DE102013014178A1

DE102013014178A1 - Stecksystem und elektrische Kontaktierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013014178A1
Application number: DE102013014178.8A
Authority: DE
Inventors: Tobias Aurand; Benjamin Appelt; Axel Staudenmaier
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2013-08-24
Filing date: 2013-08-24
Publication date: 2015-02-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1), umfassend eine erste Einheit (2) und eine zweite Einheit (3). Die Einheiten sind korrespondierend zueinander ausgebildet und verfügen über eine Verrieglungsfunktion in einer Zwischenposition. In der Zwischenposition werden Zugänge in das Innere der Vorrichtung zugänglich. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kontaktierungsvorrichtung (1) mit zwei korrespondierenden Kontaktierungseinheiten. Die Kontaktierungseinheiten enthalten elektrische Kontaktelemente, wobei das erste Kontaktelement (4) als Buchse und das zweite Kontaktelement (5) als in die Buchse einführbarer Steckkontakt ausgebildet ist, wobei eine Außenseite des ersten Kontaktelementes (4) eine elektrische Isolierung (6) aufweist und wobei die erste Kontaktierungseinheit (2) zumindest einen Messzugang (7) aufweist, welcher als Durchführungsöffnung in der elektrischen Isolierung (6) und einer Buchsenwand des ersten Kontaktelementes (4) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stecksystem und eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung jeweils mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche.
Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 10 2011 082 736 A1 beschrieben, eine Steuervorrichtung für ein On-Board-Fahrzeugladesystem und ein Verfahren zum Aktivieren eines On-Board-Fahrzeugladesystems bekannt. Die Steuervorrichtung umfasst einen Pilotsignalanschluss, welcher dazu ausgelegt ist, ein pulsbreitenmoduliertes Pilotsignal von einer Stromnetzkopplungseinrichtung zu empfangen, einen Bordnetzanschluss, welcher an eine Bordnetzspannungsversorgung des Fahrzeugladesystems gekoppelt ist und welcher dazu ausgelegt ist, eine Bordnetzversorgungsspannung zu empfangen, ein Steuergerät, welches mit dem Pilotsignalanschluss gekoppelt ist und welches dazu ausgelegt ist, die Pulsbreiten des Pilotsignals zu ermitteln und in Abhängigkeit von den ermittelten Pulsbreiten und von einem Aktivierungssignal das Fahrzeugladesystem anzusteuern, und einen Spitzenwertgleichrichter, welcher mit dem Pilotsignalanschluss, dem Bordnetzanschluss und dem Steuergerät gekoppelt ist und welcher dazu ausgelegt ist, Spannungspulse des Pilotsignals zu einer Aktivierungsspannung zu akkumulieren, die Aktivierungsspannung mit einem Aktivierungsspannungsschwellwert zu vergleichen und in Abhängigkeit des Vergleichs das Aktivierungssignal für das Steuergerät aus der Bordnetzversorgungsspannung zu erzeugen.
Aus der DE 10 2008 030 337 A1 ist eine Steckkontaktverbindung für die Anwendung in Kraftfahrzeugen bekannt. Die Steckkontaktverbindung hat eine Vorrastung in die bei Lösen der Verbindung das abziehbare Element zunächst verrastet. Zum vollständigen Lösen der Verbindung muss die Vorrastposition ausgerastet werden. Ein vorschnelles oder unbedachtes Abziehen des lösbaren Elementes wird dadurch verhindert. Die Verbindung ist für Hochvoltanwendungen in Kraftfahrzeugen konzipiert.
Aus der DE 10 2006 047 039 A1 ist eine elektrische Steckkontaktverbindung mit Interlockschalter bekannt. Der Interlockschalter öffnet beim Abziehen des Steckers einen Interlockkreis, der die Kontaktelemente des Steckkontaktes potentialfrei schaltet.
Aus dem Stand der Technik sind somit unterschiedliche Schutzmechanismen bekannt, die ein Trennen einer Hochvoltverbindung unter Last verhindern. Die einzelnen Schutzmechanismen sind jeweils für die Anwendung im Kraftfahrzeug geeignet und verwenden als Absicherungsmechanismen eine Gesteckterkennung, eine Vorrastung oder einen Kontaktschalter als Interlockrelais.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte elektrische Kontaktierungsvorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen entsprechend einer der unabhängigen Ansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Grundidee der Erfindung ist:

– Ein Stecksystem, welches über eine „halb gesteckt/gezogen” Position verfügt in welcher Messzugänge zu den elektrischen Kontakten zugänglich werden, welche im vollständig gesteckten Zustand nicht zugänglich sind und durch das Stecksystem verdeckt werden.
– Das dieses Stecksystem über eine Verriegelung in der Zwischenposition verfügt, welche nur durch einen eigenen Handhabungsvorgang zu lösen ist und somit ein „in einem Rutsch”-Durchziehen des Steckers verhindert wird.
– Das pro elektrischem Kontakt mehrere Messzugänge aus verschiedenen Raumrichtungen existieren können.
– Das bereits ein „halb ziehen” bis zur Zwischenposition je nach Ausprägung auf einen eventuell vorhandenen Interlockkontakt wirken kann.

Damit lassen sich folgende weitere Ausführungsformen und Vorteile realisieren.
