KR20220011738A - 접촉 핀, 지지 보드 및 전기 기계 - Google Patents

접촉 핀, 지지 보드 및 전기 기계 Download PDF

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레오폴트 헬린저
미하엘 캐퍼
필립 노이만
토마스 쿨라빅
허베르트 네메스
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멜렉스 이더블유에스 게엠베하
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Abstract

유리한 구조적 조건들을 생성하기 위해, 본 발명은 적어도 하나의 제1 구성요소 종방향 부분(28) 및 제2 구성요소 종방향 부분(29)을 제공하고, 제1 구성요소 종방향 부분(28)은 제2 구성요소 종방향 부분(29)보다 더 큰 강성을 갖고, 이로써 접촉 존 마모를 감소시키고 동시에 유리한 장착 특징들을 생성한다.

Description

접촉 핀, 지지 보드 및 전기 기계
본 발명은 전기 기계를 위한 접촉 핀(contact pin)에 관한 것이다.
특히 차량 전자 장치에서, 제한된 설치 공간을 최대한 활용하고 케이블 런(cable run)들을 짧게 유지하기 위해, 제어 전자 장치를 갖는 디바이스(device)들을 모터(motor), 변속기(transmission) 등에 통합하는 것이 빈번하게 필요하다. 이 경우에, 접촉 핀들 등과 같은 인터페이스 구성요소(Interface component)들은 상당한 부하들에 노출된다.
예컨대, WO 2018/114349 A1이 선행 기술로부터 공지되어 있고, 이것에 냉각 디바이스를 갖는 전기 기계가 개시되어 있다. 플러그 커넥터(plug connector)는 지지 플레이트(support plate)에 연결된다. 그러나, 이러한 플러그 커넥터가 플러그 커넥터와 이에 연결될 수 있는 디바이스들 사이의 가능한 상대적인 움직임들과 관련하여 하중 지탱 능력(load-bearing capacity)의 관점에서 어느 정도 적절하게 설계되었는지는 분명하지 않다.
본 발명은 국부적으로 상이한 기계적 및/또는 열적 부하들에 매우 적합한 접촉 핀을 지정하는 목적에 기반한다.
본 발명에 따라, 이러한 목적은 서두에 언급된 유형의 접촉 핀에 의해 달성되고, 적어도 하나의 제1 구성요소 종방향 부분(component longitudinal portion) 및 하나의 제2 구성요소 종방향 부분이 제공되고, 제1 구성요소 종방향 부분은 제2 구성요소 종방향 부분보다 더 큰 강성(rigidity)을 갖는다.
결과적으로, 접촉 핀과 그에 연결된 구성요소들 또는 디바이스들 사이에 더 적은 접촉 존 마모와 동시에 유리한 장착 특성들이 발생된다.
접촉 핀의 제1 구성요소 종방향 부분은, 예컨대, 지지 플레이트 내로 가압될 수 있도록 하기 위해 단단한 방식으로 구현된다.
접촉 핀의 제2 구성요소 종방향 부분은 제1 구성요소 종방향 부분보다 덜 단단하고, 자신에 작용하는 부하들(예컨대, 접촉 핀에 연결된 구성요소들 사이의 상대적인 움직임들로 인한 기계적 부하들, 또는 연결된 구성요소들로부터 접촉 핀으로의 열 전달로 인한 열적 부하들)에 의존하여, 탄력적으로 변형될 수 있다.
부하들의 유형에 의존하여, 제1 구성요소 종방향 부분의 더 큰 강성, 또는 제2 구성요소 종방향 부분의 더 낮은 강성은, 예컨대, 굴곡 강성(flexural rigidity) 및/또는 비틀림 강성(torsional rigidity) 등일 수 있다. 예컨대, 제2 구성요소 부분이 반대 방향들로 여러 번 굽힘되는 방식으로 구현되고, 복수의 리세스(recess)들을 갖고 그리고/또는 여러 번 슬로팅되는 방식(slotted manner)으로 구현되는 식인 점에서, 제2 구성요소 부분의 낮은 강성이 달성될 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예들에 기반하여 다음의 텍스트(text)에서 더 상세히 설명된다.
