KR20190068216A - 단자 연결구조 - Google Patents

Abstract

메일 단자(Male terminal)와 피메일 단자(Female terminal) 사이에 접속된 스프링 구조를 통해 3축 방향의 진동과 변위에 대응함으로써, 마찰로 인한 통전 성능 저하 및 통전부의 파손, 시스템의 고장을 방지할 수 있는 단자 연결구조가 소개된다.

Description

단자 연결구조{TERMINAL CONNECTING STRUCTURE}

본 발명은 단자 연결구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메일 단자(Male terminal)와 피메일 단자(Female terminal) 사이에 접속된 스프링 구조를 통해 3축 방향의 진동과 변위에 대응함으로써, 마찰로 인한 통전 성능 저하 및 통전부의 파손, 시스템의 고장을 방지할 수 있는 단자 연결구조에 관한 것이다.

전류의 통전을 위해 피메일/메일(암/수) 단자의 접속이 필요하며, 종래 피메일/메일 단자 접속 구조 중 메일 단자 지름방향의 변위/진동에 대응하는 구조는 축방향으로의 변위/진동에 대응할 수 없으므로, 해당 변위가 발생할 경우 메일 단자 및 피메일 단자의 접속부 표면에서 마찰이 발생되고 도금 또는 소재 자체의 손상을 야기하며, 이로 인해 통전 성능 저하는 물론 통전부의 파손 및 전체 시스템의 기능 고장을 유발하는 문제점이 있었다.

또한, 3축 방향으로 진동이 가해지는 자동차 등에는 사용이 제한되는 문제점이 있었다.

따라서, 3축 방향 진동에 대응할 수 있는 단자 연결구조에 관한 솔루션이 필요하였던 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2014-0054811 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 메일 단자(Male terminal)와 피메일 단자(Female terminal) 사이에 접속된 스프링 구조를 통해 3축 방향의 진동과 변위에 대응함으로써, 마찰로 인한 통전 성능 저하 및 통전부의 파손, 시스템의 고장을 방지할 수 있는 단자 연결구조를 제공하고자 함이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단자 연결구조는, 일측에 체결홀이 형성되며, 금속소재로 구성된 피메일 단자; 관통홀이 형성되며, 상기 피메일 단자의 체결홀에 삽입되어 끼움결합을 형성하며, 금속소재로 구성되어 상기 피메일 단자와 통전되는 접속부; 및 상기 접속부의 관통홀에 삽입되어 끼움결합을 형성하며, 금속소재로 구성되어 상기 접속부 및 상기 피메일 단자와 통전되는 메일 단자;를 포함한다.

상기 접속부는, 각각 원주를 따라 제1 걸림홈이 형성된 외측관 및 제2 걸림홈이 형성된 내측관으로 구성되며, 상기 피메일 단자의 체결홀에 삽입되어 상기 외측관의 제1 걸림홈이 상기 체결홀의 원주면에 끼움결합을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 메일 단자는, 원기둥 구조로 형성되며, 일단부에 돌출부가 형성되며, 상기 접속부의 관통홀에 삽입되어 상기 돌출부가 상기 접속부의 내측관의 제2 걸림홈에 끼움결합을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 접속부는, 탄성 소재로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 접속부의 상기 내측관과 상기 외측관 사이의 단면은 타원구조가 형성되어 있으며, 상기 타원구조의 상단은 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 타원구조의 측단은 각각 상기 메일 단자의 돌출부가 삽입되는 제1 걸림홈 및 상기 체결홀의 원주면이 삽입되는 제2 걸림홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 접속부의 상기 내측관과 상기 외측관은 각각 복수의 이격된 공간이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 접속부의 상기 내측관의 상단과 상기 외측관의 상단은 서로 이격된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 단자 연결구조에 따르면, 메일 단자(Male terminal)와 피메일 단자(Female terminal) 사이에 접속된 스프링 구조를 통해 3축 방향의 진동과 변위에 대응함으로써, 마찰로 인한 통전 성능 저하 및 통전부의 파손, 시스템의 고장을 방지할 수 있다.

또한, 기존의 볼팅 접속구조와 달리 접속부를 통해 메일 단자 및 피메일 단자를 직접 체결하므로, 볼팅에 필요한 공수가 저감되며, 원가절감의 효과를 가진다.

또한, 3축 방향의 진동과 변위에 대응할 수 있으므로, 자동차 등 전 방향 내진동 특성이 요구되는 제품에도 적용이 가능하다.

