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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, welche ausgebildet ist zur Erkennung einer erstmaligen Trennung einer Steckverbindung. Außerdem betrifft die Erfindung einen Steckverbinder sowie ein Verfahren zur Erkennung einer erstmaligen Trennung einer Steckverbindung.
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Bei Steckverbindungen ist es unter anderem in Fällen, in denen eine Steckverbindung Bestandteil eines sicherheitsrelevanten Systems ist, mitunter wünschenswert oder gefordert, dass eine Manipulation, im Besonderen eine erstmalige Trennung der Steckverbindung, erkennbar ist.
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Dies gilt zum Beispiel auch für Steckverbindungen, die in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen. Denn kommt es zu einem Verkehrsunfall, so ist typischerweise nachfolgend zu klären, wer dafür die Verantwortung trägt und somit für die Folgen haftet. Hierbei stellt sich typischerweise zunächst die Frage, ob eine fehlerhafte Führung des Kraftfahrzeuges durch einen Fahrer zum Verkehrsunfall geführt hat oder ob ein technischer Defekt im Kraftfahrzeug, beispielsweise ein fehlerhaft arbeitendes System für eine autonome Fahrzeugführung, ursächlich ist.
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Ist der Verkehrsunfall dabei auf einen technischen Defekt zurückzuführen, ist abzuklären, ob der Hersteller des Kraftfahrzeuges oder ein Zulieferer den technischen Defekt zu verantworten hat oder aber ob dieser technische Defekt aufgrund einer nicht-sachgemäßen Handhabung oder aufgrund eines nicht-autorisierten Eingriffs durch eine dritte Partei oder Person hervorgerufen wurde. Bei elektrischen Systemen liegt eine entsprechende nicht-sachgemäße Handhabung oder ein entsprechender nicht-autorisierter Eingriff zum Beispiel dann vor, wenn eine nicht-autorisierte Manipulation an einem Kabelsatz oder Steuergerät erfolgt ist, wenn also beispielsweise ein versehentliches und unbemerktes Auftrennen einer Steckverbindung im Rahmen einer Wartungsarbeit insbesondere durch eine nicht-autorisierte Person erfolgt ist.
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Derzeit sind solche nicht-sachgemäßen Handhabungen oder solche nicht-autorisierter Eingriffe in elektrische Systeme häufig nicht ausreichend nachweisbar. Tritt dann ein Haftungsfall ein, so wird fälschlicherweise der Hersteller oder dessen Zulieferer in die Pflicht genommen.
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Bekannt sind derzeit vor allem rein visuelle Lösungen, bei denen zum Beispiel Klebesiegel oder Verplombungen für gesteckte Verbindungen zur Manipulationserkennung genutzt werden. Eine solche Lösung ist zum Beispiel aus der
DE 10 2008 059 686 A1 bekannt. Beschrieben ist dabei eine Steckverbindung mit einer mechanischen Sicherungseinrichtung in Gestalt eines Siegels oder einer Plombe, das bzw. die bei einer Trennung der Steckverbindung zerstört wird. Ein ähnlicher Sachverhalt ist auch aus der
DE 10 2013 112 652 A1 bekannt. Auch hier ist eine Steckverbindung beschrieben, die ein Siegel mit Sollbruchstelle aufweist. Ein weiteres Beispiel für diese Art von Sicherungseinrichtung ist aus der
JP 2020-118 794 A entnehmbar.
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Auch die
DE 89 07 175 U1 beschreibt eine Lösung dieser Art. Hierbei geht aus dieser Druckschrift eine Vorrichtung hervor, welche ausgebildet ist zur Erkennung einer erstmaligen Trennung einer Steckverbindung. Dabei wird die Steckverbindung bei der erstmaligen Trennung von einem verbundenen Zustand in einen getrennten Zustand überführt. Die Steckverbindung weist dazu zwei zueinander kompatible Steckverbinder auf, nämlich einen ersten Steckverbinder und einen zweiten Steckverbinder. Der erste Steckverbinder weist weiter ein Gehäuse auf mit einem Grundköper und mit einer Steckzunge, welche mit dem Grundkörper verbunden ist. Dabei ist zwischen dem Grundkörper und der Steckzunge ein Sollbruchbereich ausgebildet ist. Im Zuge einer Trennung bricht die Steckzunge an der Sollbruchstelle, wodurch die Trennung der Steckverbindung erkennbar wird.
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Zusätzlich können an den Steckverbindern auch noch Verplombungsbohrungen vorgesehen sein, durch die ein Verplombungsdraht mit entsprechender Plombe gezogen werden kann.
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Aus der
WO 2008/142 490 A1 geht weiter eine Art Steckkontrolle für eine Steckverbindung hervor. Dabei wirken eine Leiterschleife RFID - Transceiver zusammen, wobei die Leiterschleife als eine Antenne fungiert und in einer Steckzunge endet.
