EP2338210A1 - Elektromechanisches verbindungssystem - Google Patents

Elektromechanisches verbindungssystem

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Publication number
EP2338210A1
EP2338210A1 EP09783946A EP09783946A EP2338210A1 EP 2338210 A1 EP2338210 A1 EP 2338210A1 EP 09783946 A EP09783946 A EP 09783946A EP 09783946 A EP09783946 A EP 09783946A EP 2338210 A1 EP2338210 A1 EP 2338210A1
Authority
EP
European Patent Office
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short
magnet
connection system
magnetic
circuit
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Application number
EP09783946A
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English (en)
French (fr)
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EP2338210B1 (de
Inventor
Axel Botsch
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2338210A1 publication Critical patent/EP2338210A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2338210B1 publication Critical patent/EP2338210B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/70—Structural association with built-in electrical component with built-in switch
    • H01R13/703—Structural association with built-in electrical component with built-in switch operated by engagement or disengagement of coupling parts, e.g. dual-continuity coupling part
    • H01R13/7036—Structural association with built-in electrical component with built-in switch operated by engagement or disengagement of coupling parts, e.g. dual-continuity coupling part the switch being in series with coupling part, e.g. dead coupling, explosion proof coupling
    • H01R13/7037—Structural association with built-in electrical component with built-in switch operated by engagement or disengagement of coupling parts, e.g. dual-continuity coupling part the switch being in series with coupling part, e.g. dead coupling, explosion proof coupling making use of a magnetically operated switch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H36/00—Switches actuated by change of magnetic field or of electric field, e.g. by change of relative position of magnet and switch, by shielding
    • H01H36/0006—Permanent magnet actuating reed switches
    • H01H36/0013—Permanent magnet actuating reed switches characterised by the co-operation between reed switch and permanent magnet; Magnetic circuits
    • H01H36/0026—Permanent magnet actuating reed switches characterised by the co-operation between reed switch and permanent magnet; Magnetic circuits comprising a biasing, helping or polarising magnet

Definitions

  • the invention relates to an electromechanical connection system with a power supply via a power supply contacts connectable to a power supply, which is provided with arranged on a magnet slide switching magnet and having a release magnets and electrically connectable with a consumer current collection device by which the solenoids from a rest position against a retention force in a Working position can be brought, the switching magnets work together by a special magnetic encoding of the magnetic poles with the arranged in the current pickup trip magnets to realize certain magnetic fields for the switching operation, wherein in the power supply device at least one securing part with a securing magnet, which cooperates with a short-circuit line is arranged wherein the securing magnet at a retention of the magnetic carriage in the current state with removed Stromab fortuneeinrichtu ng is returned by a retaining magnet or by a ferromagnetic retaining member in the rest position, with a desired short circuit is effected.
  • a connection system of the type mentioned in the introduction is known from EP 0 922 315 B1.
  • a securing part was provided for the electromechanical connection between a switching device or a power supply device and a power take-off device connectable with it, has been ensured by the fact that even in extreme situations in which it is z. B. to a gluing of the magnetic carriage comes in the current-connected position, which means that is applied to the exposed contact elements current and voltage, yet a power interruption occurs to the contact elements to avoid electrical accidents.
  • a securing device with a securing part in the form of a securing magnet in the switching device or power supply device is arranged such that at a non-return of the magnetic carriage in its rest position in which the contact elements are then de-energized, by the sole return of the securing magnet in the rest position a deliberate short - conclusion is effected.
  • the securing magnet is moved helically with a rotation in the direction of the rest position to cause the short circuit in this twisted position.
  • the present invention has for its object to improve the previously known electrical connection device or the connection system even further, in particular so that in spite of continued safe operation of the structural design is simplified.
  • a nonconductive short-circuit part is now used, which limits the way of the securing magnet during normal operation and releases a further path of the securing magnet only when the magnet carriage does not return to its rest position, at the end of which a short-circuit connection is established.
  • the movable short-circuit part can thus occupy different positions and in such a way that z. B. with a corresponding positioning of the short circuit part a complete
  • the return path of the securing magnet is prevented by a locking or blocking position when the magnet carriage is in the normal position when it is in the normal position. However, this lock is released when not returning the magnetic carriage or is then no longer available. In this case, the further path of the securing magnet is no longer blocked and he can then produce a desired connection to a short-circuit line in its end position.
  • a locking device connected to the magnetic carriage limits the displacement of the short-circuiting part.
  • the magnetic carriage, on which the contact elements and the solenoids are arranged, in addition to its switching function additionally receives a short-circuit function in such a way that in normal operation by the blocking position for the short-circuit part and the return path of the securing magnet is limited and this distance is held to the short-circuit line parts.
  • both the way of the short-circuit part and the return path of the securing magnet is not limited and the desired short circuit is made by a connection with the Kurz practitioner effets say.