또한, 본 발명은 볼팅, 너트삽입, 용접 등 기존의 접속구조를 대체할 수 있는 기술로써, 기존 접속구조와 달리 별도의 구조물이나 단자대 등의 주변 부품 없이 단자 자체의 유연성을 활용해 내진동 특성을 부여함으로써, 부품에 가해지는 불필요한 응력을 최소화하면서도 설계 강건화가 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조가 조립되는 형태를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 접속부를 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 메일 단자를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 피메일 단자를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 통전경로를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 진동방향을 설명하기 위한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 단자 연결구조에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조가 조립되는 형태를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 단면도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 접속부를 설명하기 위한 도면이며, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 메일 단자를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 피메일 단자를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 통전경로를 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조의 진동방향을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도 1, 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단자 연결구조는, 일측에 체결홀(102)이 형성되며, 금속소재로 구성된 피메일 단자(100); 관통홀(302)이 형성되며, 상기 피메일 단자(100)의 체결홀(102)에 삽입되어 끼움결합을 형성하며, 금속소재로 구성되어 상기 피메일 단자(100)와 통전되는 접속부(300); 및 상기 접속부(300)의 관통홀(302)에 삽입되어 끼움결합을 형성하며, 금속소재로 구성되어 상기 접속부(300) 및 상기 피메일 단자(100)와 통전되는 메일 단자(500);를 포함할 수 있다.

여기서, 피메일 단자(100)는 얇은 판 또는 원통형의 도체로써, 일측에 접속부(300) 및 메일 단자(500)가 삽입될 체결홀(102)이 형성된다. 피메일 단자(100)의 재질은 일 실시예로서 구리일 수 있다.

접속부(300)는 일 실시예로서 강성과 탄성을 지닌 판스프링이 조합된 토로이드형의 도체로써, 중심부에 메일 단자(500)가 삽입될 관통홀(302)이 형성되며 각각 원주를 따라 걸림홈이 형성된 내측관(310)과 외측관(320)으로 구성된다.

접속부(300)의 내측관(310) 및 외측관(320)에는 각각 후술할 끼움결합 형성을 위한 제1 걸림홈(322), 제2 걸림홈(312)이 각각 원주를 따라 형성된다.

접속부(300)의 소재는 일 실시예로서 도금된 스프링강 또는 커넥터용 구리 합금일 수 있다.

접속부(300)는 피메일 단자(100)의 체결홀(102)에 삽입되되 외측관(320)의 제1 걸림홈(322)과 피메일 단자(100)의 체결홀(102)의 원주면(104)이 끼움결합을 형성하게 된다. 이 끼움결합을 통해 접속부(300)는 피메일 단자(100)에 기계적 고정 및 통전을 형성하게 된다.

메일 단자(500)는 본 발명의 일 실시예로서 원기둥 형상의 도체로써, 일단부에 돌출부(502)가 형성된다. 메일 단자(500)의 재질은 일 실시예로서 구리일 수 있다. 메일 단자(500)의 말단부는 모따기 또는 라운드를 적용할 수 있다.

메일 단자(500)는 접속부(300)의 관통홀(302)에 삽입되되 메일 단자(500)의 돌출부(502)와 접속부(300)의 내측관(310)의 제2 걸림홈(312)이 끼움결합을 형성하게 된다. 이 끼움결합을 통해 메일 단자(500)는 접속부(300)와 기계적 고정 및 접속부(300) 및 피메일 단자(100)와 통전을 형성하게 된다.

피메일 단자(100)와 접속부(300) 간 및 접속부(300)와 메일 단자(500) 간 끼움결합을 통해 통전이 가능하고, 3축 방향의 진동 및 변위에 대응이 가능하다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 접속부(300)의 외측관(320)의 직경은 일 실시예로서 피메일 단자(100)의 체결홀(102)의 직경(6)보다 약 10% 크게 제작하여 삽입 및 끼움결합시 피메일 단자(100)와 스피링부(300) 사이의 기계적 고정 및 통전을 형성할 수 있다.

접속부(300)의 외측관(320)의 제1 걸림홈(322)의 직경은 일 실시예로서 피메일 단자(100)의 체결홀(102)의 직경(6)보다 2~3% 크게 제작하여 결합시 기계적 고정 및 통전을 형성할 수 있다.