도 1은, 지지 플레이트 및 접촉 핀들을 갖는 본 발명에 따른 기계의 개략적인 측면도를 단면의 예시로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 접촉 핀의 제1 예시적인 실시예 변형의 측면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 접촉 핀의 제2 예시적인 실시예 변형의 측면도를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 기계의 예시적인 실시예 변형을 단면의 예시로 도시한다.
전자 조절기(electronic regulator)(5) 형태의 개루프(open-loop) 또는 폐루프 제어 유닛(control unit)은, 폴리우레탄(polyurethane)으로 제조된 열 전도성 포팅 화합물(potting compound)(2)로 전체 캡슐화되고(encapsulated) 제1 하우징(housing)(8)에 배열된 지지 플레이트(3)를 갖고, 제1 하우징(8)은 유리 섬유들로 강화된 폴리아미드(polyamide)로 제조된다.
지지 플레이트(3)에는 압력 센서(pressure sensor) 형태의 제1 장비 요소(11), 포팅 화합물(2)에 의해 둘러싸인 제2 장비 요소(12), 제3 장비 요소(13) 및 제4 장비 요소(15)가 제공된다. 제1 장비 요소(11)는 지지 플레이트(3)의 밑면(15)에 배열되고, 제2 장비 요소(12), 제3 장비 요소(13) 및 제4 장비 요소(14)는 지지 플레이트(3)의 윗면(16)에 배열된다. 따라서, 지지 플레이트(3)는 양측들에 장착된다.
제1 하우징(8) 및 지지 플레이트(3)는 원통형 방식으로 구현된다. 제1 하우징(8)은 삽입된 플레이트(10)에 의해 자신의 단부에서 종결된다. 플레이트(10)는 제1 하우징(8)에 의해 제자리에 클램핑된다(clamped).
포팅 화합물(2)은 제1 하우징(8) 및 플레이트(10)에 의해 형성된 하우징 내부를 완전히 채운다. 포팅 화합물(2)의 폴리우레탄은 48 내지 53 범위의 쇼어 A 경도(Shore A hardness), 0.97 W/mK의 열전도도 및 약 -60℃의 유리 전이 온도(glass transition temperature)를 갖는다. 따라서, 전기 기계는 넓은 온도 범위에서 사용될 수 있다.
폴리우레탄으로 제조된 포팅 화합물(2)은 유리한 솔루션(solution)을 나타낸다. 그러나, 본 발명에 따르면, 45 내지 55 범위의 쇼어 A 경도를 갖는 실리콘(silicone)으로부터 포팅 화합물(2)을 제조하는 것이 또한 구상 가능하고, 이것은, 포팅 화합물(2)이 폴리우레탄으로 제조될 때 달성되는 필적할 만한 특성들을 발생시킨다.
지지 플레이트(3)의 윗면(16) 영역에서, 제1 은(silver) 접촉 핀 형태의 제1 접촉 핀(6)이 지지 플레이트(3)에 연결되고, 제1 하우징(8) 밖으로 돌출한다. 지지 플레이트(3)는 이러한 제1 접촉 핀(6)을 통해 전력 공급기(예시되지 않음)에 연결되고, 도 1에서 보이지 않는 추가 접촉 핀들은 마찬가지로 은 접촉 핀들로서 구현되며, 윗면(16)의 영역에서 지지 플레이트(3)에 연결되고, 제1 하우징(8) 밖으로 돌출한다.
지지 플레이트(3)의 밑면(15)의 영역에서, 제2 은 접촉 핀으로서 구현된 제2 접촉 핀(7), 및 도 1에서 보이지 않고 추가 은 접촉 핀들 형태인 추가 접촉 핀들이 지지 플레이트(3)에 연결된다.
지지 플레이트(3)의 밑면(15) 영역에 배열된 추가 접촉 핀들 및 제2 접촉 핀(7)을 통해, 조절기(5)는 유압 작동기(hydraulic actuator) 형태의 유체 작동기(1)의 모터(17)에 연결된다.
조절기(5)는 클램핑된 연결을 통해 작동기에 연결된다. 그러나, 본 발명에 따르면, 조절기(5)와 작동기(1) 사이에 나사 연결(screw connection)들을 제공하는 것이 또한 구상 가능하다.
제1 접촉 핀(6), 제2 접촉 핀(7) 및 추가 접촉 핀들은 포팅 화합물(2)에 의해 부분적으로 둘러싸인다.
