JP7392002B2 - コンタクトピン、支持プレートおよび電気機械 - Google Patents

Description

本発明は、電気機械用のコンタクトピンに関する。

特に車両エレクトロニクスでは、限られた組込みスペースを可能な限り良好に使用して、伝導路を短く保つために、制御電子装置を備えた機器を原動機、変速機等に組み込むことが必要となることが多い。このとき、インタフェース構成部材、例えばコンタクトピン等は高い負荷に曝されている。

先行技術に基づき、例えば国際公開第２０１８／１１４３４９号が公知である。同号には、冷却装置を備えた電気機械が開示されている。支持プレートにプラグコネクタが接続されている。しかしながら、このプラグコネクタと、これに場合により接続された機器との間で考えられる相対運動に関して、プラグコネクタがどの程度負荷に耐えられるように設計されているのかは明らかにされていない。

本発明の根底にある課題は、局所的に異なる機械的かつ／または熱的な負荷に対して高い適性を有するコンタクトピンを提供することである。

本発明によれば、この課題は、冒頭に記載した形態のコンタクトピンにおいて、少なくとも１つの第１の構成部材長手方向区分と第２の構成部材長手方向区分とが設けられており、第１の構成部材長手方向区分が、第２の構成部材長手方向区分より大きな剛性を有していることによって解決される。

これによって、コンタクトピンと、このコンタクトピンに接続された構成部材または機器との間のコンタクトゾーンの摩耗が少なくなると同時に有利な組付け特性が得られる。

コンタクトピンの第１の構成部材長手方向区分は、この第１の構成部材長手方向区分を、例えば支持プレート内に圧入することができるように剛性的に形成されている。

コンタクトピンの第２の構成部材長手方向区分は、第１の構成部材長手方向区分ほど剛性的ではなく、第２の構成部材長手方向区分に作用する負荷（例えば、コンタクトピンに接続された構成部材同士の間の相対運動に基づく機械的な負荷または接続された構成部材からコンタクトピンへの伝熱に基づく熱的な負荷）に応じて弾性変形することができる。

負荷の種類に応じて、第１の構成部材長手方向区分のより大きな剛性もしくは第２の構成部材長手方向区分のより少ない剛性は、例えば曲げ剛性および／またはねじり剛性等であってよい。第２の構成部材区分の少ない剛性は、例えば、第２の構成部材区分が、複数回逆方向に湾曲させられて形成されている、複数の切欠きを有している、かつ／または複数回スリット付け等されて形成されていることによって達成することができる。

以下に、本発明を複数の実施例に基づき詳しく説明する。

支持プレートとコンタクトピンとを備えた本発明に係る機械の断面の概略的な側面図である。 本発明に係るコンタクトピンの第１の例示的な実施形態の側面図である。 本発明に係るコンタクトピンの第２の例示的な実施形態の側面図である。

図１には、本発明に係る電気機械の例示的な実施形態が断面図で示してある。

電子式の調整器５として形成された開ループ制御または閉ループ制御ユニットが、支持プレート３を有している。この支持プレート３は、ポリウレタンから成る熱伝導性の封止用コンパウンド２により完全に取り囲まれて、ガラス繊維で強化されたポリアミドで形成された第１のハウジング８内に配置されている。

支持プレート３には、圧力センサとして形成された第１の実装要素１１と、第２の実装要素１２と、第３の実装要素１３と、第４の実装要素１４とが設けられている。これら第１ないし第４の実装要素１１～１４は、封止用コンパウンド２によって取り囲まれている。第１の実装要素１１は、支持プレート３の下面１５に配置されており、第２の実装要素１２と、第３の実装要素１３と、第４の実装要素１４とは、支持プレート３の上面１６に配置されている。つまり、支持プレート３の両面への実装が行われている。

第１のハウジング８と支持プレート３とは、円筒状に形成されている。第１のハウジング８は、挿入されたプレート１０によって端面側で閉鎖されている。このプレート１０は第１のハウジング８にクランプされている。

封止用コンパウンド２は、第１のハウジング８とプレート１０とにより形成されたハウジング内室を完全に埋め尽くしている。封止用コンパウンド２のポリウレタンは、４８～５３の範囲内のショアＡ硬さと、０．９７Ｗ／ｍＫの熱伝導率と、約－６０℃のガラス温度とを有している。したがって、電気機械を大きな温度範囲内で使用することができる。

