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Title:
DEVICE AND METHOD FOR THE LOAD-FREE DISCONNECTION OF A PLUG-IN CONNECTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/201383
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for the load-free disconnection of a plug-in connection, which has an electrical disconnecting device (5) and a locking clip (3). The locking clip (3) can be pivoted both into a position locking the plug-in connection and into a position unlocking the plug-in connection. The device also has a sensor system (4), which interacts with the locking clip (3) in its locking position to detect the locked state, in order to control the electrical disconnecting device (5).

Inventors:
KROPIEWNICKI, Norbert (Reinickendorfer Str. 1, Bielefeld, 33619, DE)
Application Number:
DE2019/100320
Publication Date:
October 24, 2019
Filing Date:
April 08, 2019
Export Citation:
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Assignee:
HARTING ELECTRIC GMBH & CO. KG (Wilhelm-Harting-Str. 1, Espelkamp, 32339, DE)
International Classes:
H01R13/629; H01H9/30; H01R13/70; H01R13/703
Foreign References:
US20050098419A12005-05-12
US20020173186A12002-11-21
US20050014407A12005-01-20
US9478900B12016-10-25
DE102015105370A12016-10-13
DE102006016137A12007-10-11
DE102009042568A12011-03-24
DE29513997U11995-12-07
DE202016106664U12016-12-21
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Claims:
Ansprüche

1. Vorrichtung zum lastfreien Trennen einer Steckverbindung, wobei die Vorrichtung zumindest eine elektrische Trennvorrichtung (5) und eine Verriegelungsvorrichtung (3) aufweist,

wobei die Verriegelungsvorrichtung (3) sowohl eine die

Steckverbindung verriegelnde als auch in eine die Steckverbindung entriegelnde Stellung einnehmen kann,

wobei die Vorrichtung weiterhin einen Sensor (42) besitzt, der mit der Verriegelungsvorrichtung (3) zusammenwirkt, um die elektrische

Trennvorrichtung (5) zu steuern, wodurch es sich bei dem Sensor um einen Verriegelungssensor (42) handelt,

wobei die Verriegelungseinrichtung (3) in ihrer verriegelnden Stellung sowohl ein Trennen als auch ein Verbinden der Steckverbindung verhindert,

wobei es sich bei der Verriegelungsvorrichtung um einen

Verriegelungsbügel (3) handelt, der sowohl in die besagte

verriegelnde, d. h. geschlossene, als auch in die besagte

entriegelnde, d. h. geöffnete, Stellung schwenkbar ist,

wobei die Vorrichtung die Steckverbindung aufweist und dass die

Steckverbindung einen Steckverbinder und einen

Gegensteckverbinder aufweist, wobei der Steckverbinder ein

Steckverbindergehäuse (1 ) mit Rastzapfen (13) aufweist und wobei der Gegensteckverbinder ein Gegensteckverbindergehäuse (2) mit Lagerzapfen (23) aufweist, an welchen der Verriegelungsbügel (3) schwenkbar gehalten ist, um in seiner die Steckverbindung

verriegelnden Stellung die Rastzapfen (13) des

Steckverbindergehäuses (1 ) zu umgreifen, dadurch

gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin einen Steckdetektor (6) zur Feststellung eines Steckzustands der Steckverbindung aufweist, wobei der Steckdetektor (6) und der Verriegelungssensor (42) dazu konfiguriert sind, gemeinsam die elektrische Trennvorrichtung (5) zu steuern.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Trennvorrichtung (5) eine Steuereinheit (51 ) und eine Aktoreinheit (52) besitzt, und dass sowohl der Steckdetektor (6) als auch der Verriegelungssensor (42) ausgangsseitig an die

Steuereinheit (51 ) angeschlossen sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (51 ) eine logische Auswerteinheit (510) besitzt, die dazu dient,

entweder ein Stecksignal des Steckdetektors (6) bei gestecktem Steckverbinder und ein Verriegelungssignal des Verriegelungsdetektors (42) bei verriegelndem

Verriegelungsbügel (3) miteinander zu verknüpfen, um die Aktoreinheit (52) so zum Übertragen eines Laststroms zu veranlassen,

oder aber bei nicht gestecktem Steckverbinder und/oder nicht geschlossenem Verriegelungsbügel (3) die Aktoreinheit (52) zum Sperren des Laststroms zu veranlassen.

4. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Steckdetektor (6) einen Schalter oder einen Magnetfeldsensor oder eine sogenannte Radio Frequency Identification Device („RFID“) oder eine Kontaktbrücke im Isolierkörper des Steckverbinders aufweist und wobei der Verriegelungssensor (42) einen

magnetischen Sensor, einen Drucksensor, einen optische Sensor und/oder einen Taster oder Schalter besitzt.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegensteckverbindergehäuse (2) als Anbaugehäuse ausgeführt ist. 6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, dass die elektrische Trennvorrichtung (5) in dem Gegensteckverbindergehäuse (2) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbaugehäuse (2) an einem Schaltschrank oder einem Gehäuse eines elektrischen Gerätes angeordnet ist, und dass die elektrische Trennvorrichtung (5) in dem Schaltschrank oder in dem Gehäuse des elektrischen Gerätes angeordnet ist.