Die Erfindung bezeichnet eine steckbare HV-Verbindung, in der Messbuchsen integriert sind. Die Messbuchsen sind im gesteckten Zustand verdeckt. Durch eine 2-stufige Verriegelung soll es möglich sein, den Stecker erst „halb” zu ziehen, so dass die Kontakte noch nicht getrennt sind, jedoch die Messbuchsen zugänglich werden. In diesem Zustand, kann eine Spannungsmessung im HV-System vorgenommen werden. Da die HV-Kontakte in diesem Zustand nicht unterbrochen sind, besteht keinerlei Gefährdung durch Lichtbögen. Um die HV-Steckverbindung endgültig zu trennen, soll eine zweite Verriegelung, die von der Ersten abhängig ist, gelöst werden, um den Abziehvorgang zu ermöglichen. Die Verriegelungen sollen so ausgeführt sein, dass eine „Komplettentriegelung” in einem Handhabungsvorgang ausgeschlossen wird. Dies kann entweder durch konstruktive Maßnahmen erfolgen (2 getrennte Verriegelungen) oder eine durch eine mehrstufige Verriegelung, die jedoch zwei getrennte Handhabungsvorgänge erzwingt (z. B. erst zurück und dann nach oben bewegen). Aus Gründen der Übersicht ist auf eine Darstellung der zweistufigen Verriegelungsvorrichtung in den Abbildungen verzichtet worden. Um während des Messens Kurzschlüsse zu vermeiden, sollen die Messzugänge innen mit einem Isoliermaterial ausgekleidet werden. Dies verhindert, dass die Messspitzen zusammen mit einem metallenen Steckergehäuse einen „satten” Kurzschluss bilden können.
Das Öffnen eines Interlockkontakts soll hierbei in verschieden Ausführarten möglich sein

a) Interlock öffnet beim Vorziehen sofort, schließt beim vollständigen Stecken als Letztes
b) Interlock öffnet erst beim Verlassen der „Halb”-Stellung, schließt beim vollständigen Stecken als Letztes
c) Interlock öffnet erst beim Verlassen der „Halb”-Stellung, schließt beim Erreichen der „Halb”-Stellung

In nachfolgenden Abbildungen sind prinzipielle Darstellungen abgebildet.
Optional sollen folgende Ausprägungsmerkmale möglich sein

• Mehrere Messöffnungen pro Kontakt um Zugang in verschiedenen Einbaulagen zu verbessern. „Ein Stecker für alle Baureihen” Ein abgeflachter Kontakt in der Messbuchse, um einer Zerstörung durch eine Prüfspitze entgegenzuwirken.

Die beschriebene Ausprägung ist besonders vorteilhaft, da vorhandene Schirmkonzepte nicht verletzt und Dichtungskonzepte beibehalten werden können. Es wird keine neue Öffnung geschaffen, so dass keine zusätzlichen Umweltprüfungen anfallen bzw. keine Dichtigkeitsprobleme auftreten können.
Die Erfindung umfasst sowohl das mehrstufige Ziehen, das Verrastungskonzept, welches ein Abziehen in einer Handhabung verhindert, als auch die Integration der Messzugänge in die Innenseite des Steckergehäuses.
Eine elektrische Kontaktierungsvorrichtung nach dem oben angeführten Grundprinzip umfasst eine erste Kontaktierungseinheit mit zumindest einem ersten Kontaktelement und eine zweite Kontaktierungseinheit mit zumindest einem zweiten Kontaktelement.
Die Kontaktierungseinheiten sind korrespondierend zueinander ausgebildet, wobei das erste Kontaktelement als Buchse und das zweite Kontaktelement als in die Buchse einführbarer Steckkontakt ausgebildet ist, wobei eine Außenseite des ersten Kontaktelementes eine elektrische Isolierung aufweist und wobei die erste Kontaktierungseinheit zumindest einen Messzugang aufweist, welcher als Durchführungsöffnung in der elektrischen Isolierung und einer Buchsenwand des ersten Kontaktelementes ausgebildet ist.
In den Messzugang ist eine Messsonde einführbar und mit dem in das erste Kontaktelement eingeschobenen zweiten Kontaktelement elektrisch kontaktierbar. Mittels der Messsonde ist überprüfbar, ob an dem zweiten Kontaktelement eine Spannung anliegt. Da das zweite Kontaktelement im in das erste Kontaktelement eingeschobenen Zustand ausschließlich über diesen zumindest einen Messzugang zugänglich ist, ist auf diese Weise des Weiteren ein Berührschutz erreicht und somit die Gefahr eines elektrischen Schlages und daraus resultierender Gesundheitsgefahren reduziert.
Durch die ermöglichte Spannungsmessung mittels der Messsonde ist die Gefahr eines Trennens der Kontaktierungseinheiten unter Last, d. h. während an dem zweiten Kontaktelement noch eine Spannung anliegt, vermieden. Bei einem solchen Trennen unter Last kann sich ein Lichtbogen zwischen den Kontaktelementen bilden. Um Gesundheitsgefahren zu vermeiden, ist das Tragen einer persönlichen Schutzausrüstung erforderlich. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist eine solche persönliche Schutzausrüstung nicht mehr erforderlich, da die Gefahr des Trennens der Kontaktierungseinheiten unter Last und dadurch die Bildung von Lichtbögen durch die ermöglichte Spannungsmessung sicher verhinderbar ist. Daraus resultieren Kosteneinsparungen und Arbeitszeiteinsparungen, da das Anlegen der persönlichen Sicherheitsausrüstung vermieden wird. Außerdem führen Lichtbögen zu Schädigungen des Kontaktmaterials.
