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Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsanschlussvorrichtung für eine elektrorheologische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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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.
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Aus der
US 7,997,392 B2 ist eine derartige elektrorheologische Vorrichtung bekannt, die einen Hochspannungsanschluss als anschraubbare Kabeleinführung enthält. Bei der elektrorheologischen Vorrichtung handelt es sich um einen Schwingungsdämpfer zur Dämpfung der Ein- und Ausfederkräfte eines Kraftfahrzeugs. Dazu enthält der Schwingungsdämpfer innen einen Druckmittelzylinder, der durch einen Kolben in eine Ein- und eine Ausfahrkammer unterteilt ist und dessen Bewegung durch ein integriertes elektrorheologisches Ventil gesteuert wird. Dabei wird das elektrorheologische Ventil durch das äußere Mantelrohr der elektrorheologischen Vorrichtung und ein koaxial dazu innen angeordnetes Elektrodenrohr gebildet, die durch einen schmalen Ventilspalt voneinander getrennt sind, durch die die beiden Druckmittelkammern miteinander verbunden sind und durch die der Durchfluss der elektrorheologischen Flüssigkeit steuerbar ist. Zur Steuerung ist deshalb am äußeren Mantelrohr der Hochspannungsanschluss als feste Kabeleinführung angeschraubt, der den Schwingungsdämpfer mit einer externen Hochspannungsquelle über ein Hochspannungskabel miteinander verbindet. Zum Anschluss des Hochspannungskabels ist das äußere Mantelrohr an einer vorgegebenen Oberfläche plan gefräst und mit einer Durchgangsbohrung versehen, die radial bis zum Elektrodenrohr reicht. Dabei besteht der Hochspannungsanschluss aus einem zentralen zylindrischen Unterteil, das in die Bohrung eingeführt wird und einem dazu koaxialen metallischen Oberteil, das auf dem planen Oberflächenteil der äußeren Mantelfläche aufliegt. Dabei besteht das Unterteil aus einem isolierten harten zylindrischen Kunststoffkörper, in dessen Zentrum ein metallisches Kontaktelement befestigt ist, das an seinem unteren inneren Ende in eine Kontaktbohrung im Mantelrohr eingebracht wird und an seinem oberen äußeren Ende mit dem Hochspannungskabel verbunden ist. Zur Abdichtung des Unterteils ist der Kunststoffkörper mit zwei außen angebrachten Dichtungsschlitzen versehen, in die zwei Dichtungen eingelegt sind. Zur Befestigung des Hochspannungsanschlusses ist das metallische Oberteil ringförmig ausgebildet und besitzt eine nach innen gerichtete ringförmige Aussparung, in die das Unterteil eingepasst ist. Die mit einem Metallschirm umgebene Kabeldurchführung des Hochspannungskabels ist offensichtlich elektrisch mit dem metallischen Oberteil verbunden, das durch zwei beabstandete Durchgangsbohrungen in zwei Gewindebohrungen im äußeren Mantelrohr an diesem befestigt ist. Dabei stellen die beiden Gewindeschrauben gleichzeitig einen Massekontakt des Hochspannungsanschlusses zum geerdeten Mantelrohr her, das als Gegenpol zur Elektrode geschaltet ist. Ein derartiger Hochspannungsanschluss ist nur mit Hilfe von Gewindebohrungen und einer planen Auflagefläche aufwendig am Mantelrohr zu befestigen und für Prüfzwecke und dergleichen nur schwer wieder demontierbar.