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Eine Vorrichtung zur Überprüfung von Manipulationsversuchen an einer Komponente eines Kraftfahrzeugs ist außerdem in der
DE 10 2007 048 423 A1 beschrieben. Hier kommt eine Art elektronisches Siegel zum Einsatz mit Sollbruchstellen, mit einer Leiterschleife und mit einem RFID-Transponder.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhaft ausgebildete Vorrichtung, einen vorteilhaft ausgebildeten Steckverbinder sowie ein vorteilhaftes Verfahren zur Erkennung einer erstmaligen Trennung einer Steckverbindung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten. Die im Hinblick auf die Vorrichtung angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Steckverbinder und/oder das Verfahren übertragbar und umgekehrt.
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Eine entsprechende Vorrichtung ist dabei ausgebildet zur Erkennung einer erstmaligen Trennung einer Steckverbindung, wobei die Steckverbindung bei der erstmaligen Trennung von einem verbundenen Zustand in einen getrennten Zustand überführt wird. Der verbundene Zustand beschreibt somit im Sinne dieser Anmeldung den Zustand nach der erstmaligen Ausbildung der Steckverbindung und vor der erstmaligen Trennung der Steckverbindung, nicht aber einen Zustand nach erneuter Ausbildung der Steckverbindung.
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Bei der Steckverbindung handelt es sich bevorzugt um eine elektrische Steckverbindung, also eine Steckverbindung zur Übertragung von elektrischen Signalen und/oder von elektrischer Leistung, und insbesondere eine elektrische Steckverbindung für den Technikbereich Straßenverkehr. Die Steckverbindung ist daher vorzugsweise für den Einbau in ein Kraftfahrzeug ausgestaltet. Weitere vorteilhafte Anwendungsbereiche sind unter anderem die Technikbereiche Schienenverkehr, Flugverkehr und Schiffsverkehr. Alternativ handelt es sich bei der Steckverbindung beispielsweise um eine optische Steckverbindung, also eine Steckverbindung zur Übertragung von optischen Signalen.
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Davon unabhängig weist die Vorrichtung und insbesondere die Steckverbindung zwei zueinander kompatible Steckverbinder auf, nämlich einen ersten Steckverbinder und einen zweiten Steckverbinder. Hierbei ist der erste Steckverbinder je nach Anwendungsfall beispielsweise als Stecker ausgebildet und der zweite Steckverbinder ist beispielsweise als Buchse ausgebildet, also zum Beispiel als Buchse an einem Steuergerät oder einer Verteilerbox.
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Weiter weist der erste Steckverbinder ein Gehäuse auf mit einem Grundkörper und mit einer Steckzunge. Dabei ist die Steckzunge typischerweise zum Einstecken in oder zum Aufstecken auf den zweiten Steckverbinder ausgebildet. Außerdem ist die Steckzunge mit dem Grundkörper verbunden und zwischen dem Grundkörper und der Steckzunge ist ein Sollbruchbereich ausgebildet.
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Des Weiteren weist die Vorrichtung einen Transponder zur Übermittelung eines Transpondersignals sowie zumindest ein Leiterelement auf. Hierbei ist das zumindest eine Leiterelement zum einen mit dem Transponder verbunden und zum anderen über den Sollbruchbereich geführt. Unter einem Leiterelement wird dabei im Sinne dieser Anmeldung ein blanker Leiter oder ein Leiter mit einer Isolierung verstanden. Transponder und Leiterelement sind daher insbesondere Teil des ersten Steckverbinders.
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Davon unabhängig ist die Vorrichtung nun derart ausgestaltet, dass im Zuge der erstmaligen Trennung der Steckverbindung, bei der die zwei zueinander kompatiblen Steckverbinder typischerweise auch räumlich voneinander getrennt werden, dass zumindest eine Leiterelement mechanisch beschädigt und insbesondere durchtrennt wird. Hierdurch wird dann das Transpondersignal verändert und diese Veränderung ist als Indiz für die erstmalige Trennung der Steckverbindung erfassbar und wird typischerweise auch erfasst.
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Je nach Anwendungsfall ist die Veränderung des Transpondersignals dabei dergestalt, dass eine Übermittelung eines Transpondersignals durch den Transponder nicht mehr stattfindet. D. h., dass beispielsweise durch die Veränderung und insbesondere durch die mechanische Beschädigung des zumindest einen Leiterelements ein Transpondersignal nicht mehr übermittelbar ist und zwar im Besonderen selbst dann, wenn eine Übermittelung eines Transpondersignals angefragt wird, beispielsweise durch ein Lesegerät. Alternativ wird durch die Veränderung und insbesondere durch die Beschädigung des zumindest einen Leiterelements das Transpondersignal derart verändert, dass eine im Transpondersignal enthaltende Information verändert ist.
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Durch die Veränderung des Transpondersignals ist unabhängig davon die erstmalige Trennung der Steckverbindung vorteilhafterweise messtechnisch erfassbar, insbesondere durch den Empfang und in einigen Fällen die Verarbeitung des Transpondersignals. Infolgedessen lässt sich auch der Zeitpunkt oder ein Zeitrahmen ermitteln und beispielsweise auch speichern, zu dem die erstmalige Trennung erfolgt oder erfolgt ist. Gemäß einer Ausführungsvariante wird dies auch so umgesetzt. Eine entsprechende Ermittlung des Zeitrahmens oder Zeitpunkts für die erstmalige Trennung ist dabei insbesondere vorteilhaft für Haftungsfragen, wie sie eingangs dargelegt wurden.
