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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer elektrischen Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Moderne Fahrzeuge weisen eine Vielzahl „elektrischer Einrichtungen“ auf, die zuverlässig mechanisch und elektrisch mit dem Fahrzeug verbunden werden müssen. Der Begriff „elektrische Einrichtung“ ist hier äußerst breit zu verstehen. Im Prinzip kann es sich hierbei um eine beliebige elektrische Komponente, wie z. B. ein Steuergerät, einen elektrischen Antrieb, ein elektrisches Speichersystem (z. B. Batterie bzw. Hochvoltspeicher) etc. handeln.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrzeug zu schaffen, das ein elektrische Einrichtung aufweist, die mechanisch in einfacher Weise mit dem Fahrzeug verbindbar bzw. verbunden ist und die in einfacher Weise elektrisch „aktiviert“ wird, wenn die Einrichtung ordnungsgemäß verbunden ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem als Halteteil fungierenden Fahrzeugbauteil. Bei dem Halteteil kann es sich beispielsweise um ein Fahrzeugkarosseriebauteil oder um ein mit einem Fahrzeugkarosseriebauteil verbundenes Bauteil handeln. Das Halteteil gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu vorgesehen, eine elektrische Einrichtung mechanisch zu halten. Wie eingangs bereits erläutert, kann es sich bei der elektrischen Einrichtung im Prinzip um jede beliebige elektrische Komponente, wie z. B. ein Steuergerät, einen elektrischen Antriebsmotor, ein elektrisches Speichersystem o. ä. handeln. Die elektrische Einrichtung ist über mindestens ein Verbindungselement, das mindestens eine Kugel aufweist oder das durch mindestens eine Kugel gebildet ist, reibschlüssig und/oder formschlüssig mittelbar oder unmittelbar an dem Halteteil befestigbar bzw. befestigt oder festklemmbar bzw. festgeklemmt.
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Bei dem Verbindungselement kann es beispielsweise um eine Kugel handeln, die mit dem Halteteil verbunden ist. Im einfachsten Fall handelt es sich bei dem Verbindungselement um eine Kugel (z. B. aus Stahl oder aus Aluminium oder aus Kunststoff), die an dem Halteteil festgeschweißt ist bzw. die auf das Halteteil aufgeschweißt ist. In oder an der elektrischen Komponente kann eine Ausnehmung (z. B. ein Durchgangsloch oder ein Sackloch) vorgesehen sein, die zumindest so weit elastisch ist, dass die elektrische Einrichtung mit der Ausnehmung auf das Verbindungselement aufklemmbar oder an dem Verbindungselement festklemmbar oder mit dem Verbindungselement verrastbar ist.
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Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass in einem Zustand, in dem die elektrische Einrichtung an dem Halteteil befestigt oder festgeklemmt ist, über die mindestens eine Kugel oder an der mindestens einen Kugel eine elektrische Verbindung besteht, welche bewirkt, dass sich die elektrische Einrichtung in einem vorgegebenen „aktiven Zustand“ befindet und dass in einem Zustand, in dem die elektrische Einrichtung (zumindest im Bereich bzw. an dem Verbindungelement) von dem Halteteil getrennt ist, die elektrische Verbindung getrennt ist und sich die elektrische Einrichtung in einem vorgegebenen „inaktiven Zustand“ befindet.
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Die Begriffe „aktiver Zustand“ und „inaktiver Zustand“ sind sehr allgemein zu verstehen. Im Prinzip geht es darum, dass festgestellt wird bzw. feststellbar ist, ob über die mindestens eine Kugel oder an der mindestens einen Kugel eine elektrische Verbindung besteht und dass im Abhängigkeit davon die elektrische Einrichtung in einen ersten elektrischen Zustand (z. B. aktiver Zustand) oder in einem zweiten elektrischen Zustand (inaktiver Zustand) geschaltet wird.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass es sich bei der elektrischen Einrichtung um ein elektrisches Steuergerät handelt, welches nur dann aktiv oder eingeschaltet ist, wenn das Steuergerät ordnungsgemäß über das mindestens eine Verbindungselement mit dem Halteteil verbunden ist, d. h. dass das Steuergerät nur dann aktiv oder eingeschaltet ist, wenn das Steuergerät ordnungsgemäß und einwandfrei auf die mindestens eine Kugel des Verbindungselements aufgeklemmt ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, welche die Spannung zwischen einem ersten Leitungspunkt und einem zweiten Leitungspunkt der elektrischen Einrichtung misst. Die Überwachungseinrichtung kann Bestandteil der elektrischen Einrichtung sein. In Abhängigkeit von der betragsmäßigen Größe der Spannung zwischen dem ersten Leitungspunkt und dem zweiten Leitungspunkt der elektrischen Einrichtung kann entschieden werden, ob die elektrische Einrichtung ordnungsgemäß über das Verbindungselement mit dem Halteteil verbunden ist.