DE102013013488A1 - High voltage terminal device for an electrorheological device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsanschlussvorrichtung für eine elektrorheologischen Vorrichtung, die einen zentralen Kontaktstift (1) enthält, der koaxial von einem isolierenden Unterteil (2) umgeben und axial mit einem Oberteil (3) verbunden ist, wobei der Kontaktstift (1) mit seinem oberen äußeren Ende (22) mit einer Hochspannungsquelle und mit seinem unteren inneren Ende (25) mit einer Elektrode (12) der elektrorheologischen Vorrichtung verbindbar ist und wobei das Oberteil (3) mindestens ein Masseanschlusselement (9) enthält, das mit einem äußeren Mantelrohr (14) der elektrorheologischen Vorrichtung elektrisch verbindbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das miteinander verbundene Unter- (2) und Oberteil (3) als Stecker ausgebildet ist, bei dem das Unterteil (2) aus einem zylindrischen weich-elastischen Kunststoffmaterial besteht, das abgedichtet in eine Durchgangsbohrung (16) des Mantelrohrs (14) einsteckbar ist und das oberhalb des Mantelrohrs (14) fest mit dem Oberteil (3) verbunden ist, wobei das Oberteil (3) aus einem isolierenden Hartkunststoff besteht und ein auskragendes Randteil (7) aufweist, in das mindestens zwei beabstandete steckbare Masse-Anschlusselemente (9) eingelassen sind, die mit dem äußeren Mantelrohr (14) elektrisch verbindbar sind, wobei im inneren Ende (25) des zentralen Kontaktstiftes (1) eine Druckfeder (11) fixiert ist.The invention relates to a high voltage terminal device for an electrorheological device, which includes a central contact pin (1) coaxially surrounded by an insulating lower part (2) and axially connected to an upper part (3), wherein the contact pin (1) with its upper outer End (22) with a high voltage source and with its lower inner end (25) with an electrode (12) of the electrorheological device is connectable and wherein the upper part (3) comprises at least one ground terminal element (9) with an outer jacket tube (14) the electrorheological device is electrically connected. The invention is characterized in that the interconnected bottom (2) and top (3) is designed as a plug, wherein the lower part (2) consists of a cylindrical soft-elastic plastic material sealed in a through hole (16) of the Jacket tube (14) can be inserted and which is above the casing tube (14) fixedly connected to the upper part (3), wherein the upper part (3) consists of an insulating hard plastic and a projecting edge portion (7), in the at least two spaced pluggable Ground connection elements (9) are recessed, which are electrically connected to the outer jacket tube (14), wherein in the inner end (25) of the central contact pin (1) a compression spring (11) is fixed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsanschlussvorrichtung für eine elektrorheologische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a high-voltage connection device for an electrorheological device according to the preamble of patent claim 1.
Elektrorheologische Vorrichtungen werden häufig als Schwingungsdämpfer, Ventile, Kupplungen, Aktoren oder als Pumpen verwendet. Dabei enthalten diese als Antriebs- oder Steuermittel eine elektrorheologische Flüssigkeit, die ihre Viskosität unter Einfluss eines elektrischen Feldes bis zur Erstarrung verändern kann, wobei zur Steuerung der Viskosität eine Hochspannung bis ca. 5.000 V erforderlich ist. Die elektrorheologischen Vorrichtungen enthalten dabei meist einen hydraulischen Zylinder mit einem Kolben, dessen Druckmittelkammern mit der elektrorheologischen Flüssigkeit befüllt sind und bei denen die Kolbenbewegung durch die im elektrischen Feld befindliche elektrorheologische Flüssigkeit gesteuert wird. Dazu weisen die elektrorheologischen Vorrichtungen einen Hochspannungsanschluss auf, der mit einer in der elektrorheologischen Vorrichtung angeordneten Elektrode verbunden ist, durch die das elektrische Feld in der elektrorheologischen Flüssigkeit erzeugt wird.Electrorheological devices are often used as vibration dampers, valves, couplings, actuators or as pumps. These contain as drive or control means an electrorheological fluid, which can change its viscosity under the influence of an electric field to solidification, wherein a high voltage up to about 5,000 V is required to control the viscosity. The electrorheological devices usually contain a hydraulic cylinder with a piston whose pressure medium chambers are filled with the electrorheological fluid and in which the piston movement is controlled by the electrorheological fluid located in the electric field. For this purpose, the electrorheological devices have a high-voltage connection which is connected to an electrode arranged in the electrorheological device, by means of which the electric field is generated in the electrorheological fluid.
