위치(I)에서 고정 위치(II)에서보다 반경 방향 외측으로 더 돌출하고 바람직하기로 원호형으로 굴곡되는 리프 스프링 형태로 설계되는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
청구항 3 내지 5 중의 한 항에서,
유연한 부품(26)이 작동 장치(30)에 의해 반경 방향 외측으로 절곡된 해제 위치로부터 더 납작한 고정 위치로 눌리는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
선행하는 항들 중의 한 항에서,
작동 장치(30)가 체결 장치(20)에 대해 축방향(X)으로 이동 가능하여, 고정 위치(I)로 이동시키기 위해 대응 플러그 커넥터(200) 방향으로 밀리거나 및/또는 해제 위치(I)로 이동시키기 위해 대응 플러그 커넥터(200)로부터 멀리 밀리거나, 또는 그 반대로 작동하는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
선행하는 항들 중의 한 항에서,
작동 장치(30)가 플러그 커넥터를 적어도 부분적으로, 바람직하기로는 완전히 둘러싸는 축방향으로 이동 가능한 슬리이브 부(32)를 가지는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
청구항 8에서,
작동 장치(30)가 적어도 부분적으로 유연한 부품(26) 너머로 이동하여 이를 체결 돌기(202)에 대해 예압되는 납작한 고정 위치(II)로 누르는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
선행하는 항들 중의 한 항에서,
작동 장치(30)가 예를 들어 스냅 체결 탭 등의 유지 기구(35)에 의해 고정 위치(II)에 해제 가능하게 고정되는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
선행하는 항들 중의 한 항에서,
유지 부재(22)가 대응 플러그 커넥터(200)와의 결합의 과정 동안 적어도 부분적으로 반경 방향 외측으로 변형할 수 있게 설계되고, 작동 장치(30)는 유지 부재(22)가 반경 방향으로 변형되지 않은 상태에서만 고정 위치(II)로 이동될 수 있게 설계되는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
청구항 11에서,
작동 장치(30)가 고정 위치(II)로부터 해제 위치(I)로 이동할 때 유지 부재(22)의 반경 방향 변형을 허용하고 분리 동안 유지 부재(22)가 체결 돌기 위로 들어 올려지도록 하는 파지부(27)를 가지는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
선행하는 항들 중의 한 항에서,
전류를 전도하는 적어도 하나의 내부 도체(5)와, 내부 도체를 둘러싸는 쉴딩 등의 외부 도체(6)와, 그리고 체결 장치(20)를 포함하며 작동 장치(30)에 의해 슬리이브 방식으로 둘러싸이는 플러그 커넥터 하우징(7)을 구비하는 것을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
선행하는 항들 중의 한 항에서,
플러그 커넥터의 두 반대측 상의 두 체결 장치(20)와, 단일한 작동 장치(30)에 의해 이동될 수 있는 그 유지 부재(22) 및/또는 역압 부재(24)들을
특징으로 하는 플러그 커넥터.
선행하는 청구항들 중의 하나에 의한 플러그 커넥터(100)와 상기 플러그 커넥터에 결합되도록 설계된 상보적인 대응 플러그 커넥터를 구비하는 플러그 연결에서,
대응 플러그 커넥터가 반경 방향 외측으로 돌출되며, 폐쇄 위치에서 플러그 커넥터의 유지 부재(22)와 역압 부재(24) 사이에 수용되는 적어도 하나의 체결 돌기(202)를 가지는 것을
특징으로 하는 플러그 연결.
청구항 15에서,
대응 플러그 커넥터(200)가, 결합 도중 유지 부재(22)를 반경 방향으로 변형시켜 체결 돌기(202) 뒤의 제 위치로 안내하도록 체결 돌기(202)를 향해 연장된 적어도 하나의 경사면(204)을 가지는 것을
특징으로 하는 플러그 연결.