Des Weiteren werden durch die erfindungsgemäße Lösung auch Sekundärunfälle vermieden, welche aufgrund einer Schreckreaktion bei Auftreten des Lichtbogens eintreten können. Da durch die erfindungsgemäße Lösung das Auftreten des Lichtbogens vermieden wird, werden auch damit verbundene Schreckreaktionen vermieden. Des Weiteren werden auch weitere gesundheitliche Risiken, welche aus derartigen Lichtbögen resultieren können, beispielsweise die Schädigung der Augen, durch die erfindungsgemäße Lösung und die damit erreichte Vermeidung der Lichtbögen vermieden. Des Weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung auf einfache, kostengünstige und sichere Weise die Erfüllung von Normen und Vorschriften.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine erste Ausführungsform eines Stecksystems in der geschlossenen Endposition,
2 schematisch eine erste Ausführungsform eines Stecksystems in der Zwischenposition mit den in dieser Position verfügbaren Meßzugängen
3 eine Detailansicht des mit III bezeichneten Bereichs in 2,
4 schematisch eine erste Ausführungsform eines Stecksystems mit getrennten korrespondierenden Elementen des Stecksystems
5 schematisch eine zweite Ausführungsform einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung mit zumindest einem vollständig in ein erstes Kontaktelement eingeschobenen zweiten Kontaktelement,
6 schematisch ein Isolierelement einer zweiten Ausführungsform einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung,
7 schematisch eine zweite Ausführungsform einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung mit zumindest einem teilweise aus einem ersten Kontaktelement herausgezogenen zweiten Kontaktelement,
8 schematisch eine zweite Ausführungsform einer elektrischen Kontaktierungsvorrichtung mit zumindest einem vollständig aus einem ersten Kontaktelement herausgezogenen zweiten Kontaktelement,
9 schematisch eine dritte Ausführungsform eines Stecksystems mit integrierten Kontaktelementen in der geschlossenen,
10 schematisch eine dritte Ausführungsform eines Stecksystems mit integrierten Kontaktelementen in der Zwischenposition, und
11 schematisch eine dritte Ausführungsform eines Stecksystems mit integrierten Kontaktelementen in der getrennten Position des Systems.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1, 2 sowie 4, 5 und 7 bis 11 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines Stecksystems oder Kontaktierungsvorrichtung 1, umfassend eine erste Einheit oder Kontaktierungseinheit 2 und eine zweite Einheit oder Kontaktierungseinheit 3. Beispielsweise sind beide Einheiten oder Kontaktierungseinheiten 2, 3 oder ist zumindest eine der Einheiten oder Kontaktierungseinheiten 2, 3 Bestandteil eines Hochvoltbordnetzes eines Fahrzeugs. Ein solches Hochvoltbordnetz weisen beispielsweise Fahrzeuge mit einem elektrifizierten oder zumindest teilelektrifizierten Antriebsstrang auf, d. h. beispielsweise Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge oder Brennstoffzellenfahrzeuge.
Um an diesen Fahrzeugen Wartungs- und Reparaturarbeiten durchführen zu können, muss vorher eine Spannungsfreischaltung des elektrischen Hochvoltsystems des Fahrzeugs durchgeführt werden. Diese Spannungsfreischaltung muss üblicherweise gemäß geltenden Vorschriften durchgeführt werden. Insbesondere ist eine messtechnische Bestätigung des Erlangens der Spannungsfreiheit erforderlich. Dies erfolgt im Normalfall mittels im Fahrzeug integrierter Elektronik. Dabei wird die Spannung gemessen, auf einen Bus gelegt und über ein Diagnosegerät ausgewertet. In einigen Fällen ist diese Ermittlung der Spannungsfreiheit mittels eines solchen Diagnosegeräts nicht möglich, beispielweise bei Auslösung eines Airbags, bei einem Wasserschaden in einem Steuergerät, bei einem Softwareabsturz in einem Steuergerät oder im Diagnosegerät oder bei einem niedrigen Entwicklungsstand des Fahrzeugs.
Auch in diesen Fällen soll eine Spannungsfreischaltung gefahrlos möglich sein. Aus diesem Grund kann auch eine manuelle Freischaltung erfolgen. Bei der manuellen Freischaltung wird ein Hochvoltstecker abgezogen, damit das Hochvoltsystem physikalisch getrennt wird und an den Kontakten des Steckers die Spannungsfreiheit überprüft werden kann. Wird der Stecker jedoch unter Last abgezogen, so kann ein Lichtbogen entstehen, welcher eine Gefahr für den Freischaltenden darstellt, d. h. für die Person, welche die Freischaltung durchführt. Deshalb muss bei Durchführung eines solchen manuellen Freischaltprozesses eine persönliche Schutzausrüstung getragen werden. Die Beschaffung sowie das Anlegen dieser persönlichen Schutzausrüstung verursachen Kosten. Zudem erfordert das Anlegen der persönlichen Schutzausrüstung einen zusätzlichen Arbeitszeitaufwand. Des Weiteren schützt diese persönliche Schutzausrüstung nicht vor Verletzungen der Augen aufgrund der starken Blendwirkung des Lichtbogens, d. h. vor dem so genannten Verblitzen der Augen. Zudem besteht die Gefahr von Sekundärunfällen und daraus resultierenden Verletzungen aufgrund von Schreckreaktionen bei Auftreten des Lichtbogens.