제2 접촉 핀(7)과 모터(17) 사이에 제1 케이블 런(18)이 제공되고, 보이지 않는 추가 케이블 런들은 지지 플레이트(3)의 밑면(15) 영역에 배열된 추가 접촉부들 사이에 제공된다.
제1 케이블 런(18) 및 추가의 케이블 런들은 작동기(1)의 링 부분(ring part)(19)에서 작동기(1) 내에 배열된다. 조절기(5)와 작동기(1) 사이에서 이어지는 케이블들은 필요하지 않다.
작동기(1) 또는 자신의 링 부분(19)은 개루프 또는 폐루프 제어 유닛에 플러시 방식(flush manner)으로 부착되거나, 제1 하우징(8)과 같은 높이로 종결된다.
모터(17)는 환형 고정자(annular stator)(20) 및 회전자(rotor)(21)를 갖는 브러시리스(brushless) DC 전기 모터 형태이다. 작동기(1)의 링 부분(19)에는 고정자(20)가 제공된다. 회전자(20) 또는 조절기(5)에 대한 회전자(20)의 연결을 통해, 회전 가능하지만 병진운동(translation)으로 이동이 불가능하도록 작동기(1)에 장착된 회전자(21)가 구동된다.
회전자(21)의 회전 움직임들은 피스톤 로드(piston rod)(22)의 스핀들형 부분(spindle-like portion)으로 전달되고, 그 결과 피스톤 로드(22) 및 이에 연결된 피스톤(23)이 종축(24) 방향으로 병진운동의 움직임들을 실행한다.
피스톤 로드(22) 및 피스톤(23)은, 링 부분(19)에 의해 둘러싸인 작동기(1)의 실린더(cylinder)(25)에 제공된다. 피스톤 로드(22)는 베어링(bearing)(도시되지 않음)을 통해 실린더(25)에 장착되어 실린더(25)에서 안내되어, 회전 및 병진운동의 움직임들을 수행할 수 있다.
피스톤 로드(22)와 실린더(25) 사이에는, 습기 및 입자들 등이 실린더(25) 내로 침투하는 것을 방지하기 위한 제1 시일(seal) ― 이것은 마찬가지로 예시되지 않음 ― 이 제공된다.
가동 피스톤(23) 및 실린더(25)에 의해 형성되는 챔버(chamber)(4)는 유압 유체(hydraulic fluid)로 채워진다. 따라서, 실린더(25)는 이러한 유압 유체와 관련하여 제2 하우징(9)으로서 작동한다.
챔버(4) 또는 제2 하우징(9)은 조절기(5)의 플레이트(10)와 바로 접한다. 개루프 또는 폐루프 제어 유닛은 포팅 화합물(2)의 영역에서 챔버(4)와 접촉하게 된다.
결과적으로, 지지 플레이트(3), 또는 제1 장비 요소(11), 제2 장비 요소(12), 제3 장비 요소(13) 및/또는 제4 장비 요소(14)에 의해 포팅 화합물(2)에 전달되는 열은 포팅 화합물(2)에 의해 플레이트(10)를 통해 챔버(4) 내로, 즉 유압 유체로 방산된다.
본 발명에 따르면, 플레이트(10)를 생략하는 것이 또한 가능하며, 그 결과 포팅 화합물(2)이 챔버(4)에 바로 인접하게 된다.
챔버(4)는 제1 유압 라인(hydraulic line)(26)을 통해 유압 용기(도시되지 않음)에 연결되며, 즉, 이러한 유압 용기를 통해 유압 유체가 공급된다.
제2 유압 라인(27)을 통해, 챔버(4)는 자동차의 유압식 텔레스코픽 완충기(hydraulic telescopic shock absorber)(마찬가지로 예시되지 않음)에 연결된다. 피스톤(23) 또는 유압 유체의 압력에 의해, 텔레스코픽 완충기의 감쇠 작용(damping action)이 설정된다. 이를 위해, 챔버(4) 내의 압력은 압력 센서 또는 제1 장비 요소(11)에 의해 계속해서 측정되며, 압력 센서 또는 제1 장비 요소(11)의 측정 프로브(measurement probe)는 챔버(4) 내로 돌출된다.
제1 장비 요소(11)와 실린더(25) 사이에는, 포팅 화합물(2)이 유압 유체로 젖게 되는 것을 방지하기 위한 제2 시일(예시되지 않음)이 제공된다.