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in dem Zustand, in dem die elektrische Einrichtung an dem Halteteil befestigt oder festgeklemmt ist und die elektrische Verbindung über das mindestens eine Verbindungselement, d. h. über die mindestens eine Kugel oder an der mindestens einen Kugel besteht, die beiden Leitungspunkte auf demselben oder nahezu demselben elektrischen Potential liegen und somit die Spannung zwischen den beiden Leitungspunkten Null oder im Wesentlichen Null ist. Der Begriff „im Wesentlichen Null“ ist so zu verstehen, dass vorgegeben sein kann, dass bei einer betragsmäßigen Spannung, die kleiner als ein vorgegebener Wert ist, die Spannung als im Wesentlichen Null betrachtet wird, d.h. dass bei einer Spannung, die betragsmäßig kleiner als der vorgegebene Wert ist, man dies als einen spannungslosen Zustand interpretiert. Ein derartiger spannungsloser Zustand kann als hinreichendes Kriterium dafür angesehen werden, dass die elektrische Einrichtung ordnungsgemäß über das mindestens eine Verbindungselement mit dem Halteteil verbunden ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Halteteil über mindestens zwei Verbindungselemente oder über mehr als zwei Verbindungselemente mit dem Halteteil verbunden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein erstes Verbindungselement und ein zweites Verbindungselement vorgesehen sind, die jeweils mindestens eine Kugel aufweisen oder die jeweils durch mindestens eine Kugel gebildet sind, wobei die elektrische Einrichtung gleichzeitig über beide Verbindungselemente reibschlüssig und/oder formschlüssig mittelbar oder unmittelbar an dem Halteteil befestigbar oder festklemmbar ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass in einem Zustand, in dem die elektrische Einrichtung über die beiden Verbindungselemente an dem Halteteil befestigt oder festgeklemmt ist, die o. g. Leitungspunkte auf demselben oder nahezu demselben elektrischen Potential liegen und somit die Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Leitungspunkt Null oder im Wesentlichen Null ist. Hinsichtlich des Merkmals „im Wesentlichen Null“ wird auf oben stehenden Erläuterungen verwiesen.
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Es kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Verbindungselement permanent elektrisch miteinander verbunden sind und auf demselben elektrischen Potential liegen. Im einfachsten Fall kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden, dass es sich bei den Verbindungselementen jeweils um eine elektrisch leitfähige Kugel handelt, die auf das Halteteil, welches ebenfalls elektrisch ausgebildet sein kann, aufgeschweißt sind.
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Bei dem mindestens einen Verbindungselement bzw. den Verbindungselementen muss es sich aber nicht zwingend um Verbindungselementen aus einem elektrischen leitfähigen Material handeln. Denkbar ist auch, dass das mindestens eine Verbindungselement oder das die Verbindungselemente aus einem elektrisch nicht leitenden Material, z. B. aus einem Kunststoffmaterial, besteht bzw. bestehen und das an dem mindestens einen Verbindungselement ein Kontaktelement vorgesehen ist, das aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht. Im Falle von zwei Verbindungselementen wäre dann an jedem der beiden Verbindungselemente jeweils ein Kontaktelement vorgesehen, d. h. an einem Verbindungselement ein erstes Kontaktelement und an dem zweiten Verbindungselement ein zweites Kontaktelement. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Kontaktelement permanent elektrisch miteinander verbunden sind und auf demselben elektrischen Potential liegen.
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Es kann vorgesehen sind, dass in dem Zustand, in dem die elektrische Einrichtung nur über die beiden Verbindungselemente an dem Halteteil befestigt oder festgeklemmt ist der erste Leitungspunkt elektrisch mit dem ersten Verbindungselement oder dem Kontaktelement und der zweite Leitungspunkt elektrisch mit dem zweiten Verbindungselement oder einem zweiten Kontaktelement verbunden ist und die beiden Leitungspunkte somit auf demselben elektrischen Potential liegen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem Zustand, in dem die elektrische Einrichtung nur über eines der beiden Verbindungselemente oder über keines der Verbindungselemente mit dem Halteteil verbunden ist, die beiden Leitungspunkte auf sich voneinander unterscheidenden elektrischen Potentialen liegen und somit eine Spannung zwischen den beiden Leitungspunkten besteht. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in einem Zustand, in dem die elektrische Einrichtung nur über eines der beiden Verbindungselemente oder über keines der Verbindungselemente mit dem Halteteil verbunden ist, zwischen den beiden Leitungspunkten eine Spannung von 4,5 Volt besteht und dass bei ordnungsgemäß montierter elektrischer Einrichtung die zwischen den beiden Leitungspunkten gemessene Spannung bei circa 0 Volt liegt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung ein Schaltelement oder mehrere Schaltelemente der elektrischen Einrichtung in einen Öffnungs- bzw. Unterbrechungszustand schaltet, wenn der Betrag der Spannung zwischen den beiden Leitungspunkten einen vorgegebenen Wert über- oder unterschreitet.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Verbindungselement bzw. das erste und das zweite Kontaktelement mittelbar oder unmittelbar permanent über ein elektrisch leitendes Karosserieteil des Fahrzeugs elektrisch miteinander verbunden sind und somit auf demselben elektrischen Potential liegen.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung einen Analog/-Digitalwandler (A/D-Wandler) aufweist, an dem die Spannung zwischen den beiden Leitungspunkten anliegt und einen mit dem A/D-Wandler verbundenen Mikroprozessor, welcher das mindestens eine Schaltelement der elektrischen Einrichtung spannungsabhängig ansteuert.