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Eine Hochspannungsanschlussvorrichtung, die über einen Stecker steckbar mit einer elektrorheologischen Vorrichtung verbindbar ist, ist aus der
DE 10 2013 013 488 A1 bekannt. Dabei wird der Stecker der Hochspannungsanschlussvorrichtung in eine im äußeren Mantelrohr der elektrorheologischen Vorrichtung eingebrachte Durchgangsbohrung eingesteckt und so am äußeren Mantelrohr fixiert. Der Hochspannungsstecker besteht dabei aus einem Oberteil aus einem Hartplastikmaterial und einem Unterteil aus einem dichtenden Weichplastikmaterial und einem zentralen Kontaktstift zur Übertragung einer Hochspannung bis ca. 5000 V. Dabei ist der Kontaktstift im Oberteil eingegossen und kann auf dem Oberteil mit einer Hochspannungsquelle verbunden werden. Im unteren Bereich des Oberteils erstreckt sich der Kontaktstift bis in die Durchgangsbohrung und besitzt an seiner unteren Spitze eine eingelassene Schraubenfeder, die sich durch die Bohrung und einen Flüssigkeitsspalt auf ein darunter angeordnetes Elektrodenrohr abstützt und auf dieses die Hochspannung überträgt. Das Oberteil ist in seinem unteren Bereich zylinderförmig ausgebildet und in seinem oberen Bereich mit einem auskragenden Randteil versehen, auf das zwei nach unten auf das Mantelrohr gerichtete Polschuhe befestigt sind. Diese beiden Polschuhe werden auf zwei auf der äußeren Mantelfläche aufgeschweißte Kontaktstifte aufgesteckt und bilden dadurch eine Masseverbindung mit dem geerdeten Mantelrohr der elektrorheologischen Vorrichtung. Axial unterhalb des Oberteils ist das weichelastische Unterteil angeordnet, das in seinem oberen Bereich einen Abdichtungsringteil und in seinem unteren Bereich einen Abdichtstopfenteil enthält, wobei das Abdichtringteil mit dem Oberteil fest verbunden ist und der Abdichtstopfenteil in der Durchgangsbohrung der äußeren Mantelfläche zur druckfesten Abdichtung des Flüssigkeitsspaltes eingesteckt wird. Zur Verbindung der Hochspannung mit der elektrorheologischen Vorrichtung wird der Hochspannungsstecker mit dem Abdichtstopfenteil des Unterteils in die Durchgangsbohrung und gleichzeitig die beiden Polschuhe auf die beiden Massestifte aufgesteckt, so dass die Hochspannung mit der Elektrode und dessen Gegenpol mit der Masse der elektrorheologischen Vorrichtung verbunden wird. Da der Hochspannungsstecker häufig an schwer zugänglichen Fahrzeugteilen, wie den Stoßdämpfern angebracht werden muss, kann sich dieser leicht um den zentralen Kontaktstift verdrehen, so dass sich die Massestifte aus den Polschuhen lösen oder diese abbrechen können, so dass die Hochspannung am Gehäuse des Außenrohrs anliegen kann, was aus Sicherheitsgründen insbesondere im Fahrzeugbau unzulässig ist.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungsanschluss für eine elektrorheologische Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass sichergestellt ist, dass bei angeschlossener Hochspannung stets eine Verbindung zur Masse des Gehäuses der elektrorheologischen Vorrichtung besteht und die Hochspannung einfach mit der elektrorheologischen Vorrichtung verbindbar und auch leicht wieder lösbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung hat durch die an der elektrorheologischen Vorrichtung angeordnete Anschlussbuchse zum Einstecken des Hochspannungssteckers den Vorteil, dass dadurch der Hochspannungsstecker elektrisch kontaktsicher und mechanisch gut an der elektrorheologischen Vorrichtung fixierbar ist und trotzdem leicht mit dieser verbunden und von dieser wieder gelöst werden kann. Dabei ist die Anschlussbuchse auf einfache Art mechanisch fest mit der elektrorheologischen Vorrichtung verbindbar, so dass diese vorteilhaft gegen hohe hydraulische Drücke bis zu 200 bar druckdicht an dieser befestigt werden kann.
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Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass durch den zweiteiligen Kontaktstift für die Hochspannungsübertragung die in der elektrorheologischen Vorrichtung liegende Anschaltung der Elektrode mit der extern herangeführten Hochspannung erst durch den oberen Kontaktstiftteil erfolgt, so dass es beim Einsteckvorgang des Hochspannungssteckers nicht zu Berührungen mit der Hochspannung im Hochspannungsstecker oder am Gehäuse der elektrorheologischen Vorrichtung kommen kann. Dadurch wird vorteilhafterweise gleichzeitig gewährleistet, dass die Hochspannung zeitlich nach der Anschaltung des Massepols beim Einsteckvorgang erfolgt, so dass die Hochspannung nicht an einem nicht geerdeten Geräteteil anschließbar ist.
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Eine besondere Ausführung der Erfindung mit einer einfachen Metallhülse als Anschlussbuchse hat den Vorteil, dass diese leicht an einer einfachen Durchgangsbohrung der elektrorheologischen Vorrichtung anbringbar ist und daran durch einen einfach vornehmbaren Schweiß- oder Lötvorgang druckdicht und mechanisch fest mit der elektrorheologischen Vorrichtung verbindbar ist.