封止用コンパウンド２をポリウレタンで構成することは、有利な解決手段である。しかしながら、本発明によれば、封止用コンパウンド２を、４５～５５の範囲内のショアＡ硬さを有するシリコーンで構成することも可能である。これによって、ポリウレタンでの構成に匹敵する特性の封止用コンパウンド２が達成される。

支持プレート３の上面１６の領域では、第１の銀製コンタクトピンとして形成された第１のコンタクトピン６が、支持プレート３に接続されていて、第１のハウジング８を越えて突出している。この第１のコンタクトピン６と、同じく銀製コンタクトピンとして形成され、上面１６の領域で支持プレート３に接続され、第１のハウジング８を越えて突出した、図１に認めることができない更なるコンタクトピンとを介して、支持プレート３は給電部（図示せず）に接続されている。

支持プレート３の下面１５の領域では、第２の銀製コンタクトピンとして形成された第２のコンタクトピン７と、更なる銀製コンタクトピンとして形成された、図１に認めることができない更なるコンタクトピンとが、支持プレート３に接続されている。

第２のコンタクトピン７と、支持プレート３の下面１５の領域に配置された更なるコンタクトピンとを介して、調整器５が、液圧アクチュエータとして形成された流体式のアクチュエータ１のモータ１７に接続されている。

調整器５は、クランプ結合を介してアクチュエータ１に結合されている。しかしながら、本発明によれば、調整器５とアクチュエータ１との間でねじ締結を行うことも可能である。

第１のコンタクトピン６と、第２のコンタクトピン７と、更なるコンタクトピンとは、部分的に封止用コンパウンド２によって取り囲まれている。

第２のコンタクトピン７とモータ１７との間には、第１の伝導路１８が設けられており、支持プレート３の下面１５の領域に配置された更なるコンタクト同士の間には、更なる伝導路（図示せず）が設けられている。

第１の伝導路１８と更なる伝導路とは、アクチュエータ１の内部でこのアクチュエータ１の環状部分１９内に配置されている。調整器５とアクチュエータ１との間に延在するケーブルは不要となる。

アクチュエータ１もしくはアクチュエータ１の環状部分１９は、開ループ制御または閉ループ制御ユニットに面一に接続されているかもしくは第１のハウジング８と同一平面を成して終端している。

モータ１７は、環状のステータ２０と、ロータ２１とを備えたブラシレス直流電気モータとして形成されている。ステータ２０は、アクチュエータ１の環状部分１９内に設けられている。ステータ２０を介してもしくはステータ２０と調整器５との接続部を介して、回動可能ではあるものの摺動不能にアクチュエータ１内に支承されたロータ２１が駆動される。

ロータ２１の回動運動は、ピストンロッド２２のスピンドル状の区分に伝達される。これによって、ピストンロッド２２と、このピストンロッド２２に結合されたピストン２３とが、長手方向軸線２４の方向で並進運動を実施する。

ピストンロッド２２とピストン２３とは、アクチュエータ１の、環状部分１９により取り囲まれたシリンダ内に設けられている。ピストンロッド２２は、軸受（図示せず）を介してシリンダ２５内に支承かつ案内されていて、これによって、回転運動および並進運動を実施することができる。

ピストンロッド２２とシリンダ２５との間には、このシリンダ２５内への湿分およびパーティクル等の侵入を阻止するために、第１のシール要素（同じく図示せず）が設けられている。

可動のピストン２３と、シリンダ２５とにより形成されたチャンバ４が、作動流体で満たされている。したがって、シリンダ２５は、この作動流体に対する第２のハウジング９として機能する。

チャンバ４もしくは第２のハウジング９は、調整器５のプレート１０に直接隣接している。開ループ制御または閉ループ制御ユニットは、封止用コンパウンド２の領域でチャンバ４に触れている。

これによって、支持プレート３もしくは第１の実装要素１１、第２の実装要素１２、第３の実装要素１３および／または第４の実装要素１４から封止用コンパウンド２に伝達された熱が、封止用コンパウンド２からプレート１０を介してチャンバ４内、つまり、作動流体に導出される。