8. Verfahren zum lastfreien Trennen einer Steckverbindung, mit

folgenden Schritten:

A.) Überführen eines Verriegelungselements (3) in seine

geschlossene Position zur Verriegelung einer geschlossenen Steckverbindung;

B.) Zusammenwirken des Verriegelungselements (3) mit einem

Verriegelungssensor (42) und gleichzeitiges Zusammenwirken der geschlossenen Steckverbindung mit einem Steckdetektor (6);

C.) Signalisieren des gesteckten Zustands der Steckverbindung und der geschlossenen Stellung des Verriegelungselements durch den Verriegelungssensor (42) und den Steckdetektor (6) an eine Steuereinheit (51 ) sowie logisches Verknüpfen dieser Informationen durch die Steuereinheit (51 );

D.) Freischalten einer Last (Laststrom/Lastspannung) durch eine von der Steuereinheit (51 ) gesteuerten Aktoreinheit (52);

E.) Entriegeln der Steckverbindung durch überführen des

Verriegelungselements (3) von seiner verriegelnden in seine entriegelnde Stellung; dadurch automatisch

F.) Sperren der Last durch die Aktoreinheit (52);

G.) lastfreies Trennen der Steckverbindung. 9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verriegelungselement (3) als

Verriegelungsbügel ausgeführt ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei der

Steckdetektor (6) einen Schalter oder einen Magnetfeldsensor oder eine sogenannte Radio Frequency Identification Device („RFID“) oder eine Kontaktbrücke im Isolierkörper des Steckverbinders aufweist und wobei der Verriegelungssensor (42) einen

magnetischen Sensor, einen Drucksensor, einen optische Sensor und/oder einen Taster oder Schalter besitzt.

Description:
Vorrichtung und Verfahren

zum lastfreien Trennen einer Steckverbindung

Beschreibung

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum lastfreien Trennen einer Steckverbindung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.

Die Erfindung geht weiterhin aus von einem Verfahren zum lastfreien Trennen einer Steckverbindung nach der Gattung des unabhängigen Verfahrensanspruchs 8.

Derartige Vorrichtungen und Verfahren werden zum lastfreien Trennen einer Steckverbindung benötigt, d. h. sie werden benötigt, um ein Trennen der Steckverbindung unter Last zuverlässig zu vermeiden.

Der Begriff„Trennen unter Last“ bedeutet dabei Folgendes:

Bis zum Zeitpunkt der Trennung fließt ein Laststrom über zumindest ein Kontaktpaar. Das Kontaktpaar besteht aus zwei Kontakten, nämlich einem Kontakt, der üblicherweise zu einem Steckverbinder gehört, und einem Gegenkontakt, welche üblicherweise zu einem Gegenstechverbinder gehört. Diese beiden Kontakte sind bis zum Zeitpunkt der Trennung mechanisch und elektrisch leitend miteinander verbunden, so dass der Laststrom bis zur Trennung über das Kontaktpaar fließen kann. Dabei sind der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder üblicherweise

miteinander gesteckt, d. h. die Steckverbindung ist geschlossen.

Ab dem Zeitpunkt der Trennung liegt eine Lastspannung in Form einer entsprechenden elektrischen Potentialdifferenz, zwischen dem Kontakt und dem Gegenkontakt an. Als Folge können bei dem Trennvorgang Überschläge und/oder Funken auftreten, die das Kontaktmaterial auf der Oberfläche der Kontakte beschädigen oder zumindest dessen

Leitverhalten verschlechtern.

Somit bedeutet die Formulierung,„...lastfreies Trennen...“, dass ein Trennen unter Last vermieden wird, also, dass der Trennvorgang stattfindet, ohne dass bis zum Zeitpunkt des Trennvorgangs ein solcher Laststrom über das jeweilige Kontaktpaar fließt. Dadurch wird schließlich vermieden, dass es in der Folge beim Trennen zu Überschlägen, Funken, Beschädigungen, etc. kommen kann.

Die Lastspannung, die im getrennten Zustand zwischen dem Kontakt und dem Gegenkontakt anliegt, entspricht üblicherweise einer sogenannten „Versorgungsspannung“, die üblicherweise an dem zumindest einen Kontakt des Gegensteckverbinders anliegt im Der Begriff

„Versorgungsspannung“ bezeichnet dabei und im Folgenden eine elektrische Spannung, die zusammen mit einem entsprechenden

Versorgungsstrom im Betrieb zur Übertragung elektrischer Energie vorgesehen ist. Die Versorgungsspannung beträgt im Gegensatz zu einer vergleichsweise niedrigeren Signalspannung mindestens 60 V („Volt“), insbesondere mindestens 100 V, bevorzugt mindestens 120 V,

beispielsweise mindestens 200 V, z. B. mindestens 220 V, beispielswiese mindestens 230 V, insbesondere mindestens 350 V, z. B. 380 V, kann aber auch im Hochspannungsbereich liegen und dann z. B. zum Betrieb elektrischer Industrieanlagen, Eisenbahnen oder auch in Kraftwerken, etc. mindestens 1000 V (1 kV), insbesondere mindestens 2kV, beispielsweise mindestens 4 kV, also z.B. mindestens 6 kV und bevorzugt 8 kV oder gar 10 kV und mehr betragen.

Stand der Technik

Im Stand der Technik ist beispielsweise aus der Druckschrift

DE 10 2015 105 370 A1 eine Anschlussbox und ein Netzwerk zur

Energieverteilung bekannt. Dabei ist einem galvanischen Trenner, beispielsweise einem Relais, ein elektronischer Schalter vorgeschaltet, um ein Trennen des galvanischen Trenners unter Last zu vermeiden. Bei einer Nottrennung, die durch eine ihr zugeordnete höhere Priorität auch bei geschlossenem elektronischen Schalter stattfindet, wird in der

Anschlussbox ein Zähler inkrementiert. Dadurch können die - eigentlich grundsätzlich zu vermeidenden - Trennungen unter Last gegebenenfalls zumindest gezählt werden. Der galvanische Trenner, der durch derartige Trennungen verschleißt, kann dann nach einer bestimmten Anzahl dieser Trennungen ausgetauscht werden.