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Eine weitere besonderen Ausführung des Hochspannungssteckers mit einem separat einsteckbaren Unterteil hat den Vorteil, dass dieser mit einem nicht angeschalteten unteren Kontaktstiftteil in der Anschlussbuchse vormontierbar ist, so dass bereits vor der Inbetriebnahme mit der Hochspannung die Dichtigkeit und die elektrische Kontaktierung mit der Elektrode leicht vorab überprüfbar sind. Dabei hat insbesondere die Ausbildung des Unterteils als isolierende Einsteckhülse den Vorteil, dass diese einfach als Kunststoffspritzgießteil herstellbar ist und durch einfaches Zusammenstecken mit dem unteren Kontaktstiftteil leicht vormontierbar ist. Dabei kann vorteilhafterweise durch einfaches Einstecken der Einsteckhülse in die Anschlussbuchse diese gegenüber dem darunterliegenden Ventilspalt abgedichtet und in dieser fixiert werden. Gleichzeitig wird dadurch der Hochspannungsstecker mit seiner anschaltbaren Hochspannung gegenüber dem Gehäuse der elektrorheologischen Vorrichtung isoliert.
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Eine weitere besondere Ausführung der Erfindung mit einem zeitlich separat am Schluss des Montiervorgangs anschaltbaren Oberteil hat den Vorteil, dass dieser durch sein topfförmiges Kunststoffteil alle elektrisch leitenden Teile des Hochspannungssteckers isolierend abdeckt. Durch die im Oberteil angeordneten Masseanschlusselemente und den gegenüber diesen verkürzten oberen Kontaktstiftteil wird vorteilhaft sichergestellt, dass beim Einsteckvorgang zeitlich vor der Hochspannung der Massepol durchgeschaltet wird, so dass die Verwendung einer Hochspannung auch in der Fahrzeugtechnik zulässig ist. Da das topfförmige Oberteil sowohl das Unterteil als auch die Anschlussbuchse koaxial umschließt ist mindestens in der Bauhöhe ein sehr kompakter Hochspannungsstecker ausführbar, der deshalb direkt an einem elektrorheologischen Schwingungsdämpfer im Radkasten eines Fahrzeugs anbaubar ist. Durch die kompakte Ausführung ist es gleichzeitig möglich, das Oberteil des Hochspannungssteckers vorteilhafterweise in einen steuerbaren Hochspannungstrafo mit einer Ausgangsspannung bis 5000 V zu integrieren, um die elektrorheologische Vorrichtung ohne hochspannungsführende externe Leitungen in kompakter Ausbildung hochspannungssicher zu steuern.
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Eine weitere besonderen Ausführung der Erfindung mit den beiden radial angeordneten Federelementen als Masseanschlusselemente im Oberteil des Hochspannungssteckers hat den Vorteil, dass dadurch nicht nur der Hochspannungsstecker, sondern auch ein damit verbundener Hochspannungstrafo steck- und drehbar mit der elektrorheologischen Vorrichtung sowohl elektrisch als auch mechanisch verbindbar sind. Dabei sind gleichzeitig vorteilhafterweise mehrere Drehwinkel positionen an der elektrorheologischen Vorrichtung zur Verbindung auswählbar, so dass diese auch an schwer zugänglichen Fahrzeugteilen oder an vorhandenen Befestigungslücken des Stoßdämpfers ohne aufwendige Adaptierungen anbringbar ist.
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Eine zusätzliche besondere Ausführung der Erfindung mit einer relativ langen Innenbuchse im topfförmigen Kunststoffteil hat den Vorteil, dass dadurch der darin angeordnete obere Kontaktstiftteil gegen unbeabsichtigte Berührungen der Hochspannung sicher geschützt ist. Gleichzeitig bildet die Innenbuchse im Oberteil vorteilhafterweise eine Führung beim Einsteckvorgang und einen zusätzlichen Isolationsschutz gegenüber den benachbarten Masseanschlusselementen, da diese eine seitliche Verringerung der Isolationsabstände verhindert. Dabei kann die Innenbuchse auch mit Reib- oder Schnappelementen verbunden sein, die vorteilhafterweise eine sichere Fixierung im Unterteil des Hochspannungssteckers bewirken.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
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1: ein Schnittbild in Seitenansicht einer Hochspannungsanschlussvorrichtung an einem elektrorheologischen Fahrzeugdämpfer;
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2: ein perspektivisches Schnittbild in Seitenansicht eines Oberteils in der Hochspannungsanschlussvorrichtung, und
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3: eine Draufsicht auf das Oberteil.