접속부(300)의 외측관(320)의 제1 걸림홈(322)의 폭은 일 실시예로서 피메일 단자(100)의 두께보다 2~3% 두껍게 제작하고 제1 걸림홈(322)의 걸림턱의 각도는 일 실시예로서 90°에 가깝도록 제작함으로써, 피메일 단자(100)의 원주면(104)에 접촉되게 하고, 3축(x, y, z) 각 방향의 변위/진동이 있어도 피메일 단자(100)와 접속부(300)의 접속구조를 통해 접촉면을 유지할 수 있다. 또한, 피메일 단자(100)에 접속부(300)가 삽입 및 끼움결합으로 고정된 상태에서 메일 단자(500)가 삽입될 수 있고 이를 통해 단자(100, 500) 상호 간 마찰 없이 3축(x, y, z) 각 방향으로의 변위/진동에 대응할 수 있다.

접속부(300)의 내측관(310)의 직경은 일 실시예로서 메일 단자(500)의 직경보다 2~3% 작게 제작하여 결합시 기계적 고정 및 통전을 형성할 수 있다.

접속부(300)의 내측관(310)의 제2 걸림홈(312)의 직경은 일 실시예로서 메일 단자(500)의 돌출부(502)의 직경보다 2~3% 크게 제작하여 결합시 기계적 고정 및 통전을 형성할 수 있다.

접속부(300)의 내측관(310)의 제2 걸림홈(312)의 걸림턱의 각도는 일 실시예로서 60°이상으로 제작하여 3축(x, y, z) 각 방향의 변위/진동에도 고정될 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 접속부(300)의 내측관(310)과 외측관(320) 사이의 단면은 타원구조가 형성되어 있으며, 타원구조의 상단은 이격된 형상을 가지고 있다.

여기서, 타원구조의 상단에 형성된 내측관(310)과 외측관(320)이 이격된 구조 및 접속부(300)의 탄성을 통해 단자 상호 간 3축(x, y, z) 각 방향의 진동, 충격, 변위에 대응할 수 있다.

내측관(310)과 외측관(320)이 이격된 구조의 간격 및 내측관(310)과 외측관(320)의 두께는 내진동 및 변위 대응, 조립성을 보장할 수 있도록 설계를 통해 다양한 값을 가질 수 있다.

타원구조의 측단은 각각 메일 단자(500)의 돌출부(502)가 삽입되는 제1 걸림홈(322) 및 체결홀(102)의 원주면(104)이 삽입되는 제2 걸림홈(312)이 형성된다.

접속부(300)의 내측관(310)과 외측관(320)은 각각 복수의 이격된 공간이 형성된다.

여기서, 내측관(310) 및 외측관(320)을 형성하는 각 판스프링의 간격인 이격된 공간은 설계를 통해 달라질 수 있으며, 이 복수의 이격된 공간을 통해 단자(100, 500) 상호 간 수평방향의 진동, 충격, 변위에 대응할 수 있다.

접속부(300)의 내측관(310)의 상단과 외측관(320)의 상단은 서로 이격되어 있다.

여기서, 내측관(310)의 상단과 외측관(320)의 상단이 서로 이격된 정도에 해당하는 간극은 설계를 통해 달라질 수 있으며, 이 간극을 통해 생산이 용이한 장점이 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 메일 단자(500)의 다른 실시 예로서, 메일 단자(500`)는 상술한 돌출부(502) 대신 홈(502`) 형태를 가질 수 있으며, 이때 접속부(300`)의 내측관(310`)은 제1 걸림홈(312) 대신 돌출구조(312`)를 가져 상호 간 끼움결합을 형성할 수 있다.

도 8을 참조하면, 피메일 단자(100)의 다른 실시 예로서, 피메일 단자(100``)는 상술한 평판 형태가 아닌 원통형 구조를 가질 수 있다. 이때 단자 끝부분이 접속부(300``)의 외측관의 걸림홈에 끼움결합된다. 이를 통해, 단자-버스바 형태가 아닌 동축 체결 및 와이어-와이어 간의 연결에도 적용할 수 있게 된다.

도 9를 참조하면, 메일 단자(500)-접속부(300)-피메일 단자(100) 간 통전이 형성되어, 전류는 도면에 도시된 것과 같이 메일 단자(500)에서 접속부(300), 피메일 단자(100)로 전달되게 된다.