Ein Nachteil bei diesem Stand der Technik besteht darin, dass eine aufwändige Elektronik und Datentechnik notwendig ist, die für einfache Steckverbindungen in der Regel zu teuer ist. Weiterhin wird dadurch zwar ein sicheres Abschalten ermöglicht. Dadurch es ist aber dadurch noch nicht offenbart, auf welche Weise der Abschaltvorgang initiiert wird. Auch wird ein Trennen unter Last nicht in jedem Fall vermieden, sondern - bei entsprechender Priorität - trotz der Last durchgeführt und gezählt.

Die Druckschrift DE 10 2006 016 137 A1 offenbart eine Steckvorrichtung zur Kontaktierung der Hochspannungsbaugruppe eines Hybridfahrzeugs. Die Steckvorrichtung besitzt ein Gehäuse, einen innerhalb des Gehäuses vorgesehenen Steuerkontakt und innerhalb des Gehäuses vorgesehenen Hochspannungskontakt, der länger ist als der Steuerkontakt. Weiterhin offenbart die Druckschrift eine Steuervorrichtung, die bei einem Lösen der Steckvorrichtung eine Trennung des Steuerkontaktes von einem zugehörigen Gegenkontakt detektiert und bei detektierter Trennung eine Abschaltung der Hochspannung am Hochspannungsanschlusspunkt initiiert.

Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, dass das System eine steckseitige Steuerspannung an einem bestimmten Kontakt benötigt.

Damit ist die Kompatibilität mit anderen Stecksystemen, nämlich zumindest die Belegung der Kontakte, eingeschränkt. Insbesondere ist derjenige Kontakt, welcher die Steuerspannung überträgt, im Stecksystem fest belegt und steht somit nicht der freien Verwendung zur Verfügung. Die Druckschrift DE 10 2009 042 568 A1 offenbart ein

Steckkupplungssystem zur Übertragung elektrischer Energie hoher Leistung sowie zur Übertragung eines unter Druck stehenden Fluids. Das Steckkupplungssystem besteht aus zumindest einem Kupplungsstecker und zumindest einer Kupplungsdose mit jeweils zumindest einem elektrischen Leiter. Der Kupplungsstecker ist in die Kupplungsdose zur Bildung eines gekoppelten Zustands einführbar und ist weiterhin aus der Kupplungsdose zur Bildung eines entkoppelten Zustands entfernbar. Das Steckkupplungssystem besitzt zumindest ein elektromechanisches Schutzsystem, bestehend aus zumindest einem elektronischen

Schaltmittel und zumindest einem innerhalb der Kupplungsdose und/oder des Kupplungssteckers angeordnetem mechanischen Schaltmittel zur Herstellung oder Trennung der elektrisch leitenden Verbindung. Die elektronischen Schaltmittel und die mechanischen Schaltmittel sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Weiterhin wird offenbart, dass das zumindest eine elektronische Schaltmittel durch ein Relais oder durch einen ein elektronisches Hochleistungsbauelement, vorzugsweise einen Hochleistungstransistor, aufweisenden elektronischen Schaltkreis gebildet sein kann. In einem weiteren Aspekt ist der Verriegelungsbügel durch einen Verriegelungsbolzen eines Hubmagneten arretierbar. In einer weiteren Ausgestaltung kann das zumindest eine mechanische

Schaltmittel zur Herstellung oder Trennung der elektrisch leitenden Verbindung durch das Einführen des Kupplungssteckers in die

Kupplungsdose oder durch das Herausnehmen des Kupplungssteckers aus der Kupplungsdose schaltbar sein.

Grundsätzlich hat sich bezüglich der letzteren Ausgestaltung jedoch gezeigt, dass ein mechanisches Schalten des elektrischen und/oder mechanischen Schaltmittels über das Trennen von Steckverbinder und Gegensteckverbinder aufgrund der mechanischen Trägheit der beteiligten mechanischen Bauteile, z. B. bei einem sehr schnellen Trennen der Steckverbindung, also z. B. einem ruckartigen Ziehen des

Steckverbinders, der unter Last steht, nicht immer wirkungsvoll vor elektrischen Überschlägen und ähnlichen Effekten schützt.

Die Druckschrift DE 295 13 997 U1 offenbart eine elektrische

Überwachungsvorrichtung für die Verriegelungsstellung zumindest eines Verriegelungsbügels, umfassend ein Sensorelement und ein

Erregerelement, die bei gegenseitiger Annäherung in der

Verriegelungsstellung des Verriegelungsbügels ein Schaltelement schließen. Insbesondere ist vorgesehen, dass in einem der beiden Gehäuse das Sensorelement zur Ansteuerung eines elektrischen

Schaltelements angeordnet ist, dass in dem zumindest einen

Verriegelungsbügel jeweils ein Erregerelement für das Sensorelement angeordnet ist, dass jeweils das Sensorelement und das Erregerelement so räumlich zueinander angeordnet und so sensorisch aufeinander abgestimmt sind, dass in der Verriegelungsstellung des jeweiligen

Verriegelungsbügels das Geberelement so auf das Sensorelement einwirkt, dass dieses ein Ansteuersignal für das elektrische Schaltelement erzeugt und dass außerhalb der Verriegelungsstellung des jeweiligen Verriegelungsbügels das Geberelement unwirksam auf das

Sensorelement einwirkt, so dass dieses kein Ansteuersignal für das elektrische Schalterelement erzeugt.

Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, dass der Verriegelungsbügel auch im nicht gesteckten Zustand den Sensor auslösen kann und der Laststrom auf die Steckkontakte geschaltet wird. Dies sorgt für einen vorzeitigen Verschleiß der Schalter und kann ggf. auch zu der Gefahr einer händischen Berührung spannungsführender Kontakte führen. Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zu vorliegender Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert:

DE 20 2016 106 664 U1 und DE 295 13 997 U1. Aufgabenstellung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein

Verfahren anzugeben, welche ein lastfreies Trennen einer

Steckverbindung besonders zuverlässig gewährleisten. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Eine Vorrichtung zum lastfreien Trennen einer Steckverbindung weist zumindest eine elektrische Trennvorrichtung und eine

Verriegelungsvorrichtung auf. Die Verriegelungsvorrichtung kann sowohl eine die Steckverbindung verriegelnde als auch in eine die

Steckverbindung entriegelnde Stellung einnehmen. Weiterhin besitzt die Vorrichtung einen Sensor, insbesondere als Bestandteil eines

Sensorsystems, der mit der Verriegelungsvorrichtung zusammenwirkt, um die elektrische Trennvorrichtung zu steuern.

Bei der Verriegelungsvorrichtung handelt es sich um einen

Verriegelungsbügel, der sowohl in die besagte verriegelnde als auch in die besagte entriegelte Stellung schwenkbar ist.

Mit anderen Worten weist also die Vorrichtung zum lastfreien Trennen einer Steckverbindung zumindest die elektrische Trennvorrichtung und den Verriegelungsbügel auf, wobei der Verriegelungsbügel sowohl in eine die Steckverbindung verriegelnde, d. h. geschlossene, als auch in eine die Steckverbindung entriegelte, d. h. geöffnete, Stellung schwenkbar ist. Die Vorrichtung weist weiterhin den Sensor, insbesondere das Sensorsystem, auf, der mit dem Verriegelungsbügel, insbesondere in dessen verriegelnder Stellung zur Detektion des verriegelten Zustands der Steckverbindung, zusammenwirkt, um die elektrische Trennvorrichtung zu steuern. Weiterhin weist die Vorrichtung einen Steckdetektor zur Feststellung eines Steckzustands der Steckverbindung auf. Der Steckdetektor und der Verriegelungssensor dazu konfiguriert, gemeinsam die elektrische

Trennvorrichtung zu steuern. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Vorrichtung ist besonders vorteilhaft, weil dadurch einerseits verhindert wird, dass in nicht gestecktem Zustand elektrische Spannung an dem Steckverbinder anliegt, was z. B. einen Berührschutz beinhaltet. Andererseits wird auch verhindert, dass durch zu schnelles Abziehen des Steckers vom Gegenstecker trotz vorheriger Abschaltung ein Lichtbogen / ein Überschlag o. ä. entsteht. Ein einzelner Steckdetektor oder ein einzelner Verriegelungssensor könnten diese beiden Aspekte der

Problematik nicht lösen. Durch den Verriegelungssensor wird aber wirkungsvoll garantiert, dass ein ausreichend langer Zeitraum zwischen dem Abschalten des Laststroms und dem Ziehen des Steckers vergeht, da zwischen der Entriegelung und dem Ziehen des Steckers naturgemäß eine gewisse Zeit vergeht. Durch den Steckdetektor wird weiterhin verhindert, dass der Verriegelungsbügel im ungesteckten Zustand unbeabsichtigt den Verriegelungssensor betätigt und dadurch eine elektrische Spannung am offenen Steckverbinder anliegt. Desweiteren ist eine doppelte Absicherung gegen das unerwünschte Anliegen einer elektrischen Lastspannung/Versorgungsspannung an Steckkontakten im ungesteckten Zustand gegeben.

Dabei und im Folgenden wird der Verriegelungssensor auch verbal vereinfachend als Sensor und der Steckdetektor zuweilen auch einfach als Detektor bezeichnet. Der Steckverbinder wird zuweilen auch als Stecker bezeichnet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besitzt die elektrische

Trennvorrichtung eine Steuereinheit und eine Aktoreinheit. Sowohl der Steckdetektor als auch der Verriegelungssensor sind ausgangsseitig an die Steuereinheit angeschlossen. Insbesondere kann die Steuereinheit eine logische Auswerteinheit, insbesondere mit einer boolschen, d. h. aussagelogischen„AND“-Verknüpfung der Signale des Detektors und des Sensors, besitzen, die dazu dient,

entweder das Stecksignal des Steckdetektors bei gestecktem Steckverbinder und das Verrigelungssignal des

Verriegelungsdetektors bei verriegelndem Verriegelungsbügel miteinander zu verknüpfen, um die Aktoreinheit so zum Übertragen eines Laststroms zu veranlassen,

oder aber bei nicht gestecktem Steckverbinder und/oder nicht geschlossenem Verriegelungsbügel die Aktoreinheit zum Sperren des Laststroms zu veranlassen.