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In 1 der Zeichnung ist eine Hochspannungsanschlussvorrichtung im Schnitt dargestellt, die im Wesentlichen aus einem Hochspannungsstecker 1 besteht, der in einer Anschlussbuchse 2 fixiert ist, wobei die Anschlussbuchse 2 an einem elektrorheologischen Schwingungsdämpfer 3 als elektrorheologische Vorrichtung befestigt ist.
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Die Schnittdarstellung ist dabei in einem Einsteckzustand gezeigt, in der ein Oberteil 4 des Hochspannungssteckers 1 noch nicht vollständig axial auf die Anschlussbuchse 2 und ein Unterteil 5 aufgesteckt ist. Die elektrorheologische Vorrichtung enthält als äußeres Gehäuseteil ein geerdetes metallisches Außenrohr 11 als Massepotential unter dem ein Ventilspalt 12 verläuft in dem die durchströmende elektrorheologische Flüssigkeit steuerbar ist. Im zwischenliegenden Bereich ist ein metallisches Zylinderrohr 13 angeordnet, das den Ventilspalt 12 radial begrenzt und das gleichzeitig als Elektrode 13 für die Hochspannung dient.
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Zur Verbindung der Massekontakte des Hochspannungssteckers 1 mit dem Schwingungsdämpfer 3 ist in der metallischen Zylinderaußenwand 11 des Dämpfers 3 eine metallische Anschlussbuchse 2 vorgesehen, die in einer Durchgangsbohrung 14 eingepasst ist und vorzugsweise mit den Bohrungswänden des Außenrohrs 11 druckdicht verschweißt oder verlötet ist. Dabei besteht die Anschlussbuchse 2 vorzugsweise aus einer Stahllegierung, aus der auch das Außenrohr 11 gefertigt ist, wobei beide auch aus Edelstahl, Aluminium oder einem anderen geeigneten Metall bestehen können. Die Anschlussbuchse 2 ist als speziell ausgeformte Metallhülse ausgebildet, die im unteren Bereich mit der Innenwandung des Außenrohrs 11 bündig abschließt und senkrecht nach oben ca. 8 bis 15 mm über das Außenrohr 11 hinausragt, wobei die Durchgangsbohrung 14 einen Durchmesser von ca. 8 bis 15 mm aufweist. Die Metallhülse 2 besitzt innen eine abgestufte Bohrung, die im unteren Bereich 15 einen Durchmesser von ca. 4 bis 8 mm und im oberen Bereich 16 einen etwas größeren Durchmesser von ca. 6 bis 10 mm aufweist. An der Außenwandung enthält die Metallhülse 2 unten einen erweiterten zylindrischen Bereich 17 von vorzugsweise 12 mm und im oberen Bereich einen verkleinerten zylindrischen Bereich 18 von ca. 10 mm Durchmesser.
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Am oberen zylindrischen Bereich 18 ist vorzugsweise noch ein Führungsring 19 belassen, der zur Führung des Oberteils 4 beim Einsteckvorgang dient. Desweiteren besitzt die Metallhülse 2 an ihrer oberen Spitze noch eine konische Zentrierfase 20, auf der die Federelemente 6 des Oberteils 4 beim Aufsteckvorgang auf den oberen zylindrischen Bereich 18 aufgleiten.
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In der Innenbohrung der Metallhülse 2 ist das Unterteil 5 des Hochspannungssteckers 1 formschlüssig eingesteckt, das in seiner endgültigen Einstecklage dargestellt ist. Das Unterteil 5 des Hochspannungssteckers 1 ist dabei als Einsteckhülse 5 ausgebildet, die aus einem elektrisch isolierenden Hartkunststoff besteht und sowohl unten als auch oben aus der hülsenförmigen Anschlussbuchse 2 herausragt. Im Inneren der Metallhülse 2 ist die Außenform der Einsteckhülse 5 an die Innenform der Anschlussbuchse 2 angepasst. Dabei besitzt der obere herausragende Einsteckhülsenteil ein auskragendes Ringteil 21, das im oberen Bereich innen auf der Metallhülse 2 aufliegt und an der Zentrierfase 20 mit einer schrägen Ringfläche endet. Die Schräge der Ringfläche bewirkt dabei, dass die Federelemente 6 leicht auf die Anschlussbuchse 2 aufgleiten können.