Aus der
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsanschluss für eine elektrorheologische Vorrichtung zu schaffen, der einfach in der Herstellung ist, eine sichere Hochspannungsverbindung schafft und druckdicht und einfach mit der elektrorheologischen Vorrichtung verbindbar ist.The invention is therefore an object of the invention to provide a high voltage terminal for an electrorheological device, which is easy to manufacture, creates a secure high-voltage connection and pressure-tight and easily connectable to the electrorheological device.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the invention defined in claim 1. Further developments and advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Hochspannungsanschlussvorrichtung als Stecker ausgebildet ist und lediglich aus einem Unterteil aus einem weichen elastischen Kunststoffmaterial und einem Oberteil aus einem Hartkunststoffmaterial besteht und der durch eine einfache Steckverbindung druckdicht mit der elektrorheologischen Vorrichtung verbindbar ist. Dabei bildet der in der Durchgangsbohrung des Mantelrohrs befindliche Teil des Unterteils gegenüber der Durchgangsbohrung einen relativ großen Dichtungsbereich, so dass auch bei großen Arbeitsdrücken im Ventilspalt unter dem Unterteil eine gute Abdichtwirkung erzielt wird, so dass vorteilhafterweise auch bei Drücken bis zu 200 bar keine elektrorheologische Flüssigkeit durch das Mantelrohr austreten kann. Dies wird noch dadurch unterstützt, dass das Unterteil gleichzeitig noch koaxial zur Durchgangsbohrung auf einer Ringfläche auf dem äußeren Mantelrohr aufliegt, und dort für eine zusätzliche Abdichtung sorgt, die sich auch vorteilhafterweise an die Rohrkrümmung anpasst, ohne dass deshalb die Auflagefläche zusätzlich plan bearbeitet werden müsste. Dabei wird die gute Abdichtwirkung auch ohne eine axiale Schraubbefestigung erreicht, weil durch die großen Dichtungsflächen in der Durchgangsbohrung und einer Komprimierung des weichen elastischen Dichtungsmaterials an den Seitenwänden der Durchgangsbohrung eine sichere Fixierung des Steckers erreichbar ist.The invention has the advantage that the high-voltage connection device is designed as a plug and consists only of a lower part of a soft elastic plastic material and an upper part of a hard plastic material and the pressure-tight manner with a simple plug connection with the electrorheological device is connectable. In this case, the located in the through hole of the jacket tube part of the lower part relative to the through hole forms a relatively large sealing area, so that even at high working pressures in the valve gap under the base a good sealing effect is achieved, so that advantageously even at pressures up to 200 bar no electrorheological fluid can escape through the jacket tube. This is further supported by the fact that the lower part is still coaxial with the Through hole rests on an annular surface on the outer jacket tube, and there provides an additional seal, which also adapts advantageously to the pipe curvature, without therefore the support surface would also need to be machined plan. In this case, the good sealing effect is achieved without an axial Schraubbefestigung because secure fixation of the plug can be achieved by the large sealing surfaces in the through hole and a compression of the soft elastic sealing material on the side walls of the through hole.
Die Erfindung hat durch die Ausbildung der beiden Steckerteile (Ober- und Unterteil) aus zwei verschiedenen Kunststoffmaterialien den Vorteil, dass der Stecker durch nur zwei Spritzgießvorgänge einfach herstellbar und gleichzeitig durch einen einfachen Steckvorgang leicht montierbar ist.The invention has the advantage that the plug can be easily produced by only two injection molding operations and at the same time easily assembled by a simple mating operation by the formation of the two connector parts (upper and lower part) of two different plastic materials.
Die Erfindung hat auch den Vorteil, dass durch eine einfache Druckfeder im Kontaktstift eine sichere Kontaktgabe sichergestellt ist, da auch bei hohen Gegendrücken im Ventilspalt die Druckfeder keine zusätzliche Druckfläche bildet, die der Federkraft und damit der Kontaktfähigkeit entgegenwirken könnte.The invention also has the advantage that secure contact is ensured by a simple compression spring in the contact pin, since even at high counterpressures in the valve gap, the compression spring does not form an additional pressure surface, which could counteract the spring force and thus the contact ability.