本発明によれば、プレート１０を省略することも可能である。これによって、封止用コンパウンド２がチャンバ４に直接隣接する。

チャンバ４は、第１の液圧管路２６を介して液圧容器（図示せず）に接続されている。つまり、この液圧容器を介してチャンバ４に作動流体が供給されている。

チャンバ４は、第２の液圧管路２７を介して、自動車の液圧式の伸縮ショックアブソーバ（同じく図示せず）に接続されている。ピストン２３もしくは作動流体の圧力によって、伸縮ショックアブソーバの減衰作用が調整される。このためには、チャンバ４内に突出した測定プローブを備えた圧力センサもしくは第１の実装要素１１によって、チャンバ４内の圧力が常に測定される。

第１の実装要素１１とシリンダ２５との間には、作動流体による封止用コンパウンド２の湿潤を阻止するために、第２のシール要素（図示せず）が設けられている。

調整器５によって、規定された目標圧への被測定圧の補償調整が常に行われる。被測定圧と目標圧との間の差をベースとして、モータ１７が調整器５によって、ステータ２０に対する相応の電圧設定を介して調整される。つまり、モータ１７が作動もしくは停止させられるかまたはロータ２１の回転数が調整されて、相応のピストン位置およびピストン運動により、作動流体もしくは伸縮ショックアブソーバにおける目標圧が達成または維持される。

アクチュエータ１を液圧アクチュエータとして形成することは、有利な解決手段である、しかしながら、本発明によれば、アクチュエータ１を、例えば空気圧アクチュエータとして形成し、この空気圧アクチュエータをレール車両の台車ブレーキ内のブレーキシリンダ圧の調整のために使用することも可能である。

さらに、開ループ制御または閉ループ制御ユニットを調整器５としてではなく、制御ユニット、つまり、制御すべき量をセンサによって測定することなしにもしくは制御すべき量をフィードバックして調整量を発生させることなしに使用することが可能である。例えば、制御ユニットは、液圧式の締付け装置に使用されていてよい。

これに関連して、開ループ制御または閉ループ制御ユニットを制御機器（電子制御機器、ＥＣＵ）として形成することも可能である。

第２のコンタクトピン７は、図２および図３に示した第１の構成部材長手方向区分２８を介して支持プレート３に接続されており、同じく図２および図３に認めることができる第２の構成部材長手方向区分にじかに続く、図２および図３に示した第３の構成部材長手方向区分３０を介してアクチュエータ１の環状部分１９、つまり、電気機械の、支持プレート３と異なるコンポーネントに接続されている。第１の構成部材長手方向区分２８は、第２の構成部材長手方向区分２９より大きな剛性を有している。

本発明によれば、第２の構成部材長手方向区分２９が環状部分１９に接続されていることも可能である。

図２には、（第２のコンタクトピン７として）図１にも示した本発明に係るコンタクトピンの第１の例示的な実施形態が示してある。

このコンタクトピンは、第１の構成部材長手方向区分２８と、第２の構成部材長手方向区分２９と、第３の構成部材長手方向区分３０とを有している。これら第１ないし第３の構成部材長手方向区分２８～３０は、長手方向軸線３１の方向で整列させられている。

第１の構成部材長手方向区分２８は、第２の構成部材長手方向区分２９より大きな剛性を有している。このより大きな剛性は、曲げ剛性であると同時にねじり剛性である。有利な弾性的な構成部材特性もしくは剛性特性には、第２の構成部材長手方向区分２９が、１つには、長手方向軸線３１の方向もしくは第２の構成部材長手方向区分２９の長手方向軸線３１の方向で先細りにされて形成されており、もう１つには、複数回逆方向に湾曲させられて形成されていることが寄与している。第１の曲げ部３４ならびに更なる曲げ部が設けられている。これらの曲げ部は、第２の構成部材長手方向区分２９の、図２に投影して見える鉛直方向軸線３２を基準として、それぞれ９０°もしくは１８０°だけ湾曲させられて形成されている。

さらに、コンタクトピンの弾性的な特性を改善するために、第２の構成部材長手方向区分２９にその鉛直方向軸線３２の方向で第１の切欠き３５ならびに更なる切欠き、つまり、複数の切欠きが設けられている。