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Der unten aus der Anschlussbuchse 2 herausragende Einsteckhülsenteil ist nach unten im Durchmesser verjüngend ausgebildet und enthält vorzugsweise mehrere nicht dargestellte Längsschlitze bis zum Beginn der hülsenförmigen Anschlussbuchse 2, wobei zwischen den Schlitzen Klemmhaken 22 angeordnet sind, die die Einsteckhülse 5 nach außen schnappend an der Anschlussbuchse 2 fixieren. Am Außenumfang der Einsteckhülse 5 ist im unteren Bereich der Anschlussbuchse 2 noch eine Ringnut belassen, in der, ein erster O-Ring 23 zur Abdichtung des Dämpferraums 41 eingelegt ist.
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Im Zentrum der Einsteckhülse 5 ist eine durchgehende axiale Bohrung angeordnet, in der der untere Teil des Kontaktstiftes 7 als unterer Kontaktstiftteil 8 formschlüssig eingesteckt ist. Dieser untere Kontaktstiftteil 8 hat vorzugsweise einen Durchmesser von ca. 2 bis 5 mm. Im oberen Innenbereich 24 und unteren Innenbereich 25 der Einsteckhülse 5 ist eine Durchmessererweiterung von jeweils ca. 2 bis 4 mm eingebracht, die oben zur Führung des Oberteils 4 und unten zur Abdichtung des unteren Kontaktstiftteils 8 dient. Innerhalb der axialen Bohrung ist der untere Kontaktstiftteil 8 des zweiteiligen Kontaktstiftes 7 angeordnet. Dieser ragt unten ca. 1 bis 2 mm aus der Einsteckhülse 5 heraus und stützt sich dabei mit seiner abgerundeten Kontaktnase 26 auf der Elektrode 13 ab und stellt damit den elektrischen Kontakt zur Hochspannung her. In dieser Kontaktnase 26 kann auch eine Druckfeder integriert sein, die den unteren Kontaktstiftteil 8 mit seiner Druckkraft kontaktsicher mit der Elektrode 13 verbindet. Innerhalb der unteren Durchmessererweiterung der Einsteckhülse 5 besitzt der eingesteckte untere Kontaktstiftteil 8 noch einen ringförmig umlaufenden Ringsteg 36, der im unteren Innenbereich 25 eingepasst ist und eine Einsteckbegrenzung nach oben bewirkt und durch einen zweiten O-Ring 27 zur Abdichtung nach oben begrenzt wird.
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Im oberen Innenbereich 24 der Einsteckhülse 5 endet der untere Kontaktstiftteil 8 und schließt dabei etwa mit der: Deckfläche der Einsteckhülse 5 ab. Im oberen Innenbereich 24 der Einsteckhülse 5 enthält der untere Kontaktstiftteil 8 einen Verbindungsteil 28, der als Federbuchse ausgebildet ist. Dieser Verbindungsteil 28 ist innen durch eine Bohrung gekennzeichnet und verfügt an seinen Außenwänden über mindestens vier axiale Längsschlitze, die mindestens vier Federzungen 29 bilden, durch die dieser Verbindungsteil 28 kontaktsicher mit einem oberen Kontaktstiftteil 9 verbindbar ist. Dieser untere Kontaktstiftteil 8 besteht aus einem elektrisch leitenden Metall, vorzugsweise aus einer nichtoxidierenden Stahllegierung, Kupfer oder Messing.