Im Folgenden wird eine Lösung beschrieben, welche die Gefahr des Trennens von Einheiten oder Kontaktierungseinheiten 2, 3 unter Last und damit die Bildung eines Lichtbogens verhindert oder zumindest erheblich reduziert. Bei Einsatz dieser Lösung ist somit die persönliche Schutzausrüstung nicht mehr erforderlich, wodurch Kosteneinsparungen und Arbeitszeiteinsparungen erreicht werden. Des Weiteren wird durch diese Lösung die Gefahr von lichtbogenbedingten Augenverletzungen und die Gefahr von Sekundärunfällen durch Schreckreaktionen verhindert oder zumindest signifikant reduziert. Zudem lässt sich diese Lösung in existierende Systeme integrieren, sie genügt sowohl wirtschaftlichen als auch zulassungsrelevanten Anforderungen und erfüllt Normen und Vorschriften.
Die Lösung besteht entweder in einem Stecksystem bei dem das Gehäuse als Stecksystem mit Verriegelung oder Verrastung in einer Zwischenposition ausgeführt ist und in dieser Zwischenposition Meßzugänge zu elektrischen Systemanteilen zugänglich werden oder in einer Kontaktierungseinheit bei der die Verriegelung oder Verrastung in einer Zwischenposition und Freiwerden der Meßzugänge in den Kontaktierungseinheiten ausgebildet sind. In einer dritten Ausführungsform sind Steckgehäuse und Kontaktierungseinheiten integriert.
Die folgenden Figurenbeschreibungen gelten jeweils analog für alle drei grundsätzlichen Ausführungsformen entsprechend der unabhängigen Ansprüche mit jeweils zugeordneten Unteransprüchen.
Eine Kontaktierungsvorrichtung 1 beinhaltet eine erste Kontaktierungseinheit 2 und eine zweite Kontaktierungseinheit 3, wobei die erste Kontaktierungseinheit 2 zumindest ein erstes Kontaktelement 4 und die zweite Kontaktierungseinheit 3 zumindest ein zweites Kontaktelement 5 aufweist. Die Einheiten 2, 3 sind korrespondierend zueinander ausgebildet, gemäß dem Stecker-Steckdose-Prinzip. Hierzu ist das erste elektrische Kontaktelement 4 vorzugsweise als Buchse und das zweite elektrische Kontaktelement 5 vorzugsweise als in die Buchse einführbarer Steckkontakt ausgebildet, wie insbesondere in den 5, 7 und 8 gezeigt. Beispielsweise ist das erste Kontaktelement 4 als eine Metallhülse ausgebildet. Das zweite Kontaktelement 5 ist beispielsweise stift- oder bolzenförmig ausgebildet. Alternativ können die elektrischen Kontaktelemente auch als Schleifkontakt oder eine andere trennbare Kontaktierung ausgebildet sein Eine Außenseite des ersten Kontaktelementes 4 weist eine elektrische Isolierung 6 auf. Diese elektrische Isolierung 6 ist beispielsweise als eine Kunststoffhülse ausgebildet, in welcher das als Buchse ausgebildete erste Kontaktelement 4 angeordnet ist, so dass insbesondere ein Umfang des ersten Kontaktelementes 4 vollständig von der elektrischen Isolierung 6 umschlossen ist und das zweite Kontaktelement 5 lediglich durch eine stirnseitige Öffnung in der elektrischen Isolierung 6 und im ersten Kontaktelement 4 in das erste Kontaktelement 4 einzuschieben ist.
Die erste Kontaktierungseinheit 2 weist zumindest einen Messzugang 7 auf, welcher als Durchführungsöffnung in der elektrischen Isolierung 6 und einer Buchsenwand des ersten Kontaktelementes 4 ausgebildet ist. In den Messzugang 7 ist eine hier nicht näher dargestellte Messsonde einführbar und mit dem in das erste Kontaktelement 4 eingeschobenen zweiten Kontaktelement 5 elektrisch kontaktierbar. Mittels der Messsonde ist überprüfbar, ob an dem zweiten Kontaktelement 5 eine Spannung anliegt. Da das zweite Kontaktelement 5 im in das erste Kontaktelement 4 eingeschobenen Zustand ausschließlich über diesen zumindest einen Messzugang 7 zugänglich ist, ist auf diese Weise des Weiteren ein Berührschutz erreicht und somit die Gefahr eines elektrischen Schlages und daraus resultierender Gesundheitsgefahren vermieden oder zumindest erheblich reduziert.
Im in den 1, 2 und 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist die erste Gehäuseeinheit 2 zwei erste Kontaktelemente 4 auf und auch die zweite Gehäuseeinheit 3 weist zwei zweite Kontaktelemente 5 auf. In 1 ist die Vorrichtung 1 mit vollständig in ein jeweiliges erstes Kontaktelement 4 eingeschobenen zweiten Kontaktelementen 5 dargestellt, d. h. in einer Endposition EP, in 2 ist die Vorrichtung 1 mit teilweise aus einem jeweiligen ersten Kontaktelement 4 herausgezogenen zweiten Kontaktelementen 5 dargestellt, d. h. in einer Zwischenposition ZP, und in 4 ist die elektrische Kontaktierungsvorrichtung 1 mit vollständig aus einem jeweiligen ersten Kontaktelement 4 herausgezogenen zweiten Kontaktelementen 5 dargestellt, d. h. die Gehäuseeinheiten 2, 3 sind vollständig getrennt. Ein Ablauf des Trennens der Einheiten 2, 3 ist durch einen jeweiligen Bewegungspfeil P angedeutet.