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Weiterhin wird im Zuge der erstmaligen Trennung der Steckverbindung typischerweise nicht nur das zumindest eine Leiterelement mechanisch beschädigt, sondern auch das Gehäuse des ersten Steckverbinder und zwar im Sollbruchbereich zwischen dem Grundkörper und der Steckzunge. Insbesondere wird der Grundkörper von der Steckzunge durch ein Durchtrennen des Sollbruchbereichs abgetrennt. Diese mechanische Beschädigung ist üblicherweise mit bloßem Auge sichtbar und somit erkennbar. Eine derartige Beschädigung dient dann insbesondere als zusätzliches, optisches Indiz für die erstmalige Trennung der Steckverbindung. In diesen Fällen wird dann die erstmalige Trennung quasi auf zweierlei Weise angezeigt, nämlich durch die Beschädigung des Gehäuses zum einen und durch die Veränderung des Transpondersignals und insbesondere dessen messtechnische Erfassung zum anderen.
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Wie bereits zuvor dargelegt, steht der Begriff „Leiterelement“ im Sinne dieser Anmeldung für einen blanken Leiter oder aber einen Leiter mit einer Isolierung, und zwar auch dann, wenn von mehreren Leiterelementen die Rede ist. Davon unabhängig ist das zumindest eine Leiterelement je nach Anwendungsfall beispielsweise als Leiterschleife ausgebildet, also als Leiterschleife aus einem blanken Leiter oder als Leiterschleife aus einem Leiter mit einer Isolierung.
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Von Vorteil ist weiter eine Ausgestaltung, bei der die Vorrichtung zwei Leiterelemente aufweist, wobei die zwei Leiterelemente vorzugsweise beide über den oder im Sollbruchbereich geführt sind und beispielsweise zumindest in dem Sollbruchbereich parallel nebeneinander verlaufen. Günstig ist auch eine Ausführung der Vorrichtung, bei der die zwei Leiterelemente als zwei Leiterschleifen ausgebildet sind.
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Hierbei ist es dann weiterhin zweckdienlich, wenn die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass im Zuge der erstmaligen Trennung der Steckverbindung, beide Leiterelemente mechanisch beschädigt werden.
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Sind nun zwei Leiterelemente vorgesehen, so sind die Leiter der beiden Leiterelemente typischerweise räumlich voneinander getrennt und/oder gegeneinander isoliert. Außerdem sind die beiden Leiterelemente jeweils mit dem Transponder verbunden und zwar insbesondere über getrennte Anbindungen.
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Unabhängig davon weist das zumindest eine Leiterelement zumindest in dem Sollbruchbereich und bevorzugt über seine gesamte Länge vorzugsweise einen Querschnitt kleiner gleich 0,3 mm2 und insbesondere kleiner gleich 0,1 mm2 auf, also beispielsweise 0,08 mm2. Sind die zuvor beschriebenen zwei Leiterelemente vorgesehen, so weisen diese typischerweise zumindest im Sollbruchbereich und bevorzugt über ihre gesamte Länge identische oder im Wesentlichen identischen Querschnitte auf.
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Bevorzugt ist außerdem eine Ausgestaltung, bei der die zuvor beschriebenen zwei Leiterelemente zumindest in dem Sollbruchbereich in einem Abstand zueinander angeordnet sind, der kleiner gleich 0,5 mm und insbesondere kleiner gleich 0,2 mm ist. In vorteilhafter Weiterbildung liegen die zwei Leiterelemente zumindest im Sollbruchbereich sogar aneinander an und sind in einigen Fällen zudem miteinander verbunden, beispielsweise verklebt. Diese enge Führung der beiden Leiterelemente dient insbesondere auch dem Manipulationsschutz nach einer Trennung. So ist hierdurch nämlich eine einzelweise elektrische Verbindung der beiden (getrennten) Leiterelemente z.B. durch eine Lötperle nicht oder nur mit hohem Aufwand möglich. Vielmehr würde ein Kurzschluss zwischen den beiden Leiterelementen ausgebildet werden, welcher messtechnisch erfassbar ist und auf eine Manipulation hindeutet.
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Davon unabhängig ist das zumindest eine Leiterelement bevorzugt als sogenannter Lackdraht, z. B. AWG32, ausgebildet und weiter bevorzugt sind die zuvor beschriebenen zwei Leiterelemente jeweils durch einen entsprechenden Lackdraht ausgebildet.