さらに、第２の構成部材長手方向区分２９は複数回スリット付けされて形成されている。つまり、第２の構成部材長手方向区分２９の横方向軸線３３の方向に第１のスリット３６ならびに更なるスリットが設けられている。

第１の構成部材長手方向区分２８は、第２の構成部材長手方向区分２９にじかに続いていて、図１に示した支持プレート３内に圧入されたコネクタとして形成されている。

第３の構成部材長手方向区分３０は、第２の構成部材長手方向区分２９にじかに続いていて、一部で直方体状に形成されていて、部分的に面取りされた縁部を有している。第３の構成部材長手方向区分３０を介して、コンタクトピンは、アクチュエータ１の、図１に示した環状部分１９に接続されている。

図３には、本発明に係るコンタクトピンの第２の例示的な実施形態が示してある。このコンタクトピンは、図２に示した本発明に係るコンタクトピンの第１の例示的な実施形態に類似して形成されている。したがって、図３には、図２と十分に等しい符号が使用してある。図２と異なり、コンタクトピンの第２の構成部材長手方向区分２９はその外面に、顕著な湾曲部もしくは曲げ部を有していない。これによって、製造技術的な簡略さが得られる。

１ アクチュエータ
２ 封止用コンパウンド
３ 支持プレート
４ チャンバ
５ 調整器
６ 第１のコンタクトピン
７ 第２のコンタクトピン
８ 第１のハウジング
９ 第２のハウジング
１０ プレート
１１ 第１の実装要素
１２ 第２の実装要素
１３ 第３の実装要素
１４ 第４の実装要素
１５ 下面
１６ 上面
１７ モータ
１８ 第１の伝導路
１９ 環状部分
２０ ステータ
２１ ロータ
２２ ピストンロッド
２３ ピストン
２４ 長手方向軸線
２５ シリンダ
２６ 第１の液圧管路
２７ 第２の液圧管路
２８ 第１の構成部材長手方向区分
２９ 第２の構成部材長手方向区分
３０ 第３の構成部材長手方向区分
３１ 長手方向軸線
３２ 鉛直方向軸線
３３ 横方向軸線
３４ 第１の曲げ部
３５ 第１の切欠き
３６ 第１のスリット

Claims (7)

1. 電気機械用のコンタクトピンにおいて、
   少なくとも１つの第１の構成部材長手方向区分（２８）と第２の構成部材長手方向区分（２９）とが設けられており、前記第１の構成部材長手方向区分（２８）は、前記第２の構成部材長手方向区分（２９）より大きな剛性を有し、
   前記第１の構成部材長手方向区分（２８）は、電気機械に設けられた支持プレート（３）に接続可能であり、
   前記第２の構成部材長手方向区分（２９）は、前記第２の構成部材長手方向区分（２９）に続く第３の構成部材長手方向区分（３０）を介して、前記電気機械の、前記支持プレート（３）と異なるコンポーネントに接続可能であり、
   前記第２の構成部材長手方向区分（２９）は、複数の切欠きを有し、
   前記第２の構成部材長手方向区分（２９）の複数の切欠きのそれぞれの端部にはスリットが形成されており、当該スリットの形成箇所において、前記複数の切欠きのそれぞれの長さは、長手方向軸線（３１）に平行な方向で短くなる、
   ことを特徴とする、コンタクトピン。
2. 前記より大きな剛性は、より大きな曲げ剛性であることを特徴とする、請求項１記載のコンタクトピン。
3. 前記より大きな剛性は、ねじり剛性であることを特徴とする、請求項１または２記載のコンタクトピン。
4. 前記第２の構成部材長手方向区分（２９）はその長手方向軸線（３１）の方向で先細りにされて形成されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のコンタクトピン。
5. 前記第２の構成部材長手方向区分（２９）は、複数回逆方向に湾曲させられて形成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のコンタクトピン。
6. 請求項１から５までのいずれか１項記載の少なくとも１つのコンタクトピンを備える支持プレート。
7. 請求項１から５までのいずれか１項記載の少なくとも１つのコンタクトピンを備える電気機械。

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