In den 5, 7 und 8 ist eine zweite Ausführungsform der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 1 jeweils in einer Schnittdarstellung gezeigt, wobei hier die Gehäuseeinheiten 2, 3 jeweils zumindest ein Kontaktelement 4, 5 aufweisen. Diese zweite Ausführungsform der Kontaktierungsvorrichtung 1 ist in 5 mit vollständig in das erste Kontaktelement 4 eingeschobenem zweiten Kontaktelement 5, d. h. in der Endposition EP, in 7 mit teilweise aus dem ersten Kontaktelement 4 herausgezogenem zweiten Kontaktelement 5, d. h. in der Zwischenposition ZP, und in 8 mit vollständig aus dem ersten Kontaktelement 4 herausgezogenem zweiten Kontaktelement 5, d. h. im vollständig getrennten Zustand, gezeigt. Auch hier ist der Ablauf des Trennens der Kontaktierungseinheiten 2, 3 durch einen jeweiligen Bewegungspfeil P angedeutet.
In den 9 bis 11 ist eine dritte Ausführungsform der elektrischen Kontaktierungsvorrichtung 1 gezeigt, erneut mit zwei ersten und zwei zweiten Kontaktelementen 4, 5. Dabei ist die elektrische Kontaktierungsvorrichtung 1 in 9 mit vollständig in ein jeweiliges erstes Kontaktelement 4 eingeschobenen zweiten Kontaktelementen 5 dargestellt, d. h. in der Endposition EP, in 10 mit teilweise aus einem jeweiligen ersten Kontaktelement 4 herausgezogenen zweiten Kontaktelementen 5 dargestellt, d. h. in der Zwischenposition ZP, und in 11 mit vollständig aus einem jeweiligen ersten Kontaktelement 4 herausgezogenen zweiten Kontaktelementen 5 dargestellt, d. h. im vollständig getrennten Zustand.
Zweckmäßigerweise ist in dem zumindest einen Messzugang 7 ein Isolierelement 8 angeordnet, welches eine elektrisch isolierende Seitenwand des Messzugangs 7 bildet, wie in den 5, 7 und 8 dargestellt. Ein solches Isolierelement 8 ist in 6 in einer Detailansicht gezeigt. Durch dieses Isolierelement 8 sind Kurzschlüsse vermieden. Insbesondere ist dadurch verhindert, dass in die Messzugänge 7 eingeführte Messsonden zusammen mit einem Metallgehäuse einer der Kontaktierungseinheiten 2, 3 einen Kurzschluss bilden. Das Isolierelement 8 ist beispielsweise als ein Kunststoffeinsatz ausgebildet, zum Beispiel als eine Kunststoffhülse.
Vorteilhafterweise weist die erste Einheit 2 des Stecksystems für jedes ihrer ersten Kontaktelemente 4 eine Mehrzahl von Messzugängen 7 auf, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel und insbesondere in 3 in einer Detailansicht dargestellt. Dadurch ist ein Zugang für die Messsonde in verschiedenen Einbaulagen der Kontaktierungsvorrichtung 1 ermöglicht. Auf diese Weise ist die Kontaktierungsvorrichtung 1 beispielsweise in verschiedenen Fahrzeugbaureihen, welche jeweils unterschiedliche Einbaupositionen aufweisen, verwendbar. Dies ermöglicht eine Serien- oder Massenfertigung der Kontaktierungsvorrichtung 1 und dadurch eine Stückkostenreduzierung.
Zweckmäßigerweise sind die Einheiten 2, 3 des Stecksystems, wie in den dargestellten Ausführungsbeispielen gezeigt, derart ausgebildet, dass der zumindest eine Messzugang 7 geschlossen ist, wenn das zweite Kontaktelement 5 vollständig in das erste Kontaktelement 4 eingeschoben ist, d. h. wenn die Kontaktierungseinheiten 2, 3 in der Endposition EP angeordnet sind, und geöffnet ist, wenn das zweite Kontaktelement 5 teilweise aus dem ersten Kontaktelement 4 herausgezogen ist, d. h. wenn die Kontaktierungseinheiten 2, 3 in der Zwischenposition ZP angeordnet sind. Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft, da bisherige elektromagnetische Schirmkonzepte durch den Einsatz der neuen Kontaktierungsvorrichtung 1 nicht verletzt werden und auch bisher verwendete Dichtkonzepte beibehalten werden können, denn im Normalbetrieb der Kontaktierungsvorrichtung 1, bei vollständig in das erste Kontaktelement 4 eingeschobenem zweiten Kontaktelement 5, d. h in der Endposition EP der Kontaktierungseinheiten 2, 3, weist die Kontaktierungsvorrichtung 1 keine zusätzlichen Öffnungen auf, denn der Messzugang 7 bzw. die Messzugänge 7 ist/sind dicht verschlossen. Es treten somit keine Dichtigkeitsprobleme auf und zusätzliche Umweltprüfungen sind ebenfalls nicht erforderlich. Zudem ist dadurch auch ein effektiver Berührschutz erreicht, denn die Messzugänge 7 und somit die Kontaktelemente 4, 5 sind in diesem Normalbetrieb nicht zugänglich.
