방진 및 방수 스위치{DUST AND WATERPROOF SWITCH}
본 발명은 방진 및 방수 스위치에 관한 것으로, 특히 차량 안전 벨트 시스템(vehicle restraint system)의 벨트 버클(belt buckle)에서 벨트 텅(tongue)이 벨트 버클에 삽입되고 정확하게 체결되었는지를 알려 주는 방진 및 방수 스위치에 관한 것이다.
DE 43 38 485 A1은 고장 안전 동작(fail-safe-operation)을 위해 설치된 마이크로 스위치(micro switch)를 구비한 안전 벨트 잠금 장치(safety belt fastner)를 공지하고 있으며, 마이크로 스위치는 체결 위치에 동시에 놓여 있는 잠금 장치의 두 기능 위치에서만 마이크로 스위치가 안전 장치(safety device)의 또 다른 기능 요소 작동을 위해 설치된 닫힌 위치를 취하도록 잠금 장치의 체결 과정(locking process)에 서로 독립적으로 관련된 두 개의 기능 부와 연결되어 있다. 또한, Eduard Hartmann GmbH 사는 안전 벨트 버클에 삽입된 스위치를 공지하고 있다. 이중 접촉 스위치(double contact switch)가 이 스위치에 해당하며, 이중 접촉 스위치의 접촉 스프링과 접촉 텅(contact tongue)은 부하가 걸리지 않은 상태에서 서로 반대로 접점에 인접하여 접촉한다. 두 개의 텅(tongue) 가운데 하나의 텅은 안전성을 높이기 위해 이중 접촉 텅으로 형성되어 있다. 이 스위치는 안전 벨트 버클 하우징에 측면으로 배열되고, 안전 벨트 텅이 삽입될 때 절연 재료(insulating material)로 구성된 슬라이더(slider)가 접촉 텅 사이로 슬라이딩 되도록 형성되어 있다. 이러한 슬라이더는 안전 벨트 텅이 스위치의 접촉 텅 사이에서 맞물리고 난 후에도 계속해서 남아 있으며, 이와 함께 접촉이 해제된다. 이로 인해, 안전 벨트가 조여지고 정확하게 버클에 체결된다. 상기 스위치는 절연 재료로 구성된 슬라이더가 접촉 텅 사이에서 움직이도록 하기 위해 위쪽이 개방된 하우징을 구비하기 때문에 안전 벨트 버클 하우징 개구를 통해 외부로부터 이물질, 예를 들어 액체 또는 고체 입자가 유입될 수 있다. 이것은 안전 기능에 손상을 줄 수 있으며, 그 이유는 접촉 중단(contact interruption)이 안전 벨트 버클에서 안전 벨트 텅의 정확한 체결에 대해 실수로 경고 신호를 보내기 때문이다. 상기 슬라이더를 접촉 영역(contact zone) 사이에 삽입하는 것을 용이하게 하기 위해 접촉 텅은 상부 영역에서 바깥쪽으로 휘어져 있다. 이로 인해, 상부 영역에서 거의 V-형태를 이룬다. 유입된 이물질은 이러한 영역에 퇴적되고, 이어서 슬라이더를 통해 직접 접촉 영역으로 운반된다. 또한, 이러한 스위치의 경우 제조시 자동 조립이 불가능한데, 그 이유는 접촉 텅이 스위치 하우징에 삽입되기 전에 접촉 텅이 대응하는 케이블과 연결되어야 하기 때문이며, 시프팅 플랜지(shifting tongue)는 조립된 후에 특정 장력을 갖도록 형성되어 있다. 연결된 케이블과 함께 접촉 텅은 수동으로 스위치 하우징으로 삽입되어야 한다. US-A-6002325는 안전 벨트 착용 상태를 위한 시그널 유닛(signal unit)을 공지하고 있다. 시그널 유닛은 전자 부품과 신축성 있는 스위치용 접촉 판으로 조립된 도체 판으로 구성된다. 