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Zweckdienlich ist weiterhin eine Ausgestaltung, bei der der Transponder und dass zumindest eine Leiterelement oder die zwei zuvor beschriebenen Leiterelemente zusammen ein Modul ausbilden oder Teil eines Moduls sind. Ein solches Modul ist dann üblicherweise im ersten Steckverbinder angeordnet und insbesondere innerhalb der Elemente, welche das Gehäuse des Steckverbinders ausbilden. Weiter bevorzugt ist das Modul eingebettet, eingegossen oder umgossen von einem Gehäusematerial, beispielsweise einem Kunststoff, aus dem das Gehäuse oder zumindest der Grundkörper und die Steckzunge gebildet sind. Somit ist das Modul vorzugsweise in einem Kunststoff vergossen.
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In jedem Fall aber ist eine Ausführung bevorzugt, bei der das zuvor beschriebene zumindest eine Leiterelement oder die zuvor beschriebenen zwei Leiterelemente in ein entsprechendes Gehäusematerial eingebettet, eingegossen oder von diesem umgossen sind. Dabei sind dann typischerweise das zumindest eine Leiterelement oder die zuvor beschriebenen zwei Leiterelemente in den Grundkörper sowie in die Steckzunge integriert, wobei sich das zumindest eine Leiterelement oder die zuvor beschriebenen zwei Leiterelemente typischerweise vom Grundkörper über den Sollbruchbereich bis in die Steckzunge des ersten Steckverbinder erstrecken.
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Auf die zuvor beschriebene Weise ist dann vorteilhafterweise das zumindest eine Leiterelement, sind die zuvor beschriebenen zwei Leiterelemente und/oder ist das zuvor beschriebene Modul zum Beispiel spritzwassergeschützt und insbesondere wasserdicht eingeschlossen.
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Unabhängig davon ist der hier beschriebene Transponder typischerweise als passiver Transponder und insbesondere als sogenannter RFID-Transponder (RFID: radio-frequency identification) ausgebildet und in diesem Fall ist dann ein zuvor beschriebenes Modul zweckdienlicherweise als RFID-Modul ausgebildet. Ein entsprechender RFID-Transponder umfasst dabei üblicherweise eine Antenne, eine analoge Schaltung und einen Mikrochip. Bevorzugt ist dann weiter das zumindest eine Leiterelement oder sind die zuvor beschriebenen zwei Leiterelemente direkt auf den Mikrochip gebondet.
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Insbesondere wenn der Transponder als RFID-Transponder der zuvor beschriebenen Art ausgebildet ist, so ist in dem Transpondersignal bevorzugt eine Information enthalten, die den ersten Steckverbinder als ein individuelles oder einzigartiges Bauteil oder Produkt identifiziert, also beispielsweise eine einzigartige Identifikationsnummer. Alternativ oder ergänzend ist in dem Transpondersignal eine Information enthalten oder sind mehrere Information enthalten, die einen Produkttyp und/oder eine Produktionsserie identifizieren, also zum Beispiel eine Typennummer und/oder eine Seriennummer.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Transponder als sogenanntes RFID-Sensorsystem ausgebildet, also als RFID-Transponder mit integriertem Sensor oder integrierter Messschaltung, beispielsweise für eine Kapazitätsmessung, eine Widerstandsmessung, eine Strommessung oder eine Spannungsmessung.
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In der Ausführungsvariante mit den zwei Leiterelementen ist das RFID-Sensorsystem weiter bevorzugt derart ausgestaltet, dass bei aktiviertem RFID-Sensorsystem eine Kapazität, ein Widerstand oder eine Potentialdifferenz zwischen den zwei Leiterelementen gemessen wird, wobei hierfür beispielsweise zumindest auf eines der zwei Leiterelemente eine Spannung gegeben wird. In Abhängigkeit des Messergebnisses wird dann vorzugsweise das Transpondersignal verändert. Auf diese Weise werden dann zum Beispiel auch Manipulationsversuche erfasst, bei denen die zwei Leiterelemente nach erstmaliger Trennung der Steckverbindung im Bereich einer Beschädigung, also insbesondere im Sollbruchbereich, zusammengelötet wurden. Wie zuvor erläutert, ist eine einzelweise nachträgliche elektrische Verbindung nach einer erstmaligen Trennung insbesondere durch die enge Führung der beiden Leiterelemente zumindest erschwert.
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Davon unabhängig ist zumindest der Grundkörper mitsamt der Steckzunge und bevorzugt das gesamte Gehäuse des ersten Steckverbinders durch ein Gussteil, also ein Grussteil oder Spritzgussteil, ausgebildet. Das Modul ist dann weiter bevorzugt als Einlegeteil ausgebildet. Bilden mehrere, beispielsweise zwei, Gehäuseteile das Gehäuse aus, so weist bevorzugt eines der Gehäuseteile den Grundkörper und die Steckzunge auf. D. h., dass der Grundkörper und die Steckzunge bevorzugt Teil eines einzigen Gehäuseteils sind, welches typischerweise einteilig, einstückig und insbesondere monolithisch ausgestaltet ist. Dieser Gehäuseteil ist dann weiter bevorzugt als Gussteil, also als Gussteil oder Spritzgussteil, ausgebildet und üblicherweise ist in diesen Gehäuseteil das zuvor beschriebene Modul integriert, so dass das Modul vom Material des Gehäuseteils umhüllt ist.