Um dies zu erreichen, ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen, wie in den 1 und 2, 5 und 7 sowie 9 und 10 gezeigt, ein zweites Gehäuse 9 der zweiten Kontaktierungseinheit 3 derart ausgebildet, dass es sich während des zunehmenden Einschiebens der zweiten Kontaktelemente 5 bzw. des zumindest einen zweiten Kontaktelementes 5 in das jeweilige erste Kontaktelement 4 über den Messzugang 7 oder die Mehrzahl von Messzugängen 7 schiebt und diesen/diese somit dicht verschließt. Dieses zweite Gehäuse 9 der zweiten Kontaktierungseinheit 3 und ein erstes Gehäuse 10 der ersten Kontaktierungseinheit 2 sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie sich in der Endposition EP der Kontaktierungseinheiten 2, 3, d. h. im vollständig zusammengeschobenen Zustand, überlappen und dichtend aneinander anliegen, so dass die Kontaktelemente 4, 5 vor Schmutz und Feuchtigkeit geschützt sind, wie in 5 gezeigt.
Um ein ungewolltes vollständiges Abziehen der Einheiten 2, 3 des Stecksystems voneinander ohne eine vorherige Spannungsmessung zu vermeiden, weist die Vorrichtung 1 zweckmäßigerweise eine nicht näher dargestellte lösbare Zwischenpositionsverriegelung der Einheiten 2, 3 in einer Position, in welcher das zweite Kontaktelement 5 teilweise aus dem ersten Kontaktelement 4 herausgezogen ist, auf, d. h. in der Zwischenposition ZP. Diese Zwischenpositionsverriegelung greift zweckmäßigerweise dann ein, wenn das zweite Kontaktelement 5 derart weit aus dem ersten Kontaktelement 4 herausgezogen ist, dass der Messzugang 7 geöffnet ist, wie in den 2, 7 und 10 dargestellt. D. h. während des Auseinanderziehens der beiden Kontaktierungseinheiten 2, 3 verriegeln diese in der Zwischenposition ZP, in welcher das zweite Kontaktelement 5 teilweise aus dem ersten Kontaktelement 4 herausgezogen ist, so dass das zweite Gehäuse 9 der zweiten Kontaktierungseinheit 3 den Messzugang 7 oder die Messzugänge 7 der ersten Kontaktierungseinheit 2 nicht mehr bedeckt.
Da die Kontaktelemente 4, 5 in dieser Position noch immer elektrisch miteinander kontaktiert sind, besteht noch keine Gefahr eines Trennens der Einheiten 2, 3 unter Last und somit noch keine Gefahr der Bildung eines Lichtbogens. Da nun der Messzugang 7 oder die Mehrzahl von Messzugängen 7 geöffnet sind, kann eine Messsonde in den jeweiligen Messzugang 7 eingeführt und mit dem zweiten Kontaktelement 5 elektrisch kontaktiert werden, um festzustellen, ob an diesem noch eine Spannung anliegt oder nicht. Wird dabei festgestellt, dass keine Spannung anliegt, so kann die Zwischenpositionsverriegelung gelöst werden und die Kontaktierungseinheiten 2, 3 können gefahrlos vollständig voneinander getrennt werden. Da nun keine Gefahr einer Lichtbogenbildung und keine Gefahr eines elektrischen Schlages besteht, ist das zeitaufwändige Anlegen der oben beschriebenen kostenintensiven persönlichen Schutzausrüstung nicht erforderlich.
Die Zwischenpositionsverriegelung ist beispielsweise als eine Rastverbindung ausgebildet, welche in dieser in den 2, 7 und 10 dargestellten Zwischenposition ZP, in welcher das zweite Kontaktelement 5 teilweise, jedoch nicht vollständig aus dem ersten Kontaktelement 4 herausgezogen ist und in welcher der Messzugang 7 oder die Messzugänge 7 geöffnet ist/sind, einrastet und zweckmäßigerweise durch eine mechanische Betätigung zu lösen ist, um die Kontaktierungseinheiten 2, 3 vollständig voneinander abzuziehen. Das Lösen kann beispielsweise durch Hineindrücken eines Rastelementes oder durch Verdrehen oder Verkippen der Kontaktierungseinheiten 2, 3 relativ zueinander erfolgen, so dass die Rastelemente der Rastverbindung aus ihrer miteinander verbundenen Rastposition ausrasten und die Zwischenpositionsverriegelung der Kontaktierungseinheiten 2, 3 somit gelöst ist.
Zweckmäßigerweise weist die Kontaktierungsvorrichtung 1 des Weiteren eine lösbare Endpositionsverriegelung auf, mittels welcher die Einheiten 2, 3 miteinander verriegelt sind, wenn das jeweilige zweite Kontaktelement 5 vollständig in das jeweilige erste Kontaktelement 4 eingeschoben ist, d. h. wenn die Kontaktierungseinheiten 2, 3 vollständig zusammengeschoben sind und sich somit in der Endposition EP befinden. Auf diese Weise ist ein unbeabsichtigtes Auseinanderziehen der beiden Einheiten 2, 3 bis in die Zwischenposition ZP, in welcher der Messzugang 7 oder die Messzugänge 7 geöffnet ist/sind, vermieden. Ohne diese Endpositionsverriegelung könnte ein solches Auseinanderziehen der Einheiten 2, 3 beispielsweise während eines Fahrbetriebs des Fahrzeugs und damit verbundener Bewegungen oder aufgrund anderer mechanischer Einflüsse auf die Kontaktierungsvorrichtung 1 erfolgen. Dabei bestünde insbesondere die Gefahr, dass die Messzugänge 7 geöffnet sind und somit nicht mehr gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit oder Schmutz abgedichtet sind.