도체 판은 하우징에 장착되어 있으며, 하우징은 안전 벨트 버클의 외부 면에 고정되어 있다. 하우징에는 회전 레버(swivel lever)가 핀에 고정되어 있으며, 핀은 안전 벨트 버클에 버클 텅이 삽입될 때 회전 스프링의 작용과 반대로 회전 레버의 슬라이딩 면에서 버클 텅의 에지(edge)가 슬라이딩 됨으로써 시그널 유닛의 접촉 영역 방향으로 회전되고 접촉을 스위칭시킨다. 상기 버클 텅의 삽입-종방향 이동이 직접적으로 접촉 스위칭(contact switching)을 위해 사용될 수 있는 것이 아니라, 회전 레버를 통해 대략 수직 방향으로 변경되어야 하기 때문에 수명이 유지되는 동안 버클 텅의 슬라이딩 에지에 있는 거친 면으로 인해 회전 레버의 슬라이딩 면이 마모되는 위험이 발생하며, 이것은 스위치 기능을 손상시킬 수 있다. 상기 회전 레버는 스위치 하우징으로부터 측면으로 돌출되어 있기 때문에 회전 레버는 외부의 영향(중단)으로 인해 파괴될 수 있으므로 안전 벨트 착용 상태를 정확하게 표시할 수 없다. 접촉 판의 접촉 영역은 유입되는 오염물질 입자가 하우징을 통해 보호되긴 하지만, 위쪽으로부터 낙하하는 액체는 하우징에서 회전 레버를 위한 개구, 바람직하게는 회전 나사를 통해 접촉 영역으로 유입될 수 있으며, 이로 인해 접촉 오류가 발생할 수 있다. 수명이 유지되는 동안 회전 스프링의 피로 누적 및 회전 레버의 베어링 지점에 분진 및 액체의 퇴적과 이로 인해 발생한 회전 레버의 작동 곤란성은 마찬가지로 확실한 접촉 스위칭에 장애를 줄 수 있다. 상기 회전 레버와 회전 스프링의 사용으로 인해 스위치 비용이 증가한다. 상기 시그널 유닛을 안전 벨트 버클의 외부 면에 조립함으로써 안전 벨트 버클의 소요 공간이 증가하게 된다. 시그널 유닛을 안전 벨트 버클에 고정하는 것은 기후, 온도 및 외부 기계적 요구 조건에 따라 영향을 받을 수 있다. 또한, 사용자의 부적절한 취급에 의해 상대적으로 용이하게 바깥쪽으로부터 접근할 수 있는 회전 레버의 손상 위험이 발생하기도 한다. 스위치 접촉부의 상대적으로 복잡한 형태 때문에 도체 판 위에서 스위치 접촉부의 조립은 매우 어렵다. 또한, 시그널 유닛에 스위치 접촉이 통합됨으로써 동일한 유형의 제품 생산 수량이 제한되는데, 그 이유는 시그널 유닛의 사양이 차량 의존적이고 마찬가지로 이로 인해 자동 생산이 어려워 지기 때문이다. US-A-4163128은 스위치를 구비한 안전 벨트 버클을 공지하고 있으며, 이 안전 벨트 버클은 신축성 있는 두 개의 접촉 판으로 구성되며, 접촉 판의 단부는 삽입되지 않은 버클 텅에서 접촉한다. 스위칭은 두 개의 곡선 트랙(curved track)을 통해 실시되며, 곡선 트랙은 안전 벨트 버클 하우징의 핀에 고정된 회전자(rotary actuator)에 배치되어 있다. 회전자는 회전 스프링의 작용과 반대로 버클 텅이 안전 벨트 버클로 삽입될 때 곡선 트랙이 접촉 판의 단부를 차례대로 회전시키고 이로 인해 접촉이 개방되도록 버클 텅을 통해 회전된다. 회전은 회전자에 수직 방향으로 놓인 핀을 통해 실시되며, 핀은 버클 텅과 맞물려 있다. 스위치백(switch back)은 버클 텅이 당겨진 후 회전 스프링 및 접촉 판의 스프링백(spring back) 작용에 따라 회전자의 자동 리턴을 통해 실시된다. 접촉 판은 안전 벨트 버클에 통합되어 있지만, 독립된 스위치 하우징에 통합되어 있는 것은 아니다. 