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Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1a, 1b ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung;
- 1c eine zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung; und
- 2 ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.
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1a zeigt ein Halteteil 1, bei dem es sich beispielsweise um ein Fahrzeugbauteil, wie z. B. ein Fahrzeugkarosseriebauteil handeln kann, das z. B. aus Stahl, Aluminium, Kunststoff oder einem anderem Material besteht.
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An dem Halteteil 1 ist ein erstes kugelförmiges Verbindungselement 2 und ein zweites kugelförmiges Verbindungselement 3 befestigt. Bei den beiden Verbindungselementen kann es sich beispielsweise jeweils um eine aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehende Kugel (z. B. Stahlkugel) handeln. Die beiden Verbindungselemente 2, 3 können auf das Halteteil 1 aufgeschweißt sein. Die Verbindungselemente 2, 3 müssen aber nicht zwingend aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Prinzipiell können die Verbindungselemente 2, 3 auch aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehen, sofern an den Verbindungselementen 2, 3 jeweils ein elektrisch leitendes Kontaktelement 2a, 2b vorgesehen ist.
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In 1b ist eine hier nur äußerst schematisch dargestellt elektrische Einrichtung 4, bei der es sich beispielsweise um ein elektrisches Steuergerät, einen elektrischen Antrieb, eine elektrische Speichereinrichtung o. ä. handeln kann, über die beiden Verbindungselemente 2, 3 an dem Halteteil 1 befestigt. Hierzu sind z. B. in einem Gehäuse oder an einem Gehäuse der elektrischen Einrichtung Ausnehmungen 4a, 4b vorgesehen, die auf die kugelförmigen Verbindungselemente 2, 3 aufklemmbar bzw. die an den kugelförmigen Verbindungselementen 2, 3 verrastbar sind.
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Durch Aufklemmen bzw. Verrasten der elektrischen Einrichtung 4 an bzw. auf den Verbindungselementen 2, 3 wird zwischen hier nur äußerst schematisch dargestellten Kontakten 5a, 5b der elektrischen Einrichtung und den Kontaktelementen 2a, 2b, die an den Verbindungselementen 2, 3 vorgesehen sind, eine elektrische Verbindung hergestellt.
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Die beiden Kontaktelemente 2a, 2b können über die Verbindungselemente 2, 3, sofern diese elektrisch leitfähig sind, und das Halteteil 1, sofern auch dieses elektrisch leitfähig ist, elektrisch miteinander verbunden sein und somit auf demselben Potential liegen.
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Sind die Verbindungselemente 2, 3 und/oder das Halteteil 1 nicht elektrisch leitend, kann vorgesehen sein, dass die beiden Kontaktelemente 2a, 2b über eine gesonderte elektrische Verbindung 6 niederohmig elektrisch miteinander verbunden sind und somit auf demselben oder im Wesentlichen demselben elektrischen Potential liegen.
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Der an der elektrischen Einrichtung vorgesehene elektrische Kontakt 5a liegt über einen Pull-Up-Widerstand 7 an einer elektrischen Spannung (z. B. 5 Volt) an und ist mit einem ersten Leitungspunkt 8 bzw. einem ersten Eingang eines A/D-Wandlers verbunden.
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Der zweite elektrische Kontakt 5b der elektrischen Einrichtung 4 ist über einen Pull-Down-Widerstand 9 mit einem Masseanschluss 10 verbunden und ist ferner niederohmig unmittelbar mit einem zweiten Leitungspunkt 11 bzw. einem zweiten Eingang des A/D-Wandlers 12 verbunden.
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Ein Ausgang 13 des A/D-Wandlers 12 ist mit einem Eingang eines Mikrocontrollers 14 verbunden.