Um auch bei einer solchen Ausbildung der Kontaktierungsvorrichtung 1 mit der Endpositionsverriegelung und der Zwischenpositionsverriegelung das unbeabsichtigte vollständige Abziehen der Einheiten 2, 3 voneinander ohne eine vorherige Spannungsmessung zu vermeiden, weisen die Endpositionsverriegelung und die Zwischenpositionsverriegelung zweckmäßigerweise voneinander abweichende Lösemechanismen auf. Beispielsweise ist zum Lösen der Endpositionsverriegelung ein erstes Rastelement zu betätigen, wonach die Einheiten 2, 3 während des Abziehens in die Zwischenpositionsverriegelung einrasten, zu deren Lösen ein weiteres Rastelement zu betätigen ist, welches erst in dieser Zwischenposition ZP der beiden Kontaktierungseinheiten 2, 3 zugänglich ist und daher nicht vorher zu betätigen ist.
Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise ein voneinander abweichender Relativbewegungsablauf der beiden Einheiten 2, 3 zum Entriegeln der Endpositionsverriegelung und der Zwischenpositionsverriegelung erfolgen, beispielsweise ist die Endpositionsverriegelung durch eine geradlinige Relativbewegung der beiden Einheiten 2, 3 zu entriegeln, während zum Entriegeln der Zwischenpositionsverriegelung ein Abkippen und/oder Verdrehen der beiden Einheiten 2, 3 relativ zueinander erforderlich ist. Zweckmäßigerweise sind die Zwischenpositionsverriegelung und die Endpositionsverriegelung derart ausgebildet, dass das Lösen der Zwischenpositionsverriegelung vom vorherigen Lösen der Endpositionsverriegelung abhängig ist, wie am Beispiel des Rastelementes für die Zwischenpositionsverriegelung verdeutlicht, welches erst zugänglich ist, nachdem die Endpositionsverriegelung bereits gelöst ist und die beiden Einheiten 2, 3 in die Zwischenposition ZP bewegt wurden. Dadurch ist ein zeitgleiches Entriegeln beider Verriegelungen und somit ein ununterbrochenes vollständiges Abziehen der beiden Einheiten 2, 3 voneinander verhindert.
Vorteilhafterweise weist das zweite Kontaktelement 5 in einem Bereich, welcher unterhalb des Messzugangs 7 positioniert ist, wenn das zweite Kontaktelement 5 teilweise aus dem ersten Kontaktelement 4 herausgezogen ist und die Kontaktierungseinheiten 2, 3 mittels der Zwischenpositionsverriegelung miteinander verriegelt sind, sich also in der Zwischenposition ZP befinden, eine Abflachung 11 auf. Diese Abflachung 11 bildet einen großflächigen Kontaktierbereich für eine sichere elektrische Kontaktierung der in den Messzugang 7 eingeführten Messsonde mit dem zweiten Kontaktelement 5. Des Weiteren können in dieser Abflachung 11 beispielsweise durch die Messsonde eingebrachte Verunreinigungen aufgenommen werden. Da das zweite Kontaktelement 5 im Bereich der Abflachung 11 von einer Wandung des buchsenförmigen ersten Kontaktelementes 4 beabstandet ist, ist durch solche Verunreinigungen, welche sich in der Abflachung 11 anlagern, ein weiteres Abziehen der Kontaktierungseinheiten 2, 3 nicht gestört. Ein Verklemmen der Kontaktierungseinheiten 2, 3 ineinander ist dadurch vermieden.
Üblicherweise weist eine Hochvoltanordnung im Fahrzeug einen so genannten Diagnosestromkreis auf, auch als Interlockschleife oder Interlockkreis bezeichnet. Hierbei weisen voneinander trennbare Komponenten Kontakte des Diagnosestromkreises auf, so dass der Diagnosestromkreis geschlossen ist, wenn die Komponenten verbunden sind, und geöffnet wird, sobald zwei durch den Diagnosestromkreis überwachte Komponenten voneinander getrennt werden. Zweckmäßigerweise ist die Vorrichtung 1, wenn sie im Fahrzeug installiert ist, ebenfalls in einen solchen Diagnosestromkreis oder Interlockkreis eingebunden, so dass mittels dieses Diagnosestromkreises festgestellt werden kann, ob die Einheiten 2, 3 miteinander verbunden oder getrennt sind. Zu diesem Zweck weisen beide Einheiten 2, 3 jeweils zumindest ein hier nicht näher dargestelltes Interlockkontaktelement auf, welche im verbundenen Zustand der Kontaktierungseinheiten 2, 3 miteinander kontaktiert sind, so dass der Diagnosestromkreis geschlossen ist. Dabei können diese Interlockkontaktelemente derart ausgebildet und/oder an der jeweiligen Einheit 2, 3 angeordnet sein, dass der Diagnosestromkreis während des Auseinanderziehens der beiden Einheiten 2, 3 sofort geöffnet wird, d. h. derart, dass die beiden Interlockkontaktelemente sofort nach dem Bewegen der Einheiten 2, 3 aus der Endposition EP getrennt werden, und ebenso erst nach dem vollständigen Zusammenstecken, d. h. in der Endposition EP der beiden Einheiten 2, 3 miteinander kontaktiert werden, so dass sich erst dann der Diagnosestromkreis wieder schließt.