접촉을 스위칭하기 위해 버클 텅의 삽입-종방향 운동이 직접적으로 실시될 수 없다. 회전 스프링을 구비한 회전자의 형태로 추가 방향 전환 부품이 필요할 수 있다. 이로 인해 스위치 비용이 증가한다. 접촉부 및 회전자는 유입되는 오염물질 입자 및 낙하하는 액체로부터 보호될 수 없다. 이것은 접촉부 오염으로 인한 기능 장애와 핀 베어링에 오염물질이 퇴적됨으로써 회전자의 운동이 제한되는 결과를 야기할 수 있다. 또한, 수명이 유지되는 동안 회전 스프링의 피로 누적 또는 파손도 기능 장애를 발생시킬 수 있다. 상기 하우징에 접촉 판을 자동 조립하는 것은 실용적이지 못하며, 그 이유는 접촉 판이 하우징에 삽입되고 난 후에 접촉 판에 라인 연결이 불가능하고, 따라서 접촉 판은 삽입 전에 연결 라인과 연결되어야 하기 때문이다. EP 1 485 276 B1은 두 개의 접촉 판을 구비한 안전 벨트 버클용 스위치를 공지하고 있으며, 첫 번째 접촉 판은 접촉된 단부 쪽으로 이중 접촉 텅으로 형성되어 있고, 두 번째 접촉 판은 접촉된 단부에 해머 형태 영역을 구비한 접촉 스프링으로 형성되어 있다. 두 접촉 판의 접촉 영역은 이물질로부터 보호된 스위치 하우징의 상단 하우징 내부 챔버에 놓여 있다. 이러한 챔버 하단에서 접촉 스프링이 아치형의 영역을 포함하고 있으며, 아치형 영역은 스위치 하우징에 있는 대응하는 개구를 통해 하우징 내부 챔버로부터 측면으로 배열된 채널 방향으로 돌출되어 있으며, 이러한 채널은 스위치의 일부분에 해당한다. 안전 벨트 텅을 안전 벨트 버클로 삽입할 때 안전 벨트 버클에 속해 있는 슬라이더는 채널 방향으로 이동하고, 채널 방향으로 돌출해 있는 접촉 스프링의 아치형 영역과 만난다. 접촉 스프링은 스프링 장력에 대해 반대로 하우징 내부 챔버 방향으로 회전되고, 접촉 스프링의 접촉된 단부에서 전기 스위치 작동 과정은 첫 번째 접촉 판의 이중 접촉 텅과 함께 실시된다. 스위치는 개폐장치로서 실시될 수 있다. 접촉 스프링의 아치형 영역을 하우징 내부 챔버로부터 끌어내기 위해 필요한 스위치 하우징에 있는 개구로 인해 분진 보호는 하우징 내부 챔버를 위한 것이며, 하우징 내부 챔버에 있는 접촉된 두 개의 접촉 판 영역을 위한 것은 아니다. 또한, 외부로부터 안전 벨트 버클로 유입된 이물질로 인해 마찰력이 추가로 증가하게 될 경우, 슬라이더를 통해 접촉 스프링의 아치형 영역에 작용하는 축력(longitudinal force)을 접촉 스프링의 변위를 위해 필요한 횡력(lateral force)으로 필요한 방향을 전환해야 하기 때문에 슬라이더의 두께와 하우징 챔버로부터 측면으로 배열된 채널 방향 안쪽으로 접촉 스프링의 아치형 영역의 돌출된 정도를 한정하는 공차의 최대값이 동시에 존재하는 상태에서 슬라이더가 접촉 스프링 영역과 충돌할 때 발생하는 마찰력으로 인한 접촉 스프링의 아치형 영역의 변형이 배제될 수 없다. 