Beispielsweise kann der Steckdetektor einen Schalter oder einen

Magnetfeldsensor oder eine sogenannte Radio Frequency Identification Device („RFID“) oder eine Kontaktbrücke im Isolierkörper des

Steckverbinders aufweisen. Der Verriegelungssensor kann einen magnetischen Sensor, einen Drucksensor, einen optische Sensor und/oder einen Taster oder Schalter besitzen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung verhindert die

Verriegelungseinrichtung in ihrer verriegelnden Stellung sowohl ein Trennen der Steckverbindung als auch ihr Verbinden, also z. B. ein Zusammenstecken von dem Steckverbinder und dem

Gegensteckverbinder. Dies ist besonders vorteilhaft, weil so bereits durch den Verriegelungsdetektor nicht nur ein Trennen unter Last, sondern zusätzlich auch ein Verbinden unter Last verhindert wird. Zusätzlich wird dies vorteilhafterweise auch noch durch den Steckdetektor verhindert, so dass hier vorteilhafterweise eine doppelte Absicherung vorliegt, die in bestimmten Sicherheitslevels (z. B. SIL 3) gefordert ist. Diese erhöhte Sicherheit durch mehrere Maßnahmen gilt selbstverständlich sowohl für den Steck- als auch für den Trennvorgang sowie auch für den getrennten Zustand.

Beispielsweise kann der Verriegelungsbügel, wenn er in seine

verriegelnde Stellung geschwenkt, d. h. geschlossen, ist, die

Steckverbindung im gesteckten Zustand verriegeln. Im nicht gesteckten Zustand kann der geschlossene Verriegelungsbügel jedoch auch ein Stecken verhindern, d. h. der Steckverbinder ist mit dem

Gegensteckverbinder bei geschlossenem Verriegelungsbügel nicht steckbar. In diesem geschlossenen Zustand kann der Verriegelungsbügel gleichzeitig derart mit dem Sensor Zusammenwirken, dass in Folge eine Last (Laststrom/Lastspannung) freigegeben, also z. B. auf den besagten mindestens einen Kontakt des Gegensteckers geschaltet werden kann. Bei geschlossener Steckverbindung kann somit ein Laststrom fließen. Bei einer geöffneten Steckverbindung kann ebenfalls keine entsprechende

Lastspannung an dem Kontakt anliegen, da dies durch den Steckdetektor verhindert wird. Weiterhin kann durch den geschlossenen

Verriegelungsbügel der Steckverbinder sowieso nicht auf den

Gegensteckverbinder gesteckt, d. h. die Steckverbindung geschlossen werden. Unter Last (Laststrom/Lastspannung) ist also aus mehreren

Gründen kein Trennen und kein Stecken möglich, wodurch die Sicherheit erhöht wird.

Die Erfindung ist also von besonderem Vorteil, weil durch sie ein Trennen und gegebenenfalls auch ein Stecken der Steckverbindung unter Last besonders zuverlässig vermieden wird. Insbesondere ist die Erfindung besonders vorteilhaft für ein besonders schnelles oder ruckartiges Trennen der Steckverbindung, bestehend aus dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder, z. B. dem ruckartigen Ziehen des

Steckverbinders aus einer Gegensteckverbinderbuchse, welche den Gegensteckverbinder bildet oder zumindest zum Gegensteckverbinder gehört. Dabei wirkt es sich besonders vorteilhaft aus, das zwischen der Entriegelung und dem Ziehen sowie zwischen dem Stecken und der Verriegelung immer ein ausreichend großer Zeitraum vergeht.

Insbesondere ist es besonders vorteilhaft, die Sensorik, d. h. den Sensor und insbesondere auch den Detektor, räumlich in den

Verriegelungsbereich zu verlegen, wobei insbesondere der Sensor und insbesondere das den Sensor aufweisende Sensorsystem mit dem

Verriegelungsbügel, beispielsweise am Gegensteckverbindergehäuse, insbesondere am Anbaugehäuse, zusammenwirkt, um die elektrische Trennvorrichtung zu steuern. Schließlich ist dadurch eine ausreichende Zeitspanne zwischen der elektrischen Trennung (Abschaltung) und dem endgültigen Trennen der Steckverbindung, z. B. dem Ziehen des

Steckverbinders, gegeben, denn es muss bereits vor dem Trennvorgang - z. B. dem Ziehen des Steckverbinders - die Verriegelung der

Steckverbindung gelöst werden. Dadurch vergeht bis zum tatsächlichen Trennvorgang ein Zeitraum, der ausreicht, um eine etwaige mechanische Trägheit im Übertragungsweg, insbesondere die Trägheit mechanischer Schalter, auszugleichen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, dass das Stecksystem mit üblichen Stecksystemen insofern kompatibel ist, dass die Kontaktbelegung des Steckverbinders (und damit auch der Gegensteckverbinders) vom Benutzer frei wählbar ist, da i. d. R. kein Kontakt zur Übertragung einer Steuerspannung benötigt wird.

Lediglich, wenn der Steckdetektor mit einer Kontaktbrücke im Isolierkörper des Gegensteckers zusammenwirkt, werden dadurch im Isolierkörper Kontaktplätze belegt. Bei allen anderen offenbarten Ausgestaltungen des Steckdetektors verbleiben trotz der besagten erhöhten Sicherheit sämtliche Kontakte frei und stehen der übliche Steckanwendung zur Verfügung.

Insbesondere kann der Gegensteckverbinder ein

Gegensteckverbindergehäuse, insbesondere ein Anbaugehäuse, besitzen, an dem der Verriegelungsbügel schwenkbar gehalten ist, z. B. an dafür vorgesehenen Lagerzapfen. Der Steckverbinder kann ein

Steckverbindergehäuse mit Rastzapfen besitzen. Dann kann der

Verriegelungsbügel, wenn er in seiner die Steckverbindung verriegelnde Stellung geschwenkt ist, sich also in seinem geschlossenen Zustand befindet, die Rastzapfen des Gegensteckergehäuses verriegelnd umgreifen und das Steckverbindergehäuse mit dem

Gegensteckverbindergehäuse verriegeln und idealerweise abdichtend gegen einander pressen. In diesem Fall kann auch ein Druckdetektor als mechanischer Kontaktdetektor an den Gehäusekanten vorgesehen sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Vorrichtung ein