도 10을 참조하면, 피메일 단자(100)에 접속부(300)를 삽입시 접속부(300)의 탄성과 내측관(310)과 외측관(320)이 이격된 구조를 이용하여 접속부(300)의 외측관(320)의 제1 걸림홈(322)과 피메일 단자(100)의 원주면(104)을 끼움결합시킨다. 접속부(300)가 피메일 단자(100)에 끼움결합된 상태에서 메일 단자(500)를 삽입하게 되는데, 이 경우에도 접속부(300)의 탄성과 내측관(310)과 외측관(320)이 이격된 구조를 이용하여 접속부(300)의 내측관(310)의 제2 걸림홈(312)과 메일 단자(500)의 돌출부(502)를 끼움결합시킨다.

이를 통해, 각 부품 간 고정을 형성하여 이탈되지 않게 할 수 있다. 또한, 도면에 도시된 것과 같이 접속부(300)를 통해 각 방향의 진동을 완충시킬 수 있고, 이로 인해 각 부품의 상대운동이 발생해도 각 부품간의 접촉이 떨어지지 않아 통전성을 보증하며, 마찰로 인한 단자와 스프링 표면의 손상을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 단자 연결구조에 따르면, 메일 단자(Male terminal)와 피메일 단자(Female terminal) 사이에 접속된 스프링 구조를 통해 3축 방향의 진동과 변위에 대응함으로써, 마찰로 인한 통전 성능 저하 및 통전부의 파손, 시스템의 고장을 방지할 수 있다.

또한, 기존의 볼팅 접속구조와 달리 접속부를 통해 메일 단자 및 피메일 단자를 직접 체결하므로, 볼팅에 필요한 공수가 저감되며, 원가절감의 효과를 가진다.

또한, 3축 방향의 진동과 변위에 대응할 수 있으므로, 자동차 등 전 방향 내진동 특성이 요구되는 제품에도 적용이 가능하다.

또한, 본 발명은 볼팅, 너트삽입, 용접 등 기존의 접속구조를 대체할 수 있는 기술로써, 기존 접속구조와 달리 별도의 구조물이나 단자대 등의 주변 부품 없이 단자 자체의 유연성을 활용해 내진동 특성을 부여함으로써, 부품에 가해지는 불필요한 응력을 최소화하면서도 설계 강건화가 가능한 장점이 있다.

본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100: 피메일 단자 102: 체결홀
300: 접속부 302: 관통홀
310: 내측관 312: 제2 걸림홈
320: 외측관 322: 제1 걸림홈
500: 메일 단자 502: 돌출부

Claims (8)

1. 일측에 체결홀이 형성되며, 금속소재로 구성된 피메일 단자;
   관통홀이 형성되며, 상기 피메일 단자의 체결홀에 삽입되어 끼움결합을 형성하며, 금속소재로 구성되어 상기 피메일 단자와 통전되는 접속부; 및
   상기 접속부의 관통홀에 삽입되어 끼움결합을 형성하며, 금속소재로 구성되어 상기 접속부 및 상기 피메일 단자와 통전되는 메일 단자;를 포함하는 단자 연결구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 접속부는,
   각각 원주를 따라 제1 걸림홈이 형성된 외측관 및 제2 걸림홈이 형성된 내측관으로 구성되며,
   상기 피메일 단자의 체결홀에 삽입되어 상기 외측관의 제1 걸림홈이 상기 체결홀의 원주면에 끼움결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 단자 연결구조.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 메일 단자는,
   원기둥 구조로 형성되며, 일단부에 돌출부가 형성되며,
   상기 접속부의 관통홀에 삽입되어 상기 돌출부가 상기 접속부의 내측관의 제2 걸림홈에 끼움결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 단자 연결구조.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 접속부는,
   탄성 소재로 구성된 것을 특징으로 하는 단자 연결구조.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 접속부의 상기 내측관과 상기 외측관 사이의 단면은 타원구조가 형성되어 있으며, 상기 타원구조의 상단은 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 단자 연결구조.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 타원구조의 측단은 각각 상기 메일 단자의 돌출부가 삽입되는 제1 걸림홈 및 상기 체결홀의 원주면이 삽입되는 제2 걸림홈이 형성된 것을 특징으로 하는 단자 연결구조.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 접속부의 상기 내측관과 상기 외측관은 각각 복수의 이격된 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 단자 연결구조.
8. 청구항 2에 있어서,
   상기 접속부의 상기 내측관의 상단과 상기 외측관의 상단은 서로 이격된 것을 특징으로 하는 단자 연결구조.

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