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In dem in 1b gezeigten Zustand, in dem die elektrische Einrichtung 4 ordnungsgemäß an dem Halteteil 1 befestigt ist, d. h. in dem die Ausnehmungen 4a, 4b auf die Verbindungselemente 2, 3 aufgeklemmt und dadurch die Kontakte 5a, 5b elektrisch mit den zugeordneten Kontaktelementen 2a bzw. 2b verbunden sind, liegen die beiden Leitungspunkte 8 und 11 bzw. die beiden Eingänge des A/D-Wandlers 12 auf demselben elektrischen Potential. Somit ist die Spannung zwischen den beiden Leitungspunkten 8 und 11 Null oder im Wesentlichen Null. Dies kann als hinreichendes Kriterium angesehen werden, dass die elektrische Einrichtung 4 ordnungsgemäß an dem Halteteil 1 befestigt ist.
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Wäre die elektrische Einrichtung 4 an dem ersten Verbindungselement 2 und/oder dem zweiten Verbindungselement 3 nicht ordnungsgemäß befestigt, so lägen die beiden Leitungspunkte 8, 11 nicht auf demselben elektrischen Potential, d. h. es würde sich eine vorgegebene elektrische Spannung zwischen den beiden Leitungspunkten 8, 11 einstellen, was als hinreichendes Kriterium dafür herangezogen werden könnte, dass die elektrische Einrichtung 4 nicht ordnungsgemäß an dem Halteteil 1 montiert ist.
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1c zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem nur über das erste Verbindungselement 2 detektiert wird, ob die elektrische Einrichtung 4 ordnungsgemäß an dem Halteteil 1 montiert ist. Hier sind an der elektrischen Einrichtung 4 zwei Kontaktelemente 5a, 5a' vorgesehen, die bei von dem Halteteil 1 getrennter elektrischer Einrichtung 4 elektrisch nicht leitend miteinander verbunden sind. Klemmt man die elektrische Einrichtung 4 auf das Halteteil 1 auf bzw., genauer gesagt, klemmt an die beiden konkaven Kontaktelemente 5a, 5a' auf das kugelförmige Verbindungselement 2, welches aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht auf, so sind die beiden Kontaktelemente 5a, 5a' über das kugelförmige Verbindungselement 2 elektrisch miteinander verbunden und liegen somit auf demselben elektrischen Potential. Dies führt dazu, dass die Spannung zwischen den beiden Leitungspunkten 8, 11 Null oder im Wesentlichen Null ist, was als Kriterium dafür angesehen wird, dass die elektrische Einrichtung 4 zumindest im Bereich des Verbindungselements 2 ordnungsgemäß an dem Verbindungselement 2 befestigt ist.
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Zieht man die elektrische Einrichtung 4 von dem Verbindungselement 2 ab, so sind die beiden Kontaktelemente 5a, 5a' nicht mehr niederohmig miteinander verbunden, was dazu führt, dass sich zwischen den beiden Leitungspunkten 8, 11 eine elektrische Spannung einstellt, die größer als ein vorgegebener Wert ist, was als hinreichendes Kriterium dafür angesehen werden kann, dass die elektrische Einrichtung 4 zumindest im Bereich des Verbindungselements 2 nicht mehr ordnungsgemäß mit dem Halteteil 1 verbunden ist.
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2 zeigt eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der 1. Die elektrische Einrichtung 4 weist hier eine Versorgungsleitung 15 auf, in der eingangsseitig ein erstes Schaltelement 16 bzw. Trennelement vorgesehen ist und zusätzlich ausgangsseitig ein zweites Schaltelement 16 bzw. Trennelement vorgesehen ist und zusätzlich ausgangsseitig ein zweites Schaltelement 17 bzw. Trennelement 17 vorgesehen ist.
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Durch die oben bereits erläuterte, durch den A/D-Wandler 12 und den Mikroprozessor gebildete Überwachungseinrichtung wird überwacht, ob die elektrische Einrichtung 4 ordnungsgemäß an dem Halteteil 1 befestigt ist. Wenn dies der Fall ist, schaltet der Mikroprozessor 13 die beiden Schaltelemente 16, 17 in einen Schließzustand und somit die elektrische Einrichtung in einen „aktiven Zustand“. Ist die elektrische Einrichtung 4 im Bereich des ersten Verbindungselements 2 und/oder im Bereich des zweiten Verbindungselements 3 nicht ordnungsgemäß mit dem Halteteil 1 verbunden, so tritt an den beiden Leitungspunkten 8, 11 eine elektrische Spannung auf, was als hinreichendes Kriterium für eine nicht ordnungsgemäße Montage der elektrischen Einrichtung 4 angesehen wird. Der Mikroprozessor 13 schaltet daraufhin das erste und/oder das zweite Schaltelement 16 bzw. 16 in den in 2 gezeigten „inaktiven Zustand“ bzw. Öffnungszustand.