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Weiter sind die beiden Steckverbinder derart ausgestaltet, dass die Steckzunge nach einer erstmaligen Ausbildung der Steckverbindung im oder am zweiten Steckverbinder verrastet ist. Hierzu weist die Steckzunge typischerweise zumindest ein Rastelement oder Schnappelement auf. Ein solches Rastelement oder Schnappelement ist dabei beispielsweise als Nase oder Vorsprung ausgebildet. Alternativ ist das Rastelement als Vertiefung, Aussparung oder als Durchbruch, also als Ausstanzung oder als Loch, ausgebildet.
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In vorteilhafter Weiterbildung sind die beiden Steckverbinder derart ausgestaltet, dass im Zuge der erstmaligen Trennung der Steckverbindung die Steckzunge vom Grundkörper des ersten Steckverbinders abgerissen wird. Zu diesem Zweck ist im Sollbruchbereich beispielsweise eine Perforierung ausgebildet. Alternativ oder ergänzend hierzu ist die Steckzunge im Sollbruchbereich über zwei Stege und insbesondere lediglich über zwei Stege mit dem Grundkörper des ersten Steckverbinders verbunden.
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Sind zwischen Grundkörper und Steckzunge die zwei zuvor genannten Stege ausgebildet und sind der Grundkörper und die Steckzunge zumindest über diese beiden Stege miteinander verbunden, so ist es weiter von Vorteil, wenn das zumindest eine Leiterelement über beide Stege geführt ist. Hierbei ist dann das zumindest eine Leiterelement typischerweise als Leiterschleife ausgebildet oder weist eine Leiterschleife auf.
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Sind die zuvor beschriebenen zwei Stege und darüber hinaus die zwei zuvor beschriebenen zwei Leiterelemente vorgesehen, so ist gemäß einer Ausführungsvariante jedes der zwei Leiterelemente über beide Stege geführt. Alternativ ist jedes der zwei Leiterelemente lediglich über einen der Stege geführt, wobei dann insbesondere eines der Leiterelemente über einen der Stege geführt ist und das andere Leiterelement über den anderen Steg geführt ist.
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Wie bereits zuvor dargelegt, ist der Transponder bevorzugt als passiver Transponder ausgebildet und insbesondere in diesem Fall ist dann weiter bevorzugt ein sogenanntes Lesegerät Teil der Vorrichtung. Das entsprechende Lesegerät ist dabei dann zweckdienlicherweise als RFID-Lesegerät ausgestaltet, wenn der Transponder als RFID-Transponder oder RFID-Sensorsystem ausgebildet ist.
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Weiter wird die erstmalige Trennung der Steckverbindung, so wie zuvor bereits erwähnt, bevorzugt messtechnisch erfasst. Daher weist die Vorrichtung vorzugsweise eine Auswerteeinheit auf zur Ermittlung des Vorliegens des getrennten Zustandes und insbesondere auch zur Ermittlung des Zeitpunktes oder Zeitfensters, zu dem bzw. in dem die erstmalige Trennung der Steckverbindung erfolgt oder erfolgt ist. In vorteilhafter Weiterbildung weist die Auswerteeinheit dabei einen Informations- und/oder Datenspeicher auf, in dem diese Informationen gespeichert werden, also zumindest das Vorliegen des getrennten Zustandes und in vorteilhafter Weiterbildung zudem der Zeitpunkt oder das Zeitfenster, zu dem oder in dem die erstmalige Trennung erfolgt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Informations- und/oder Datenspeicher um einen Permanentspeicher. Alternativ ist der Informations- und/oder Datenspeicher ein sogenannter Cloud-Speicher, d. h. ein virtualisierter Speicher, welcher über ein Netzwerk, beispielsweise über das Internet, verfügbar ist.
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Es wird an dieser Stelle klargestellt, dass die Auswerteeinheit hierbei nicht zwingend permanent im Betrieb sein muss. Erfolgt die erstmalige Trennung während die Auswerteeinheit gerade außer Betrieb ist, so wird die erstmalige Trennung ermittelt, sobald die Auswerteeinheit das nächste Mal in Betrieb ist.
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Alternativ oder ergänzend wird durch die Auswerteeinheit nicht nur das Vorliegen des getrennten Zustandes und/oder der Zeitpunkt oder das Zeitfenster, zu dem oder in dem die erstmalige Trennung erfolgt ist, ermittelt und/oder gespeichert, sondern eine mittels der Vorrichtung realisierte Funktion oder ein mittels der Vorrichtung realisierter Stromkreis stillgelegt, also beispielsweise ein realisierter Stromkreis mittels Schalter unterbrochen, wenn das Vorliegen des getrennten Zustandes ermittelt wird.
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Je nach Ausführungsvariante ist außerdem das zuvor beschriebenen Lesegerät, sofern vorgesehen, Teil der Auswerteeinheit oder nicht.