Alternativ kann der Diagnosestromkreis beispielsweise auch erst getrennt werden, wenn die Zwischenposition ZP verlassen wurde, d. h. während des vollständigen Trennens der beiden Einheiten 2, 3 voneinander. Bei dieser Variante schließt der Diagnosestromkreis jedoch beispielsweise ebenfalls erst nach dem vollständigen Zusammenstecken, d. h. in der Endposition EP der beiden Einheiten 2, 3. Alternativ dazu kann der Diagnosestromkreis, analog zum Trennen, auch bereits in der Zwischenposition ZP der beiden Kontaktierungseinheiten 2, 3 während des Zusammensteckens wieder geschlossen werden. Das Öffnen des Diagnosestromkreises erfolgt jeweils durch Trennen der Interlockkontaktelemente und das Schließen durch Kontaktieren der Interlockkontaktelemente miteinander. Die Interlockkontaktelemente sind entsprechend der geschilderten Vorgehensweise zum Öffnen und Schließen des Diagnosestromkreises während des Trennens bzw. Verbindens der Einheiten 2, 3 ausgebildet und/oder an der jeweiligen Einheit 2, 3 angeordnet, um die jeweilige Vorgehensweise zu ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: Kontaktierungsvorrichtung
2: erste Kontaktierungseinheit
3: zweite Kontaktierungseinheit
4: erstes Kontaktelement
5: zweites Kontaktelement
6: Isolierung
7: Messzugang
8: Isolierelement
9: zweites Gehäuse
10: erstes Gehäuse
11: Abflachung
EP: Endposition
ZP: Zwischenposition
P: Bewegungspfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011082736 A1 [0002]
DE 102008030337 A1 [0003]
DE 102006047039 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) mit zwei korrespondierenden Einheiten (2, 3), – welche aus einer Endposition (EP) heraus voneinander trennbar sind, – mit einer Zwischenposition (ZP) mit einer Verriegelungsfunktion für die beiden Einheiten, dadurch kennzeichnet, dass in der Zwischenposition Zugänge (7) zum Inneren der Vorrichtung zugänglich sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung im Inneren elektrische Kontaktelemente (4, 5) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Kontaktelement mehrere Zugänge (7) vorhanden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in der Endposition (EP) ein Interlockelement enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in der Zwischenposition (ZP) ein Interlockelement enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, das die Einheiten (2, 3) ein Gehäuse bilden und die Verriegelungsfunktion zwischen den Gehäuseeinheiten (2, 3) greift.
Elektrische Kontaktierungsvorrichtung (1), umfassend eine erste Kontaktierungseinheit (2) mit zumindest einem ersten Kontaktelement (4) und eine zweite Kontaktierungseinheit (3) mit zumindest einem zweiten Kontaktelement (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinheiten (2, 3) korrespondierend zueinander ausgebildet sind, wobei das erste Kontaktelement (4) als Buchse und das zweite Kontaktelement (5) als in die Buchse einführbarer Steckkontakt ausgebildet ist, wobei eine Außenseite des ersten Kontaktelementes (4) eine elektrische Isolierung (6) aufweist und wobei die erste Kontaktierungseinheit (2) zumindest einen Messzugang (7) aufweist, welcher als Durchführungsöffnung in der elektrischen Isolierung (6) und einer Buchsenwand des ersten Kontaktelementes (4) ausgebildet ist.
Elektrische Kontaktierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungseinheiten (2, 3) derart ausgebildet sind, dass der zumindest eine Messzugang (7) unzugänglich ist, wenn das zweite Kontaktelement (5) vollständig in das erste Kontaktelement (4) eingeschoben ist, und zugänglich ist, wenn das zweite Kontaktelement (5) teilweise aus dem ersten Kontaktelement (4) herausgezogen ist.
Elektrische Kontaktierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine lösbare Zwischenpositionsverriegelung der Kontaktierungseinheiten (2, 3) in einer Position, in welcher das zweite Kontaktelement (5) teilweise aus dem ersten Kontaktelement (4) herausgezogen ist.
Elektrische Kontaktierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Messzugang (7) ein Isolierelement (8) angeordnet ist, welches eine elektrisch isolierende Seitenwand des Messzugangs (7) bildet.
Elektrische Kontaktierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kontaktelement (5) in einem Bereich, welcher unterhalb des Messzugangs (7) positioniert ist, wenn das zweite Kontaktelement (5) teilweise aus dem ersten Kontaktelement (4) herausgezogen ist und die Kontaktierungseinheiten (2, 3) miteinander verriegelt sind, eine Abflachung (11) aufweist.
Vorrichtung (1) oder Kontaktierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Einheiten oder Kontaktierungseinheiten (2, 3) ein Bestandteil eines Hochvoltbordnetzes eines Fahrzeugs ist.
Vorrichtung (1) oder Kontaktierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsfunktion entweder zwischen den Einheiten (2, 3,) oder zwischen den Kontaktelementen (4, 5) greift.
Vorrichtung (1) oder Kontaktierungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsfunktion in der Zwischenposition (ZP) mit einem Handhabungsvorgang gelöst wird, welcher von dem Handhabungsvorgang der Verrieglung in der Endposition (EP) getrennt ist.