  • the locking device can be configured in various ways. It is only necessary that it is designed such that it is ineffective in normal function of the magnetic carriage and only at a non-return of the magnetic carriage -A -
  • the locking device can be provided with at least one rocker arm, which serves as a stop for the short-circuiting part and thus also for the securing magnet and which can be actuated by the magnetic carriage.
  • connection to the short-circuit line parts can be made by the securing magnet itself, which bridges a distance between the two line parts accordingly or advantageously as a simple structural configuration by a surrounding the securing magnet electrically conductive sleeve, for. B. brass.
  • the short-circuit part has a bolt or a pin which is axially displaceable in a hole or opening in the magnetic carriage.
  • the invention is not only for higher voltages above 50 volts for safety of great advantage, but also for Cases in which there is a lower voltage than a BerstoffSpannung, but where very high currents flow. This applies z. B. for connector during charging, such. B. Charging electric cars, hybrid batteries and similar devices and devices.
  • FIG. 1 shows the connection system according to the invention with a longitudinal section through a power supply device and a power take-off device in stage 1.
  • FIG. 2 shows the connection system shown in FIG. 1 with current removal device approaching the power supply device in stage 2;
  • step 3 shows the power take-off device shortly before the placed on the power supply device state in step 3;
  • FIG. 5 shows a short-circuit position of the connection system via a securing magnet when the magnetic carriage is not returned to the rest position according to FIG. 1;
  • Fig. 6 is a section along the line VI-VI of Fig. 5 in the
  • Short circuit position at a current removal device removing from the power supply 7 shows a plan view of the end face of the current collection device from the direction of arrow A according to FIG. 1 (in an enlarged view);
  • Fig. 8 is a detail view of the magnetic carriage with the
  • Fig. 9 is a plan view of the securing device
  • the electromechanical connection system consists of a power supply device 1, which acts as a switching device, and a power take-off device 2, which is connected to an electrical consumer or customer.
  • a power supply device 1 which acts as a switching device
  • a power take-off device 2 which is connected to an electrical consumer or customer.
  • the respective load connected to the power take-off device 2 is correspondingly supplied with power.
  • the power supply device 1 power supply lines 3, 4 which are not shown in detail leads with contact members 7, 8 (see Fig. 1-5) are connectable, on the inside of a housing wall 5, the turned to the power take-off device 2 is, a housing 6 of the power supply device 1 are arranged.
  • the magnet carriage 9 is provided with contact elements 12, 13, which are connected via connecting lines with contact points 10, 11 on the magnetic carriage 9.
  • the contact points 10, 11 are in mirror image or in alignment with the arranged in the housing wall 5 on the inside of the contact members 7, the eighth
  • the magnet slide 9 has a central bore 19, inside which a safety magnet 20 and a non-conductive short-circuit part 21, for. B. plastic, are displaceable in the axial direction.
  • the short-circuiting part 21 is formed in the form of a pin or pin in a cylindrical shape with a head part 21 a of larger diameter.
  • a sleeve 22 is disposed of a ferromagnetic material, so that the securing magnet 20 can be attracted by the short-circuiting part 21.
  • the short-circuit part 21 is located behind the securing magnet 20 in the bore 19 on the side remote from the current-collecting device 2.
  • An intermediate wall in the power supply device 1 forms a fixed holding plate 23 as a stop or for the abutment for the magnetic slide 9.
  • the holding plate 23 may consist of a ferromagnetic material or a magnet.
  • a ferromagnetic plate or a plurality of ferromagnetic parts may be arranged on the holding plate 23. Due to this configuration results in a retainer or retaining member for the magnetic slide 9 in the idle state, ie when not attached current collection device 2, the magnetic slide 9 is attracted to the support plate 23 by magnetic forces and rests on her.
  • the axial bore 19 also extends through the retaining plate 23.
  • a grounding line 26 is arranged in addition to the two contact elements 15, 16 on the outside of the peripheral wall nor a grounding line 26 is arranged.
  • the grounding line 26 may extend over the entire circumference, or even over only one part, as shown in FIG. 7 (see lateral flats in the protrusion).
  • the grounding line 26 is connected in a manner not shown with a grounding lead 44 (see Fig. 6 and 7).
  • Encoded switching magnets 27a, 27b and 28a, 28b are arranged in or on the magnetic slide 9 (see FIGS. 7 and 9).
  • the magnetic coding results from the assignment of the respective poles, for example four trigger magnets 27a, 27b and 28a, 28b shown in the exemplary embodiment, where, for example, the trigger magnets 27a and 27b each have a south pole on the side of the current collector 2 side and the release magnets 28a and 28b each have a north pole, so that a magnetic effect only arises when oppositely magnetically encoded trigger magnets 29a, 29b and 30a, 30b are approached with opposite poles in the current collection device 2 of the power supply device.