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Günstig ist weiterhin eine Ausführung, bei der die Vorrichtung ein Steuergerät, beispielsweise ein sogenanntes Motorsteuergerät, oder eine Verteilerbox aufweist, welches bzw. welche typischerweise Teil eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes ist, und bei der der zweite Steckverbinder Teil des Steuergerätes ist. Hierbei ist dann der zweite Steckverbinder zweckdienlicherweise als Buchse ausgebildet, welche üblicherweise außen an einem Gehäuse des Steuergeräts bzw. der Verteilerbox positioniert ist. Ist dann ein zuvor beschriebenes Lesegerät vorgesehen, so ist dieses bevorzugt Teil des Steuergerätes bzw. der Verteilerbox und zum Beispiel innerhalb des zuvor genannten Gehäuses angeordnet. Eine zuvor genannte Auswerteeinheit, sofern vorgesehen, ist je nach Anwendungsfall Teil des Steuergerätes bzw. der Verteilerbox oder nicht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in einer Mischdarstellung aus Draufsicht und Schnittdarstellung einen Teil eines ersten Steckverbinders einer Vorrichtung sowie
- 2 in einer Mischdarstellung aus Blockschaltbild und Schnittdarstellung ein Kraftfahrzeug mit der Vorrichtung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Eine nachfolgend exemplarisch beschriebene Vorrichtung 2 ist ausgebildet zur Erkennung einer erstmaligen Trennung einer Steckverbindung, hier einer elektrischen Steckverbindung, wobei die Steckverbindung bei der erstmaligen Trennung von einem verbundenen Zustand in einen getrennten Zustand überführt wird. Dabei ist die Vorrichtung 2 im Ausführungsbeispiel für die Verwendung in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs 4 ausgebildet und in einem Kraftfahrzeug 4 verbaut.
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Die Vorrichtung 2 und insbesondere die Steckverbindung weist hierbei zwei zueinander kompatible Steckverbinder 6, 8 auf, nämlich einen ersten Steckverbinder 6 und einen zweiten Steckverbinder 8. Dabei ist der erste Steckverbinder 6 im Ausführungsbeispiel als Stecker ausgebildet und der zweite Steckverbinder 8 als Buchse an einem Steuergerät 10, beispielsweise einem Motorsteuergerät, welches exemplarisch in einem Motorraum 12 beispielsweise im Bereich der Front des Kraftfahrzeugs 4 verbaut ist.
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Weiter weist der erste Steckverbinder 6 ein Gehäuse auf mit einem Grundkörper 14 und mit einer damit verbundenen Steckzunge 16, wobei zwischen dem Grundkörper 14 und der Steckzunge 16 ein Sollbruchbereich 18 ausgebildet ist.
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Grundkörper 14 und Steckzunge 16 sind unabhängig von der hier beschriebenen Ausführungsvariante bevorzugt Teil eines einteiligen, einstückigen und insbesondere monolithischen (Gehäuse-)Bauteils, welches je nach Ausführungsvariante einen Gehäuseteil oder das gesamte Gehäuse des ersten Steckverbinders 6 ausbildet. Hierbei ist jenes (Gehäuse-)Bauteil bevorzugt als Gussteil oder Spritzgussteil ausgebildet und besteht typischerweise aus einem Kunststoff.
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In 1 ist eine Ausführung des entsprechenden (Gehäuse-)Bauteils zumindest in Teilen in einer Mischdarstellung aus Draufsicht und Schnittdarstellung schematisch wiedergegeben. Aus dieser Darstellung ist eine vorteilhafte Ausgestaltung des Sollbruchbereich 18 zu entnehmen, bei der der Sollbruchbereich 18 durch zwei Stege 20 ausgebildet ist. Hierbei verbinden die zwei Stege 20 den Grundkörper 14 und die Steckzunge 16 miteinander.
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In das zuvor beschriebene (Gehäuse-)Bauteil integriert sind im Ausführungsbeispiel ein RFID-Transponder 22 zur Übermittlung eines Transpondersignals sowie zwei Leiterelemente 24. Die beiden Leiterelemente 24 sind dabei jeweils mit dem RFID-Transponder 22 verbunden und bilden zusammen mit dem RFID-Transponder 22 ein RFID-Modul aus. Das RFID-Modul ist dabei vom Material des (Gehäuse-)Bauteils umhüllt und hierdurch unter anderem wasserdicht eingeschlossen.
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Weiter sind die zwei Leiterelemente 24 im Ausführungsbeispiel jeweils als Leiterschlaufe oder Leiterschleife ausgebildet, wobei sich jede Leiterschleife vom Grundkörper 14 über die Stege 20 bis in die Steckzunge 16 erstreckt.
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Je nach Anwendungsfall ist jedes der Leiterelemente 24 durch einen Lackdraht ausgebildet mit einer Querschnittsfläche von beispielsweise 0,08 mm2. Zudem verlaufen die zwei Leiterelemente 24 im Ausführungsbeispiel gemäß 1 im Wesentlichen parallel zueinander oder nebeneinander her, also mit in etwa gleichbleibenden Abstand zueinander, wobei der Abstand typischerweise kleiner gleich etwa 0,1 mm ist. Alternativ sind die beiden Leiterelemente 24 beispielsweise als isolierte Leiter, also zum Beispiel als Lackdrähte, ausgebildet, welche aneinander anliegen und insbesondere miteinander verbunden, beispielsweise verklebt, sind.