Darüberhinaus hat die Erfindung den Vorteil, dass auch bei einer kompakten Ausführung des Steckers dieser auch bei hohen Spannungen bis ca. 6.000 V sehr spannungsfest ist. Denn durch die zentrale Anordnung des mit Hochspannung beaufschlagten Kontaktstiftes und der Feder in den beiden isolierenden Kunststoffteilen des Steckers bestimmt allein der Abstand von der Feder bis zum geerdeten Mantelrohr in der Durchgangsbohrung die Spannungsfestigkeit, die durch die symmetrische Anordnung in der kreisrunden Durchgangsbohrung ein Optimum darstellt. So sind auch bei geringen Abständen der Feder von den inneren Mantelflächen der Durchgangsbohrung Steuerspannungen bis zu 6.000 V möglich, ohne dass es zu Spannungsüberschlägen oder nennenswerten Kriechströmen kommen kann. Dadurch ist gleichzeitig die druckbelastete Steckerfläche in der Durchgangsbohrung gering zu halten, so dass dies eine hohe Dichtungsfunktion gewährleistet und nur eine geringe Fixierkraft nötig ist, um den Stecker sicher in der elektrorheologischen Vorrichtung dauerhaft zu befestigen.Moreover, the invention has the advantage that even with a compact design of the connector this is very high voltage even at high voltages up to about 6,000 V. Because of the central arrangement of the acted upon by high voltage contact pin and the spring in the two insulating plastic parts of the plug alone determines the distance from the spring to the grounded jacket tube in the through hole the dielectric strength, which represents an optimum through the symmetrical arrangement in the circular through hole. Thus, even at small distances of the spring from the inner circumferential surfaces of the through-bore control voltages up to 6,000 V are possible without it can lead to voltage flashovers or significant leakage currents. As a result, at the same time the pressure-loaded connector surface in the through hole to keep low, so that this ensures a high sealing function and only a small fixing force is necessary to secure the plug permanently in the electrorheological device permanently.
Darüberhinaus hat die Erfindung durch die beiden elektrisch unabhängigen Masseanschlusselemente den Vorteil, dass damit auf einfache Weise die Wirksamkeit der Masseverbindungen zwischen der Hochspannungsquelle und dem äußeren geerdeten Mantelrohr der elektrorheologischen Vorrichtung elektronisch überprüfbar ist, wodurch die Hochspannungssicherheit verbessert werden kann.Moreover, the invention by the two electrically independent ground terminal elements has the advantage that in a simple way the effectiveness of the ground connections between the high voltage source and the outer grounded jacket tube of the electrorheological device is electronically verifiable, whereby the high voltage safety can be improved.
Bei einer besonderen Ausbildung der Erfindung, bei der der Stecker als Platinenstecker ausgebildet ist, hat den Vorteil, dass dieser sogleich auf der Schaltungsplatine des Hochspannungsnetzteils angeordnet werden kann und mit dieser durch eine einfache Verlötung gemeinsam herstellbar und verbindbar ist, ohne dass aufwendige Verbindungskabel oder abgeschirmte Gehäuseteile notwendig wären.In a particular embodiment of the invention, in which the plug is designed as a circuit board connector, has the advantage that it can be readily arranged on the circuit board of the high voltage power supply and with this by a simple soldering together can be produced and connected without complex connection cable or shielded Housing parts would be necessary.
Bei einer weiteren besonderen Ausbildung der Erfindung, bei der das Oberteil des Steckers zwei Masseanschlussklemmen aufweist, hat den Vorteil, dass durch ein einfaches Anbringen von Anschlusstiften am äußeren Mantelrohr der Stecker durch einen einfachen Steckvorgang an der elektrorheologischen Vorrichtung dauerhaft fixierbar ist.In a further particular embodiment of the invention, in which the upper part of the plug has two ground connection terminals, has the advantage that by a simple attachment of terminal pins on the outer jacket tube of the plug by a simple mating operation on the electrorheological device is permanently fixed.