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Oberhalb der Anschlussbuchse 2 und oberhalb des Unterteils 5 ist das Oberteil 4 des Anschlusssteckers 1 angeordnet. Dieses besteht im Wesentlichen aus einem nach unten offenen topfförmigen Kunststoffteil 30, in dem die metallischen Masseanschlusselemente 10 eingegossen sind. Das Oberteil 4 ist im Einzelnen aus 2 und 3 der Zeichnung näher ersichtlich. Das topfförmige Kunststoffteil 30 ist vorzugsweise aus einem formstabilen und elektrisch gut isolierenden Kunststoff im Kunststoffspritzgießverfahren hergestellt und ca. 10 bis 15 mm hoch und besitzt vorzugsweise einen Außendurchmesser von ca. 15 bis 20 mm. Im Zentrum enthält das Oberteil 4 eine Innenbuchse 31, die durch ein Bodenteil 32 fest mit der zylinderförmigen Außenwand 33 des Oberteils 4 verbunden ist. Dabei ragt die Innenbuchse 31 vorzugsweise 5 bis 7,5 mm axial in den Innenraum und bildet dadurch eine vollständige radiale Abdeckung des oberen Kontaktstiftteils 9, damit dieser auch im abgezogenen Zustand vor unbeabsichtigten Berührungen geschützt ist. Die zylinderförmige Außenwand 33 weist dabei an ihrem nach unten gerichteten Rand einen innen abgeschrägten Fasenrand 34 auf, der zum geführten Aufgleiten beim Aufsteckvorgang auf die Anschlussbuchse 2 dient. Dadurch wird das Oberteil 4 durch eine Klemmkraft an der Anschlussbuchse 2 fixiert.
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Zwischen der inneren Mantelfläche 35 der Außenwand 33 und dem Bodenteil 32 sind die beiden Massenanschlusselemente 10 gegenüberliegend angeordnet und mechanisch fest mit diesen durch den Spritzgießvorgang verbunden. Die beiden Masseanschlusselemente 10 bestehen aus zwei elektrisch unabhängigen Masseanschlussteilen, die tangential zu der inneren Mantelfläche 35 angeordnet sind. Dabei besteht jedes Masseanschlusselement 10 aus zwei radial angeordneten Federelementen 6, einem mittleren Kontaktteil 39 und einem nach außen geführten Anschlusskontakt 37, die alle elektrisch miteinander verbunden sind. Die beiden Masseanschlusselemente 10 sind dabei 180° gegenüberliegend angeordnet, wobei die vier Federelemente 6 vorzugsweise wie Blattfedern ausgebildet sind, und rechteckige oder quadratische Blechplatten darstellen und tangential zur Metallhülse der Anschlussbuchse 2 ausgerichtet sind. Zwischen dem eingegossenen Teil und dem nach oben herausragenden Teil der einzelnen Federelemente 6 ist ein horizontaler Schlitz 43 vorgesehen, durch den beim Herstellungsprozess ein Einlaufen von Spritzgussmasse in den federnden Bereich verhindert wird. Dadurch bleibt der federnde Teil der Federelemente 6 frei beweglich und kann federelastisch an der Anschlusshülse 2 anliegen. Zur sicheren elektrischen Kontaktgabe sind die beiden Blattfedern 6 eines Masseanschlusselements 10 mit einer radialen Federkraft beaufschlagt, die diese radial und elektrisch mit der Anschlussbuchse 2 an dessen oberem zylindrischen Bereich 18 verbindet. Dabei kann die elektrische Verbindung nicht durch eine Drehbewegung während des Aufsteckvorgangs oder während des Betriebs beeinträchtigt werden, da die Federelemente 6 stets fest mit ihrer radialen Federspannung an der Metallhülse der Anschlussbuchse 2 anliegen. Die Federelemente 6 können alternativ aber auch aus gebogenen Platten oder axial ausgebildeten Bügeln gebildet werden, die mittels einer Federkraft an der äußeren Mantelfläche der Metallhülse 2 anliegen.
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Axial erstrecken sich die Federelemente 6 in einer Länge, die etwa der Hälfte der Höhe des topfartigen Kunststoffteils 30 entspricht. Dabei hängt die Länge gleichfalls auch von den axialen Abmessungen der Metallhülse 2 und der Kontaktstiftteile 8, 9 ab, da durch die Masseanschlusselemente 10 beim Ein- und Ausstecken gewährleistet werden soll, dass die Masseverbindung bereits zeitlich vor der Durchschaltung der Hochspannung erfolgen muss und gleichzeitig noch bestehen soll, wenn die Hochspannung durch Abziehen des Hochspannungssteckers 1 abgeschaltet wird.