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Alternativ sind die beiden Leiterelemente 24 beispielsweise als aufgedruckte metallische Leiter oder Leiterbahnen ausgebildet, die nach einem speziellen Verfahren aufgebracht werden, wie z. B. per Laserstrukturierung, Heißprägen, Maskenbelichtungsverfahren oder ähnliche Verfahren. Insbesondere eignen sich zur Herstellung eines zuvor beschriebenen (Gehäuse)-Bauteils mit integrierten Leiterelementen 24 sogenannte spritzgegossene Schaltungsträger, auch MID oder Molded Interconnect Devices, wo spritzgegossene Kunststoffbauteile, vorzugsweise in dreidimensionaler Ausgestaltung, mit metallischen Leiterbahnen versehen sind.
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Weiterhin weist die Vorrichtung 2 ein sogenanntes RFID-Lesegerät 26 auf. Mit dem RFID-Lesegerät 26 ist das Transpondersignal des RFID-Transponders 22 nach an sich bekanntem Prinzip auslesbar.
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Zudem weist die Vorrichtung 2 eine Auswerteeinheit 28 mit einem Informations- und/oder Datenspeicher 30 auf, welche im Ausführungsbeispiel gemäß 2 beispielsweise in einem Heckbereich 32 des Kraftfahrzeugs 4 angeordnet ist, also im Bereich des Hecks. Die Auswerteeinheit 28 ist dabei mit dem RFID-Lesegerät 26 verbunden und das RFID-Lesegerät 26 ist durch die Auswerteeinheit 28 steuerbar. In einer weiteren Ausführungsform, die in den Figuren nicht näher dargestellt ist, ist die Auswerteeinheit 28 samt Informations- und/oder Datenspeicher 30 im Steuergerät 10 integriert.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinheit 28 weiter derart eingerichtet, dass diese das RFID-Lesegerät 26 bei jeder Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs 4, also beispielsweise bei jedem Starten des Motors des Kraftfahrzeugs 4, ansteuert, so dass das RFID-Lesegerät 26 den RFID-Transponder 22 ausliest und das ausgelesene Transpondersignal an die Auswerteeinheit 28 weiterleitet.
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Der zuvor beschriebene erste Steckverbinder 6 wird nun zur erstmaligen Ausbildung der Steckverbindung mit dem zweiten Steckverbinder 8 verbunden. D. h., dass der als Stecker ausgebildete erste Steckverbinder 6 in die vom zweiten Steckverbinder 8 ausgebildete Buchse am Steuergerät 10 eingesteckt wird. Das Resultat dieses Vorgangs ist in 2 schematisch dargestellt. Hier ist die Steckverbindung erstmalig ausgebildet. Die Situation ist dabei stark vereinfacht dargestellt, wobei unter anderem die Buchse lediglich angedeutet ist. So sind zum Beispiel die Gegenkontakte der Buchse zu den als Kontaktstifte 34 ausgebildeten Kontakten des ersten Steckverbinder 6 nicht mit abgebildet.
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Dargestellt ist dagegen, zumindest schematisch, die Steckzunge 16, welche bei erstmalig ausgebildeter Steckverbindung in die Buchse eingesteckt und in der Buchse verrastet ist. Die Ansicht der Steckzunge 16 ist hierbei eine im Vergleich zur Darstellung gemäß 1 um 90° gedrehte Ansicht. D. h., dass 1 eine Art Draufsicht auf den ersten Steckverbinder 6 wiedergibt, wohingegen 2 eine Art Seitenansicht wiedergibt. 2 soll dabei verdeutlichen, dass bei erstmaliger Ausbildung der Steckverbindung eine Rastverbindung oder Schnappverbindung zwischen dem ersten Steckverbinder 6 und dem zweiten Steckverbinder 8 über eine Rastnase 38 ausgebildet ist.
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Hierfür weisen der erste Steckverbinder 6 und der zweite Steckverbinder 8 zueinander kompatible Rastelemente auf, wobei im Ausführungsbeispiel der erste Steckverbinder 6 als Rastelement einen Durchbruch 36 in der Steckzuge 16 aufweist und wobei der zweite Steckverbinder 8 als Rastelement die Rastnase 38 aufweist. Die Rastnase 38 ist dabei zum Beispiel an einer Gehäusewandung 40 des zweiten Steckverbinders 8 ausgebildet. Bei erstmalig ausgebildeter Steckverbindung und somit bei ausgebildeter Rastverbindung durchsetzt die Rastnase 38 des zweiten Steckverbinders 8 den Durchbruch 36 des ersten Steckverbinders 6, was in 2 durch eine teilweise Schnittdarstellung angedeutet ist.