극단적인 경우, 이에 대한 결과로서 스위치 기능의 장애가 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은, 특히 차량 안전 벨트 시스템의 벨트 버클에서 벨트 텅이 벨트 버클에 삽입되고 정확하게 체결되었는지를 알려 주는 방진 및 방수 스위치로서, 접촉 영역은 이물질로부터 보호되고 이러한 영역이 케이블이 자동으로 연결되는 스위치를 제조할 때 완전한 자동 조립에 적합하도록 형성되는 방진 및 방수 스위치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기한 목적은, 특히 차량 안전 벨트 시스템의 벨트 버클에서 벨트 텅이 벨트 버클에 삽입되고 정확하게 체결되었는지를 알려 주는 방진 및 방수 스위치로서, 두 개의 접촉 판을 포함하고, 상기 접촉 판의 접촉 영역은 이물질로부터 보호된 스위치 하우징의 하우징 내부 챔버에 배열되고, 상기 하우징 내부 챔버의 측면으로 배열된 채널에서 슬라이더를 이동시킴으로써 접촉이 스위칭 될 수 있는 분진 및 방수 스위치에 의해 달성된다. 하나의 고정 접촉 판 및 하나의 스프링 접촉 판으로 구성된 상기 두 개의 접촉 판은, 작동 브래킷을 통해 스위칭 될 수 있으며, 상기 작동 브래킷은 일단의 밴드가 상기 하우징 내부 챔버의 채널쪽 면을 관통하고 타단은 스위치 하우징에 회동가능하게 설치된다. 상기 작동 브래킷의 회전 베어링을 위한 홈은 공간적으로 상기 하우징 내부 챔버와 분리되어 배열되어 있다. 상기 작동 브래킷은, 일 단부에 성형된 반원형 영역과 다른 단부에 동일 방향의 이중 꺽임을 가지는 직사각형 판 스트랩으로 형성되어, 스위치에 필요한 힘을 접촉 스프링으로 전달하며, 상기 반원형 영역은 상기 스위치 하우징의 대응하는 홈과 함께 상기 작동 브래킷을 위한 회전 베어링을 형성하고, 상기 작동 브래킷의 다른 쪽 단부는 하우징 내부 챔버의 채널 쪽 측벽에 있는 슬롯(slot)을 통해 첫 번째 꺽임을 통해 상기 하우징 내부 챔버로 가이드 되고, 두 번째 꺽임에 의해 상기 채널 방향으로 상기 작동 브래킷의 회전 이동을 제한한다. 상기 슬라이더가 채널 방향으로 이동함으로써 상기 하우징 내부 챔버에 돌출된 상기 작동 브래킷의 단부를 통해 스프링 접촉 판이 회전되고, 이로 인해 접촉이 스위칭된다. 작동 브래킷은 스프링 와이어로 구성될 수도 있다. 상기 작동 브래킷의 밴드는 슬롯을 통해 가이드 되며, 이로 인해 분진 또는 물의 유입이 확실하게 최소화될 수 있다. 상기 작동 브래킷 영역에 유연한 플라스틱 재료로 구성된 멤브레인(membrane)을 부착함으로써 스위치의 완전한 방진 및 밀봉이 달성될 수 있으며, 상기 멤브레인은 상기 작동 브래킷의 밴드를 관통시키는 슬롯을 폐쇄한다. 상기 스위치 하우징으로부터 상기 작동 브래킷이 분리되는 것을 방지하기 위한 작동 브래킷의 위치 고정과 하우징 내부 챔버로 유입되는 이물질을 억제하기 위한 하우징 내부 챔버의 밀봉은 스위치 하우징의 상단면에 조립되는 하우징 커버를 통해 실시된다. 상기 스프링 접촉 판의 회전은 상기 하우징 내부 챔버에서 상기 작동 브래킷을 통해 상기 하우징 내부 챔버의 종 방향을 가로질러 실시되며, 이로 인해 변형이 억제된다. 상기 스프링 접촉 판은 일반적으로 평평한 굴곡부(bent part)로서 형성될 수 있으며, 바람직하게는 스위치를 제조할 때 자동 조립에 영향을 준다. 스위치 기능을 위해 매우 자유롭게 선택될 수 있는 작동 브래킷의 길이로 인해 상기 작동 브래킷의 기울기는 상대적으로 평평하게 형성될 수 있으며, 따라서 스위치 작동을 위해 상기 슬라이드를 통해 공급되는 힘은 낮게 유지될 수 있다. 또한, 이러한 목적을 위한 작동 브래킷은, 상기 스프링 접촉 판의 전기 기능을 위해 필요한 표면층과 무관하게, 우수한 이동성을 갖는 재료 또는 표면층이 선택될 수 있다. 본 발명의 실시예가 아래의 도면을 통해 상세하게 설명된다.