조절기(5)에 의해, 측정된 압력은 정의된 설정값 압력과 계속해서 비교된다. 측정된 압력과 설정값 압력 사이의 차이에 기반하여, 모터(17)는, 대응하는 피스톤 설정들 및 움직임들에 의해 유압 유체 또는 텔레스코픽 완충기의 설정값 압력에 도달하거나 이를 유지하기 위해 고정자(20)에서 대응하는 전압 규정(voltage stipulation)들을 통해 조절기(5)에 의해 조절되는데, 즉, 모터(17)가 스위치 온(switch on) 또는 오프(off)되거나, 또는 회전자(21)의 속도가 설정된다.
유압식 작동기로서 구현되는 작동기(1)는 유리한 솔루션을 나타낸다. 그러나, 본 발명에 따르면, 작동기(1)가, 예컨대, 공압 작동기(pneumatic actuator)의 형태를 갖고, 후자가 철도 차량의 트럭 브레이크(truck brake)에서 브레이크 실린더 압력을 설정하는 데 사용되는 것이 또한 구상 가능하다.
또한, 즉, 제어될 변수가 센서에 의해 측정되지 않고서 또는 이러한 변수가 조작된 변수에 대해 소급 효과(retroactive effect) 없이, 개루프 또는 폐루프 제어 유닛이 조절기(5)가 아니라 제어 유닛으로서 사용되는 것이 구상 가능하다. 예컨대, 제어 유닛은 유압식 클램핑 디바이스(hydraulic clamping device)에 사용될 수 있다.
이와 관련하여, 개루프 또는 폐루프 제어 유닛이 전자 제어 유닛(electronic control unit; ECU) 형태인 것이 또한 구상 가능하다.
제2 접촉 핀(7)은 도 2 및 도 3에 도시된 제1 구성요소 종방향 부분(28)을 통해 지지 플레이트(3)에 연결되고, 도 2 및 도 3에 예시된 제3 구성요소 종방향 부분(30) ― 도 2 및 도 3에서 마찬가지로 볼 수 있는 제2 구성요소 종방향 부분에 바로 인접함 ― 을 통해, 작동기(1)의 링 부분(19), 즉, 지지 플레이트 이외의 전기 기계의 구성요소에 연결된다. 제1 구성요소 종방향 부분(28)은 제2 구성요소 종방향 부분(29)보다 더 큰 강성을 갖는다.
본 발명에 따르면, 제2 구성요소 종방향 부분(29)이 링 부분(19)에 연결되는 것이 또한 구상 가능하다.
도 2는 (제2 접촉 핀(7)으로서) 도 1에 또한 도시된, 본 발명에 따른 접촉 핀의 제1 예시적인 실시예 변형을 예시한다.
이러한 접촉 핀은, 종축(31) 방향으로 배향된 제1 구성요소 종방향 부분(28), 제2 구성요소 종방향 부분(29) 및 제3 구성요소 종방향 부분(30)을 갖는다.
제1 구성요소 종방향 부분(28)은 제2 구성요소 종방향 부분(29)보다 더 큰 강성을 갖는다. 이러한 더 큰 강성은 굴곡 강성 및 동시에 비틀림 강성이다. 제2 구성요소 종방향 부분(29)이 종축(31) 또는 자신의 종축(31)의 방향으로 좁아지는 방식으로 구현되고, 또한 반대 방향들로 여러 번 굽힙되는 방식으로 구현된다는 사실은 유리한 탄성 구성요소 거동(elastic component behavior) 또는 강성 거동에 기여한다. 제1 굽힘부(34) 및 추가 굽힘부들이 제공되며, 이들 각각은 제2 구성요소 종방향 부분(29)의 수직 축(32) ― 도 2에서 돌출 방식으로 보임 ― 에 대해 90° 또는 180°를 통해 만곡되는 방식으로 구성된다.
또한, 접촉 핀의 탄성 특성들을 향상시키기 위해, 제1 리세스(35) 및 추가 리세스들, 즉 복수의 리세스들이 자신의 수직 축(32) 방향으로 제2 구성요소 종방향 부분(29)에 제공된다.