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Um eine erstmalige Ausbildung der Steckverbindung und eine Ausbildung der Rastverbindung zu erleichtern, ist die Steckzunge 16 typischerweise in einem gewissen Maße biegsam oder biegeflexibel ausgebildet, so dass sich das Freiende der Steckzunge 16 bei der Einführung des ersten Steckverbinder 6 bezogen auf die Darstellung gemäß 2 ein Stück weit nach unten auslenken lässt. In einigen Fällen weist ergänzend auch die Gehäusewandung 40 des zweiten Steckverbinders 8, an dem das kompatible Rastelement, also hier die Rastnase 38, positioniert ist, eine gewisse Biegeflexibilität auf, so dass sich ein Freiende der Gehäusewandung 40 bezogen auf die Darstellung gemäß 2 ein Stück weit nach oben auslenken lässt. Alternativ oder ergänzend hierzu weist die Rastnase 38 eine uneinheitliche Höhe oder Ausdehnung quer zur Verbindungsrichtung der Steckverbindung auf. D. h., dass die Rastnase 38 beispielsweise im Querschnitt gesehen eine Rampenform aufweist. Dies ist in 2 nicht dargestellt. Alternativ ist das Rastelement, also hier die Rastnase 38, federnd gelagert, wie beispielsweise durch eine mechanische Feder oder durch eine federnde, also biegefähige, Ausgestaltung, der Gehäusewandung 40.
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Aufgrund der nach erstmaliger Ausbildung der Steckverbindung ausgebildeten Rastverbindung oder Schnappverbindung wird die Steckzunge 16 bei erstmaliger Trennung der Steckverbindung vom Grundköper 14 abgerissen und hierdurch werden die zwei Leiterelemente 24 durchtrennt. Das heißt, dass die Vorrichtung 2 derart ausgestaltet ist, dass im Zuge der erstmaligen Trennung der Steckverbindung, bei der die zwei zueinander kompatiblen Steckverbinder 6, 8 typischerweise auch räumlich voneinander getrennt werden, die Leiterelemente 24 mechanisch beschädigt werden. Hierdurch wird dann das Transpondersignal des RFID-Transponders 22 verändert und diese Veränderung wird als Indiz für die erstmalige Trennung der Steckverbindung von der Auswerteeinheit 28 erfasst und im Informations- und/oder Datenspeicher 30 abgespeichert.
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Im einfachsten Fall ist die Veränderung des Transpondersignals dabei dergestalt, dass eine Übermittelung des Transpondersignals durch den RFID-Transponder 22 nicht mehr stattfindet, auch wenn eine Übermittelung des Transpondersignals durch das RFID-Lesegerät 26 angefragt oder angeregt wird. Alternativ wird durch die Veränderung und insbesondere durch die Beschädigung der Leiterelemente 24 das Transpondersignal derart verändert, dass eine im Transpondersignal enthaltene Information verändert ist.
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Davon unabhängig wird die Veränderung des Transpondersignals und somit die erstmalige Trennung der Steckverbindung durch die Auswerteeinheit 28 messtechnisch erfasst, beispielsweise indem das RFID-Lesegerät 26 das Ausbleiben der Übermittelung des Transpondersignals an die Auswerteeinheit 28 meldet und indem die Auswerteeinheit 28 diese Meldung oder eine Information hierzu abspeichert. Alternativ wird zum Beispiel die im veränderten Transpondersignal enthaltene veränderte Information gespeichert.
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Bevorzugt wird alternativ oder zusätzlich der Zeitpunkt oder ein Zeitrahmen durch die Auswerteeinheit 28 ermittelt und abgespeichert, zu dem die erstmalige Trennung erfolgt oder erfolgt ist.
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Es wird an dieser Stelle klargestellt, dass die Auswerteeinheit 28 hierzu nicht zwingend permanent im Betrieb sein muss. Erfolgt die erstmalige Trennung während die Auswerteeinheit 28 gerade außer Betrieb ist, so wird die erstmalige Trennung ermittelt, sobald die Auswerteeinheit 28 das nächste Mal in Betrieb ist. Ebenso muss nicht zwingend im Sekundentakt das Transpondersignal abgefragt werden. Es genügt in vielen Anwendungsfällen, wenn das RFID-Lesegerät 26 beispielsweise bei jeder Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs 4, also beispielsweise bei jedem Starten des Motors des Kraftfahrzeugs 4, ansteuert wird und infolgedessen das Transpondersignal abfragt.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Vorrichtung
- 4
- Kraftfahrzeug
- 6
- erster Steckverbinder (Stecker)
- 8
- zweiter Steckverbinder (Buchse)
- 10
- Steuergerät
- 12
- Motorraum
- 14
- Grundkörper
- 16
- Steckzunge
- 18
- Sollbruchbereich
- 20
- Steg
- 22
- RFID-Transponder
- 24
- Leiterelement
- 26
- RFID-Lesegerät
- 28
- Auswerteeinheit
- 30
- Informations- und/oder Datenspeicher
- 32
- Heckbereich
- 34
- Kontaktstift
- 36
- Durchbruch
- 38
- Rastnase
- 40
- Gehäusewandung