Anbaugehäuse aufweisen, an welchem der Verriegelungsbügel schwenkbar gehalten ist. Dies ist besonders vorteilhaft, weil das

Anbaugehäuse an einem Wanddurchbruch und/oder einem Schaltschrank und/oder einem Gerätegehäuse anbringbar ist. Dadurch ist in der Regel bereits bei der Installation klar, von welcher Steckverbindungsseite die Versorgungsspannung ausgeht, was die Installation erleichtert. Schließlich ist es besonders vorteilhaft, die mindestens eine elektrische

Trennvorrichtung an derjenigen Seite der Steckverbindung anzuordnen, an der kabelseitig die Versorgungsspannung z. B. mittels einer oder mehrerer Versorgungsleitungen eines ersten Kabels, angeschlossen ist. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die Trennvorrichtung in dem

Anbaugehäuse anzuordnen, weil dadurch die Steckverbindung

eigenständig in der Lage ist, die Last von dem Kontakt zu trennen. Insbesondere kann das Anbaugehäuse zu einem Gegenstecker gehören. Die Steckverbindung kann dann einen Steckverbinder und dem

Gegenstecker aufweisen, wobei an den Steckverbinder bevorzugt ein weiteres Kabel angeschlossen sein kann, um über das im gesteckten, verriegelten und freigeschalteten Zustand die elektrische Leistung in Richtung ihres Bestimmungsorts weiterzuführen.

In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung kann die elektrische

Trennvorrichtung in dem Gerätegehäuse oder bevorzugt in dem

Schaltschrank angeordnet sein, an welchem der Gegenstecker

insbesondere mit seinem Anbaugehäuse angeordnet ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die zu von der elektrischen

Trennvorrichtung zu unterbrechende elektrische Leitung, welche also dem Gegenstecker die Versorgungsspannung zuführt, in dem Gerätegehäuse oder bevorzugt dem Schaltschrank angeordnet ist.

Es versteht sich von selbst, dass die Installation vorteilhafterweise von entsprechend kompetentem Fachpersonal durchgeführt werden sollte. Bei der Installation einer elektrischen Anlage kann somit grundsätzlich die elektrische Trennvorrichtung an der versorgungsspannungsführenden Seite der Steckverbindung angeordnet werden, um eine Trennung und/oder en Stecken unter Last besonders einfach und effektiv zu verhindern. Die elektrische Trennvorrichtung kann mit dem Sensor und dem Detektor gekoppelt sein. Insbesondere kann ein Sensorsignal in Verbindung mit dem Detektorsignal die elektrische Trennvorrichtung zur elektrischen Trennung veranlassen. Die elektrische Trennvorrichtung kann eine Steuereinheit und eine

Aktoreinheit besitzen. Wird die Aktoreinheit im Steckverbindergehäuse angeordnet, so kann sie beispielsweise auf einer Leiterkarte angeordnet sein, z. B. in Form eines Halbleiterrelais, z. B. einem Transistor, oder eines elektromechanischen Relais.

Die Steuereinheit kann vom Sensor und vom Detektor ein entsprechendes Signal erhalten, z. B. wenn der Verriegelungsbügel geschlossen ist, sich also in seinem zur Verriegelung des Steckverbinders vorgesehenen Zustand befindet und gleichzeitig der Steckverbinder mit dem

Gegenstecker gesteckt ist.

Daraufhin kann die Steuereinheit ein entsprechendes Steuersignal an die Aktoreinheit schicken, welches die Aktoreinheit dazu veranlasst, zumindest einen dazugehörigen elektrischen Trenner, wie z. B. zumindest einen Schalter und/oder zumindest ein Relais und/oder zumindest einen Schütz, zu schließen, so dass das mindestens eine Kontaktpaar von dem Laststrom durchflossen werden kann.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung verhindert der

Verriegelungsbügel in seiner verriegelnden Stellung nicht nur das Trennen der verbundenen Steckverbindung, sondern er verhindert umgekehrt auch ein Verbinden der getrennten Steckverbindung. Dies ist besonders vorteilhaft, weil damit nicht nur ein Trennen der Steckverbindung unter Last sondern auch ein Verbinden der Steckverbindung unter Last bereits dadurch einfach und wirkungsvoll verhindert wird. Insbesondere wird also zum einen verhindert, dass der Steckverbinder vom Gegensteckverbinder getrennt („abgezogen“) wird, während der Laststrom über das

entsprechende Kontaktpaar fließt. Zum anderen wird auch verhindert, dass eine Steckverbindung hergestellt („gesteckt“) wird, während die Lastspannung zwischen dem Kontakt und dem Gegenkontakt anliegt. Zusätzlich existiert eine weitere Absicherung durch den Steckdetektor (Detektor). Als Sensoren/Sensorsysteme können beispielsweise magnetische Sensoren, z. B. Reedsensoren; Drucksensoren, z. B. Dehnungsmess streifen (DMS) oder piezokeramische Drucksensoren; optische Sensoren oder Taster/Endschalter eingesetzt werden. Die dafür verwendbaren Sensoren sind aber selbstverständlich nicht auf diese Aufzählung beschränkt.