또한, 제2 구성요소 종방향 부분(29)은 여러 번 슬로팅되는 방식으로 구현되는데, 즉 제1 슬롯(slot)(36) 및 추가의 슬롯들이 제2 구성요소 종방향 부분(29)의 횡축(33) 방향으로 제공된다.
제1 구성요소 종방향 부분(28)은 제2 구성요소 종방향 부분(29)에 바로 인접하고, 도 1에 도시된 지지 플레이트(3) 내로 가압되는 플러그 형태이다.
제3 구성요소 종방향 부분(30)은 제2 구성요소 종방향 부분(29)에 바로 인접하고, 부분적으로 직육면체 형태로 구현되고, 부분적으로 경사진 에지(edge)들을 갖는다. 제3 구성요소 종방향 부분(30)을 통해, 접촉 핀은 작동기(1)의 도 1에 예시된 링 부분(19)에 연결된다.
도 3은 본 발명에 따른 접촉 핀의 제2 예시적인 실시예 변형을 도시한다. 이러한 접촉 핀은, 도 2에 도시된 본 발명에 따른 접촉 핀의 제1 예시적인 실시예 변형과 유사한 방식으로 구현된다. 따라서, 도 2의 참조 부호들과 거의 동일한 참조 부호들이 도 3에 사용된다.
도 2와 대조적으로, 접촉 핀의 제2 구성요소 종방향 부분(29)은 자신의 외측들에 두드러진 곡선들 또는 굽힘부들을 갖지 않는다. 이것은 더 간단한 제조를 발생시킨다.
1 작동기
2 포팅 화합물
3 지지 플레이트
4 챔버
5 조절기
6 제1 접촉 핀
7 제2 접촉 핀
8 제1 하우징
9 제2 하우징
10 플레이트
11 제1 장비 요소
12 제2 장비 요소
13 제3 장비 요소
14 제4 장비 요소
15 밑면
16 윗면
17 모터
18 제1 케이블 런
19 링 부분
20 고정자
21 회전자
22 피스톤 로드
23 피스톤
24 종축
25 실린더
26 제1 유압 라인
27 제2 유압 라인
28 제1 구성요소 종방향 부분
29 제2 구성요소 종방향 부분
30 제3 구성요소 종방향 부분
31 종축
32 수직 축
33 횡축
34 제1 굽힘부
35 제1 리세스
36 제1 슬롯

Claims (11)

  1. 전기 기계용 접촉 핀(contact pin)으로서,
    적어도 하나의 제1 구성요소 종방향 부분(component longitudinal portion)(28) 및 하나의 제2 구성요소 종방향 부분(29)이 제공되고, 상기 제1 구성요소 종방향 부분(28)은 상기 제2 구성요소 종방향 부분(29)보다 더 큰 강성(rigidity)을 갖는 것을 특징으로 하는,
    전기 기계용 접촉 핀.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 강성이 더 클수록 굴곡 강성(flexural rigidity)이 더 큰 것을 특징으로 하는,
    전기 기계용 접촉 핀.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 강성이 더 클수록 비틀림 강성(torsional rigidity)인 것을 특징으로 하는,
    전기 기계용 접촉 핀.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 구성요소 종방향 부분(29)은 자신의 종축(31)의 방향으로 좁아지는 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는,
    전기 기계용 접촉 핀.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 구성요소 종방향 부분(29)은 복수의 리세스(recess)들을 갖는 것을 특징으로 하는,
    전기 기계용 접촉 핀.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 구성요소 부분(29)은 반대 방향들로 여러 번 굽힘되는 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는,
    전기 기계용 접촉 핀.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 구성요소 부분(29)은 여러 번 슬로팅되는 방식(slotted manner)으로 구현되는 것을 특징으로 하는,
    전기 기계용 접촉 핀.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 구성요소 종방향 부분(28)은 전기 기계의 지지 플레이트(support plate)(3)에 연결 가능한 것을 특징으로 하는,
    전기 기계용 접촉 핀.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 구성요소 종방향 부분(29) 또는 상기 제2 구성요소 종방향 부분(29)에 인접한 제3 구성요소 종방향 부분(30)은, 상기 전기 기계의 상기 지지 플레이트(3) 이외의 구성요소에 연결 가능한 것을 특징으로 하는,
    전기 기계용 접촉 핀.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 접촉 핀을 갖는 지지 플레이트.
  11. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 접촉 핀을 갖는 전기 기계.
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