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Der in 1 der Zeichnung dargestellte Einsteckzustand zeigt deshalb einen Steckvorgang, bei dem der Hochspannungsstecker 1 während des Einsteckvorgangs gerade mit seinen Masseanschlusselementen 10 elektrisch mit der Metallhülse 2 verbunden ist. Gleichzeitig trifft der obere Kontaktstiftteil 9 gerade mit den Federzungen 29 des unteren Kontaktstiftteils 8 zusammen, bei dem dann die Hochspannung auf die Elektrode 13 übertragbar ist. Dazu besteht der obere Kontaktstiftteil 9 aus einem metallischen Rundbolzen, der axial soweit nach unten zum Verbindungsteil 28 des unteren Kontaktstiftteil 8 ragt, dass dieser axial kürzer ist als die nach unten gerichteten Federelemente 6. Dabei ist die Länge des Rundbolzens auf die axiale Länge der Anschlussbuchse 2 abgestimmt. Der obere Kontaktstiftteil 9 kann dabei als selbständiges Steckteil oder fest in der Innenbuchse 31 des Oberteils 4 befestigt sein. Der obere Kontaktstiftteil 9 kann aber auch an einem mit dem Oberteil 4 verbundenen Hochspan-nungstrafoteil angeschlossen sein. Vorzugsweise ist das Oberteil 4 mit einem nicht dargestellten Hochspannungstrafoteil zur Steuerung der elektrorheologischen Vorrichtung verbunden und kann gemeinsam mit diesem auf das Unterteil 5 des Anschlusssteckers 1 aufgesteckt werden. Dadurch werden vorab die beiden Masseanschlusselemente 10 und dann auch die Hochspannung durch den oberen Kontaktstiftteil 9 mit der elektrorheologischen Vorrichtung verbunden.
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Die Montage und Anschaltung der Hochspannungsanschlussvorrichtung erfolgt dabei wie folgt:
Zur Montage der Anschlussbuchse 2 wird zunächst eine Durchgangsbohrung 14 von ca. 8 bis 15 mm in das Außenrohr 11 des Schwingungsdämpfers gebohrt. Dann wird die Anschlussbuchse 2 in die Bohrung senkrecht zum Außenrohr 11 eingesetzt und vorzugsweise mit dem Außenrohr 11 druckdicht verschweißt oder verlötet. Die Anschlussbuchse 2 könnte aber auch mittels einer Gewindeverbindung elektrisch leitend mit dem Außenrohr 11 verbunden werden.
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Als nächsten Montageschritt wird die Einsteckhülse als Unterteil 5 vorbereitet, indem in diese der untere Kontaktstiftteil 8 von unten eingeschoben und mittels des Ringstegs 36 in dieser im unteren Innenbereich 25 fixiert wird. Der untere Kontaktstiftteil 8 kann aber auch fest und druckdicht mit der Einsteckhülse 5 verbunden sein: Dabei ragt der untere Kontaktstiftteil 8 mit seiner Kontaktnase 26 vorzugsweise 1 mm aus dem unteren Innenbereich 24 der Einsteckhülse 5 heraus, während der untere Kontaktstiftteil 8 im oberen Innenbereich 24 der Einsteckhülse 5 mit dieser etwa abschließt. Dieses vormontierte Unterteil 5 wird dann zur Anschaltung des Hochspannungssteckers 1 in die Anschlussbuchse 2 soweit eingesteckt, bis die Klemmhaken 22 der Einsteckhülse 5 beim Austritt aus der Anschlussbuchse 2 an deren Innenrand einschnappen und dadurch das Unterteil 5 an der Anschlussbuchse 2 fixieren.
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Zur Verbindung des Hochspannungssteckers 1 mit seinem Unterteil 5 wird dann als nächster Montageschritt das Oberteil 4 mit seinem topfförmigen Kunststoffteil 30 von oben auf das Unterteil 5 und die diese umgebende Anschlussbuchse 2 aufgeschoben und dadurch an dieser fixiert. Dabei dient der Fasenrand 34 zur Führung des Oberteils 4 auf den unteren zylindrischen Bereich 17 der Anschlussbuchse 2 beim Einsteckvorgang. Zuvor wurde noch ein dritter O-Ring 42 auf die Anschlussbuchse 2 zwischen dem Führungsring 17 der Metallhülse und dem unteren zylindrischen Bereich 17 aufgeschoben. Dieser dritte O-Ring 42 dient dazu, den Hochspannungsstecker 1 komplett gegen äußere Einflüsse abzudichten. Das Oberteil 4 wird dabei noch etwa 1 bis 2 mm weiter auf das Unterteil 5 aufgeschoben, als dies in 1 der Zeichnung dargestellt ist, wobei dann das Ringteil 21 der Einsteckhülse 5 auf der Unterseite des Bodenteils 32 des topfförmigen Kunststoffteils 30 aufliegt.