Bevorzugt kann zur Feststellung des Verriegelungszustands ein

Sensorsystem verwendet werden. Das Sensorsystem kann einen

Magnetfeldsensor sowie einen Magneten aufweisen. Der Magnet kann an dem Verriegelungsbügel, insbesondere an einem Betätigungsbereich des Verriegelungsbügels, angeordnet sein. Der Magnetfeldsensor kann an dem Gegensteckverbindergehäuse angeordnet sein. Sobald der

Verriegelungsbügel mit dem daran angebrachten Magneten, also beispielsweise mit seinem Betätigungsbereich, in die Nähe des

Magnetfeldsensors gelangt, wodurch der Verriegelungsbügel also geschlossen wird, erzeugt der Magnetfeldsensor ein Sensorsignal, durch welches die Last (Lastspannung/Laststrom) freigeschaltet wird. Umgekehrt kann die Last durch die Entriegelung der Steckverbindung folgendermaßen abgeschaltet werden.

Ein Verfahren zum lastfreien Trennen einer Steckverbindung,

insbesondere mittels der vorgenannten Vorrichtung, weist die folgenden Schritte auf:

A.) Überführen eines Verriegelungselements in seine geschlossene

Position zur Verriegelung einer geschlossenen Steckverbindung;

B.) Zusammenwirken des Verriegelungselements (3) mit einem

Verriegelungssensor (42) und gleichzeitiges Zusammenwirken der geschlossenen Steckverbindung mit einem Steckdetektor (6);

C.) Signalisieren des gesteckten Zustands der Steckverbindung und der geschlossenen Stellung des Verriegelungselements durch den Verriegelungssensor (42) und den Steckdetektor (6) an eine

Steuereinheit (51 ) sowie logisches Verknüpfen dieser Informationen durch die Steuereinheit (51 );

D.) Freischalten einer Last (Laststrom/Lastspannung) durch eine von der

Steuereinheit gesteuerten Aktoreinheit;

E.) Entriegeln der Steckverbindung durch überführen des

Verriegelungsbügels von seiner verriegelnden in seine entriegelnde Stellung; dadurch automatisch

F.) Sperren der Last durch die Aktoreinheit;

G.) lastfreies Trennen der Steckverbindung.

Wie bereits erwähnt kann es sich bei dem Verriegelungselement um den Verriegelungsbügel handeln. Bei dem Verriegelungssensor kann es sich um den Magnetfeldsensor handeln, der insbesondere Bestandteil eines Sensorsystems, insbesondere eines Magnetsensorsystems, ist. Alternativ oder ergänzend kann der Verriegelungssensor einen Drucksensor, z. B. einen Dehungsmessstreifen (DMS), einen optische Sensor und/oder einen Taster oder Schalter besitzen.

Der Steckdetektor kann einen Schalter oder einen Magnetfeldsensor oder eine sogenannte Radio Frequency Identification Device („RFID“) oder eine Kontaktbrücke im Isolierkörper des Steckverbinders aufweisen.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine geschlossene Steckverbindung mit einer Vorrichtung zum lastfreien Trennen;

Fig. 2a die geschlossene Steckverbindung im verriegelten Zustand; Fig. 2b die geschlossene Steckverbindung im entriegelten Zustand. Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische

Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.

Die Fig. 1 und die Fig. 2a und 2b zeigen eine Steckverbindung,

aufweisend ein Steckverbindergehäuse 1 und ein

Gegensteckverbindergehäuse 2, das als Anbaugehäuse ausgeführt ist. Das Steckverbindergehäuse 1 besitzt eine im Querschnitt rechteckige Grundform mit abgerundeten Ecken und besitzt an zwei einander gegenüberliegenden Schmalseiten je einen zylindrischen Rastzapfen 13, von denen in der Zeichnung nur einer zu sehen ist. Desweiteren besitzt das Steckverbindergehäuse einen Kabelauslass 15.

Das Gegensteckverbindergehäuse 2 besitzt ebenfalls eine im Querschnitt rechteckige Grundform mit abgerundeten Ecken und besitzt an zwei einander gegenüberliegenden Schmalseiten je einen zylindrischen

Lagerzapfen 23, an welchem ein Verriegelungsbügel 3 schwenkbar gehalten ist. Zwischen dem Verriegelungsbügel 3 und einem nicht näher bezeichneten Bereich des Gegensteckverbinders 2 ist ein Sensorsystem 4 angeordnet.

Das Sensorsystem 4 besitzt einen in der Fig. 2b bezeichneten

Magnetfeldsensor 42 und einen Magneten 43. Ist der Verriegelungsbügel geschlossen und befindet sich somit in seiner die Steckverbindung verriegelnden Stellung, wie es in der Fig. 1 und in der Fig. 2a dargestellt ist, so wird dies vom Sensorsystem 4 detektiert. Im vorliegenden Fall geschieht dies dadurch, dass sich der Magnet 43 in der Nähe des

Magnetfeldsensors 42 befindet. Gleichzeitig umgreift der

Verriegelungsbügel 3 mit seinen frei stehenden Endbereichen, von denen in der Zeichnung nur einer zu sehen ist, die Rastzapfen 13 des Steckverbindergehäuses 1. Dadurch wird nicht nur die geschlossene Steckverbindung verriegelt, sondern es werden zudem das

Steckverbindergehäuse 1 und das Gegensteckverbindergehäuse 2, das im Folgenden auch als Anbaugehäuse 2 bezeichnet wird, abdichtend gegeneinandergepresst. Dabei wird automatisch ein Steckdetektor 6 betätigt, der in Form eines elektromechanischen Druckdetektors ausgeführt ist. Sowohl der Ausgang des Druckdetektors 6 als auch der Ausgang des Verriegelungssensors 4 werden einer logischen

Auswerteinheit 510 einer Steuereinheit 51 einer T rennvorrichtung 5 zugeführt. Nur bei betätigtem Verriegelungssensor 4 und bei gleichzeitig betätigtem Druckdetektor 6 werden Schalter einer Aktoreinheit 52 geschlossen und es wird von der Aktoreinheit 51 ein Laststrom über die Kontakte des Gegensteckers 2 auf die Kontakte des Steckers 1 freigegeben.