도 1은 작동되지 않은 상태의 스위치의 단면도,
도 2는 작동된 상태의 스위치의 단면도,
도 3은 접촉/작동 브래킷의 형태를 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 스위치의 작동되지 않은 상태의 단면을 도시하고 있다. 버클로서 제공된 스위치는 스위치 하우징(1)을 포함하며, 이 스위치 하우징은 커버(도시되어 있지 않음)를 통해 폐쇄된다. 스위치는 폐쇄된 하우징 내부 챔버(2)를 가지며, 하우징 내부 챔버는 고정 접촉 판(5) 및 스프링 접촉 판(6)을 수용하고, 슬롯(10)을 통해서만 채널(3) 방향으로 개방된다. 스위치의 하단 영역에는 고정 접촉 판(5)과 스프링 접촉 판(6)의 단부가 수용되는 연결 챔버가 제공된다. 상기 판들은 연결 챔버에서 연결 라인과 연결될 수 있다. 작동 브래킷(7)이 일단이 홈(8)에서 반원형 영역(9)을 통해 회전할 수 있도록 설치된다. 타단에서는, 밴드(13)가 슬롯(10)을 관통하여 아치형 단부 영역(14)이 스프링 접촉 판(6)에 배치된다. 상기 아치형 단부 영역(14)은 밴드(13)가 슬롯(10)으로부터 빠져나오는 것을 방지한다. 안전 벨트 버클에 벨트 텅을 삽입하면 슬라이더(4)가 채널(3)에서 전방 이동하며, 이를 통해 작동 브래킷(7)은 접촉 영역 면 채널 벽 방향으로 가압된다. 또한, 상기 아치형 단부 영역(14)은 스프링 접촉 판(6)으로 가압 되고, 이로써 접촉이 이루어진다. 도 2는 작동된 상태의 스위치를 도시하고 있다. 도 3은 접촉판과 작동 브래킷(7)의 분리 사시도를 도시하고 있다. 상기 고정 접촉 판(5)에는 접촉 텅(12)이 제공되는 반면, 스프링 접촉 판에는 얇은 웨브 영역(15) 및 단부에 배열된 해머 형태 영역(11)이 제공되어 있다. 상기 스프링 접촉 판(6)의 해머 형태 영역(11)은 고정 접촉 판(5)의 접촉 텅(12)에서 양측으로 지지면을 형성하고 이로써 스위치의 두 접촉 지점이 형성된다. 스프링 접촉 판(6)은 접촉된 상태뿐 아니라 접촉되지 않은 상태에서도 휨 장력 상태에 놓이게 된다. 작동되지 않은 상태에서는 휨 장력으로 인해 작동 브래킷(7)의 밴드가 채널(3) 방향으로 뒤로 밀린다. 이렇게 형성된 스위치는 완전 자동으로 조립될 수 있다. 부품 자동화를 통해 고정 접촉 판(5), 스프링 접촉 판(6) 및 작동 브래킷(7)이 사용될 수 있다. 스위치 하우징(1)이 커버를 통해 폐쇄되고 난 후에 상기 스위치의 기능이 점검될 수 있다. 연결 챔버 영역에 있는 하우징(1)이 양측으로 개방되어 있기 때문에, 커버 폐쇄는 크림핑(crimping) 또는 용접 결합을 통해 자동으로 실시될 수 있다. 상기 하우징 내부 챔버(2)는 작동 브래킷(7)의 밴드(13)에 의해 관통된 슬롯(10)에 이르기까지 폐쇄된 상태로 형성되기 때문에 분진 및 물과 같은 이물질이 상기 접촉 영역으로 유입될 수 없다. 따라서, 오염물질로 인한 기능 장애를 방지할 수 있다.
1: 스위치 하우징
2: 하우징 내부 챔버
3: 채널
4: 슬라이더
5: 고정 접촉 판
6: 스프링 접촉 판
7: 작동 브래킷
8: 홈
9: 반원형 영역
10: 슬롯
11: 해머 형태 영역
12: 접촉 텅
13: 밴드
14: 단부 영역
15: 웨브 영역 |