Eine weitere besondere Ausbildung der Erfindung, bei der das Unterteil des Steckers aus einem innenliegenden Abdichtstopfenteil und einem außen auf dem Mantelrohr aufliegenden Abdichtringteil besteht, hat den Vorteil, dass das aus Hartkunststoff gefertigte Oberteil bis in die Durchgangsbohrung reicht, so dass das weich-elastische Abdichtstopfenteil formstabil und gut dichtend in die Durchgangsbohrung des äußeren Mantelrohrs einsteckbar ist.Another particular embodiment of the invention, in which the lower part of the plug consists of an inner Abdichtstopfenteil and a lying outside on the jacket tube Abdichtringteil, has the advantage that the upper part made of hard plastic extends into the through hole, so that the soft-elastic Abdichtstopfenteil dimensionally stable and good sealing in the through hole of the outer jacket tube can be inserted.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Die einzige
In
Der Ausschnitt des Schwingungsdämpfers zeigt lediglich den Schnitt durch das äußere Mantelrohr
Der Stecker besitzt innenliegend das Unterteil
Ein derartiges Unterteil
Im Zentrum des Abdichtstopfenteils
Axial oberhalb des Unterteils
Das Oberteil
Zum Anschluss der Hochspannungsquelle
Ein derartiger Stecker kann auch für beliebige andere elektrorheologische Vorrichtungen verwendet werden, wenn diese unter ihrer äußeren Abdeck- oder Mantelfläche mindestens ein Spalt mit elektrorheologischer Flüssigkeit über einer Elektrode aufweisen. Dabei kann die Abdeck- oder Mantelfläche sowohl plan oder wie bei zylindrischen Außenflächen gerundet sein. Für unterschiedliche elektrorheologische Vorrichtungen sind auch Stecker unterschiedlicher Größe für Durchgangsbohrungen bis 20 mm Durchmesser ausbildbar, wobei aufgrund des hydraulischen Innendrucks möglichst kleine Durchgangsbohrungen vorsehbar sind. Die übrigen Abmessungen der Steckerteile sind dann entsprechend anpassbar.Such a plug can also be used for any other electrorheological devices, if they have under their outer covering or lateral surface at least one gap with electrorheological fluid over an electrode. In this case, the covering or lateral surface can be both flat or rounded as in cylindrical outer surfaces. For different electrorheological devices also plugs of different sizes for through holes up to 20 mm in diameter can be formed, with as small as possible through holes are providable due to the hydraulic internal pressure. The remaining dimensions of the connector parts are then customizable.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS, LTD., HITACHINAKA-, JP Free format text: FORMER OWNER: FLUDICON GMBH, 64293 DARMSTADT, DE Owner name: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS EUROPE GESELLSCHAFT, DE Free format text: FORMER OWNER: FLUDICON GMBH, 64293 DARMSTADT, DE Owner name: HITACHI ASTEMO, LTD., HITACHINAKA-SHI, JP Free format text: FORMER OWNER: FLUDICON GMBH, 64293 DARMSTADT, DE Owner name: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS EUROPE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: FLUDICON GMBH, 64293 DARMSTADT, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KNIGGE NOURNEY VOELGER BOEHM RECHTS- UND PATEN, DE Representative=s name: PATENT- UND RECHTSANWAELTE VOELGER & BEHRENS, DE Representative=s name: KNPP KNIGGE NOURNEY VOELGER BOEHM HOFFMANN-VON, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KNIGGE NOURNEY VOELGER BOEHM RECHTS- UND PATEN, DE Representative=s name: KNPP KNIGGE NOURNEY VOELGER BOEHM HOFFMANN-VON, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS, LTD., HITACHINAKA-, JP Free format text: FORMER OWNER: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS EUROPE GMBH, 85445 OBERDING, DE Owner name: HITACHI ASTEMO, LTD., HITACHINAKA-SHI, JP Free format text: FORMER OWNER: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS EUROPE GMBH, 85445 OBERDING, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KNIGGE NOURNEY VOELGER BOEHM RECHTS- UND PATEN, DE Representative=s name: KNPP KNIGGE NOURNEY VOELGER BOEHM HOFFMANN-VON, DE |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HITACHI ASTEMO, LTD., HITACHINAKA-SHI, JP Free format text: FORMER OWNER: HITACHI AUTOMOTIVE SYSTEMS, LTD., HITACHINAKA-SHI, IBARAKI, JP |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KNPP KNIGGE NOURNEY VOELGER BOEHM HOFFMANN-VON, DE |
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
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