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Während dieses Einsteckvorgangs schieben sich zunächst die vier plattenförmigen radialen Federelemente 6 auf die Zentrierfase 20 der Anschlussbuchse 2 und stellen damit den Massekontakt zur elektrorheologischen Vorrichtung in Form des Schwingungsdämpfers her. Da im Oberteil 4 zwei unabhängige redundante Masseanschlusselemente 10 integriert sind, kann in diesem Moment bereits über einen nicht dargestellten Prüfkreis festgestellt werden, ob die Masseverbindung elektrisch leitend erfolgt ist. Dazu kann jedes Masseanschlusselement 10 mit einer gleichgroßen Prüfspannung beaufschlagt werden, die bei einer Abweichung der Prüfströme einen Fehler in der Masseverbindung signalisiert oder die Hochspannung abschaltet. Dieser Prüfkreis wird vorzugsweise in einem über dem Hochspannungsstecker 1 angeordneten nicht dargestellten Hochspannungsteil eingebaut, der über die äußeren Anschlusskontakte 37 mit dem Hochspannungsstecker 1 verbindbar ist.
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Zeitlich nach den Masseanschlusselementen 10 erfolgt beim Einsteckvorgang die Anschaltung der elektrischen Hochspannung des oberen Kontaktstiftteils 9 mit dem unteren Kontaktstiftteil 8 in dem steckbaren Verbindungsteil 28 zwischen beiden. Dazu ist vorgesehen, dass der obere Kontaktstiftteil 9 vorzugsweise axial etwas kürzer ausgebildet ist als die Federelemente 6 bzgl. einer gemeinsamen horizontalen Linie 40, so dass die Federelemente 6 die Masseverbindung zeitlich vor der Hochspannungsverbindung im Anschlussstecker 1 herstellen. Dadurch ist sichergestellt, dass sowohl beim Einsteckvorgang als auch beim Aussteckvorgang die Hochspannung nicht ohne eine Masseverbindung am Schwingungsdämpfer anliegen kann.
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Um eine menschliche Berührung mit der Hochspannung in jedem Fall auszuschließen, ist der obere Kontaktstiftteil 9 als separates Bauteil ausgebildet oder im Zentrum des Oberteils 4 mit diesem verbunden. Bei einer Befestigung mit dem Oberteil 5 ragt der obere Kontaktstiftteil 9 vorzugsweise etwa 5 mm aus diesem nach oben heraus und enthält an seinem oberen Außenwandteil zwei gegenüberliegende axiale Führungsstege 38, die in eine nicht dargestellte Hochspannungsbuchse des Hochspannungsteils einsteckbar sind und die elektrische Verbindung mit der Hochspannung herstellen. Das Oberteil 4 des Hochspannungssteckers 1 kann aber auch fest mit dem Hochspannungsteil verbunden sein, so dass beide gemeinsam auf das Unterteil 5 zur Anschaltung der Hochspannung aufsteckbar sind. Durch den dann im Inneren des Oberteils 4 angeordneten oberen Kontaktstiftteils 9 mit seiner verkürzten Ausführung zu den Masseanschlusselementen 10 ist auch dann sichergestellt, dass eine menschliche Berührung der Hochspannung ausgeschlossen ist und eine masselose Anschaltung der Hochspannung verhindert wird. Bei einer besonderen Ausführung der Hochspannungsanschlussvorrichtung ist insbesondere vorgesehen, das Oberteil 5 des Hochspannungssteckers 1 in das Hochspannungsteil mit seinem steuerbaren Hochspannungstrafo zu integrieren, wodurch eine besonders kompakte Ausführung beider Teile erreichbar ist. Dabei wird gleichzeitig die Verwendung eines Hochspannungskabels zwischen dem Hochspannungsstecker 1 und dem Hochspannungstrafo vermieden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7997392 B2 [0003]
- DE 102013013488 A1 [0004]