Der Verriegelungsbügel 3 ist vorteilhafterweise in Form einer Wippe schwenkbar an den Lagerzapfen 23 des Anbaugehäuses 2 gehalten. Dies hat den Vorteil, dass der Sensor 4 bei geschlossenem

Verriegelungsbügel 3 betätigt ist, d. h. der Magnet 43 an dem

Magnetfeldsensor 42 angeordnet ist. Schließlich kann der

Verriegelungsbügel 3 in dieser Bauform in seine Verriegelungsposition geschwenkt werden, indem sein rechts in der Zeichnung abgebildeter Betätigungsbereich in Richtung des Anbaugehäuses 2, also in der Zeichnung nach unten, geschwenkt wird. Gleichzeitig werden seine frei stehenden Enden nach oben über die Rastzapfen 13 des

Steckverbindergehäuses 1 geschwenkt.

In der Fig. 2b ist der Verriegelungsbügel 3 in seiner geöffneten Position gezeigt. Es ist klar erkennbar, dass der Magnet 43 vom

Magnetfeldsensor 42 getrennt ist. In diesem Zustand erzeugt der

Magnetfeldsensor 42 kein Sensorsignal. Gleichzeitig wird zwar immer noch der besagte, aber in dieser Darstellung nicht sichtbare, Drucksensor 6 betätigt. Durch die kogische Auswerteienheit 510 wird aber die elektrische Lastspannung mittels der Aktoreinheit 52 von den

Kontakten des Gegensteckers getrennt.

Im Gegensatz dazu ist bei einem geschlossenen Verriegelungsbügel 3, wie er in der Fig. 1 und in der Fig. 2a gezeigt ist, die Steckverbindung verriegelt und gleichzeitig das Sensorsystem 4 betätigt. Somit wird von dem Sensorsystem 4 ein Sensorsignal erzeugt und über eine aus

Übersichtlichkeitsgründen nicht mit einem Bezugszeichen versehenen Signalleitung vom Magnetfeldsensor 42 an die Trennvorrichtung 5, nämlich an die Steuereinheit 51 der Trennvorrichtung 5, übertragen werden. Gleichzeitig wird ein Detektorsignal vom Druckdetektor 6 über eine gestrichelt dargestellte Detektorleitung an die Steuereinheit übertragen. In der Logischen Auswerteinheit 510 werden beide Signale mit einer logischen„AND“-Verknüpfung ausgewertet. Die Steuereinheit 51 überträgt daraufhin ein Steuersignal an die Aktoreinheit 52. Die

anforderungsgerecht konfigurierte Aktoreinheit 52 schaltet daraufhin die in eine Anschlussöffnung 25 des Anschlussgehäuses geführten

Versorgungsleitungen L1 -L3 eines ersten Kabels und damit die Last, d. h. die Lastspannung/Versorgungsspannung und damit im Betrieb den Laststrom/Versorgungsstrom durch.

Somit kann der Versorgungsstrom über entsprechende, nicht in der Zeichnung gezeigte Kontaktpaare übertragen werden. Die Kontaktpaare gehören zur Steckverbindung und bestehen aus steckverbinderseitigen Kontakten und damit gesteckten, d. h. mechanisch und elektrisch leitend verbundenen gegensteckverbinderseitigen Gegenkontakten. An die steckverbinderseitigen Kontakte kann kabelanschlussseitig ein weiteres Kabel mit entsprechenden weiteren Leitungen angeschlossen sein, um über das im gesteckten, verriegelten und freigeschalteten Zustand die elektrische Leistung in Richtung ihres Bestimmungsorts weiterzuführen. Für das Hinausführen des Kabels aus dem Steckverbindergehäuse 1 besitzt das Steckverbindergehäuse 1 einen Kabelauslass.

Da das Steckverbindergehäuse 1 vom Gegensteckverbindergehäuse/ Anbaugehäuse 2 bei geschlossenem Verriegelungsbügel 3 nicht trennbar ist, kann die Steckverbindung unter der anliegenden Last nicht getrennt werden. Sie kann dadurch insbesondere nicht so schnell getrennt werden, dass ein Lichtbogen entsteht. Im getrennten Zustand der Steckverbindung kann weiterhin keine Spannung an den Kontakten des Gegensteckers 2 anliegen, weil der Drucksensor 6 im getrennten Zustand nicht betätigt ist, selbst wenn der Verriegelungsbügel (3) geschlossen und der

Verriegelungssensor 4 dadurch betätigt ist.

Umgekehrt ist es auch leicht nachvollziehbar, dass eine getrennte

Steckverbindung bei geschlossenem Verriegelungsbügel 3 auch nicht steckbar ist. Auch dadurch wird auch ein Stecken unter Last vermieden.

Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.

Vorrichtung und Verfahren zum lastfreien Trennen einer Steckverbindung

Bezugszeichenliste

1 Steckverbindergehäuse

13 Rastzapfen

15 Kabelauslass

2 Gegensteckverbindergehäuse/Anbaugehäuse 23 Lagerzapfen

25 Anschlussöffnung

3 Verriegelungsbügel 4 Sensorsystem

42 Sensor, Verriegelungssensor, Magnetfeldsensor

43 Magnet

5 Trennvorrichtung

51 Steuereinheit

510 logische Auswerteinheit

52 Aktoreinheit

6 Steckdetektor

L1 -L3 Versorgungsleitungen