  • the trigger magnets 29a and 30a are shown in dashed lines only in FIG.
  • the switching magnets and the tripping magnets are thus mirror images of each other to be arranged, with opposite poles must be polarized in opposite directions.
  • the power take-off device 2 is provided with contact pins 31, 32 whose diameters are matched to the diameters of the surface contact elements 15, 16.
  • the power supply device 1 facing front end face 33 is provided with a circular recess 34 whose diameter is adapted to the diameter of the projection 14.
  • the magnetic forces are to be chosen so that the attractive forces of the trigger magnets 29a, 29b, 30a, 30b for the solenoids 27a, 27b, 28a, 28b are greater than the retaining force by the ferromagnetic plate 23 or a patch on the plate ferromagnetic plate or parts ,
  • a counter-magnet 35 is provided in the current-collecting device 2 in alignment with the securing magnet 20 in the current-collecting device 2 and thus likewise arranged in an axial bore.
  • the counter-magnet 35 is arranged fixedly in the current-collecting device 2.
  • grounding ring segments 36 which cooperate with the grounding ring segments 26 of the projection 14.
  • the grounding ring segments 36 are connected in a manner not shown with a grounding line 37, which leads to a consumer.
  • the contact pins 31 and 32 of the power take-off device 2 can be fully and securely connected to the contact elements 15 and 16, they should protrude slightly with their front parts on the rear wall of the recess 34 and preferably be resiliently or elastically mounted in the current collection device 2.
  • FIG. 8 shows the securing device with the short-circuit part 21 as a securing part and the securing magnet 20.
  • FIG. 8 also shows four circle segments 43 which are arranged on the holding plate 23 and which provide a guide for the magnetic slide 9 represent.
  • the magnet carriage 9 has at its lateral ends a rounding 45, over which the magnet carriage 9 is guided during its axial movement through the guide 43.
  • the rounded portions also serve to press on a return of the magnetic carriage 9 in the rest position on the rear ends 39 and 40 of the rocker arm 25, so that with their front and inner extensions 25 a not down or from the front housing wall 5 can be swung away.
  • FIG. 8 also shows the two short-circuit line parts 41a and 41b.
  • FIGS. 9 and 10 show in a separate representation the securing device together with the holding plate 23.
  • FIG. 9 as an embodiment for a ferromagnetic retainer part or retaining parts for cooperation with the switching magnets 27a, 27b, 28a, 28b in their rest position, four ferromagnetic retaining parts 38 can be seen, which are arranged on the retaining plate 23.
  • the ferromagnetic retaining parts 38 are designed in the form of screws or are provided with screws which are screwed into corresponding threaded bores in the retaining plate 23. By a corresponding adjustment of the screws can be in this way the magnetic attraction for the solenoids 27a, 27b, 28a, 28b set exactly to achieve a perfect function. By the distance of the retaining parts 38 to the Switching magnets 27a, 27b in the magnetic slide 9, the retraction force or the retraction / switching point time is set.
  • the two rocker arms 25 are held in their ability to move both in the figure 1 and the figure 2 in a locked position, because the magnetic carriage 9 each on the rear ends 39, 40 of the rocker arm 25, which are remote from the extensions 25 a, by its magnetic contact on the holding plate 23 presses. In this way, the extensions 25a form stops for the short-circuit part 21 and thus a blocking of the displaceability in a direction farther away from the current-collecting device 2.
  • the magnet slide 9 also lifts as the current removal device 2 approaches the power supply device 1, wherein it subsequently contacts the current supply device 2 with the contact points 10 and 11 when the current removal device 2 is placed on the current supply device 2 contacted. In this way, this results in the contact elements 12 and 13 and the contact elements 15 and 16 an electrical connection with the contact pins 31 and 32 and thus a power connection to the current collection device 2 for a consumer.
  • the securing magnet 20 is in contact with the countermagnet 35 and the magnet carrier 9 rests on the inside of the housing wall 5.
  • the rocker arms 25 and also the short-circuit part 21 are freely movable in this situation, but their respective position is insignificant.
  • the magnetic carriage 9 thus returns to a state as shown in FIG. On its return, however, it presses on the rear ends 39 and 40 of the rocker arm 25, whereby they are pivoted with their extensions 25 a in the direction of the housing wall 5. As a result of this pivoting movement, the extensions return to a position as shown in FIG. 1 and thus form stops for limiting the travel of the short-circuit part 21.
  • a short-circuit line 41 with short-circuit line parts 41a and 41b can be seen, which are connected to power supply contacts in the power supply device 1.
  • the short-circuit conducting parts 41a and 41b end in the holding plate 23 adjacent to the front end of the head part 21a of the short-circuiting part 21.
  • the securing magnet 20 is deeper than normal due to the lack of a travel restriction Thus, it comes in contact with the ends of the KurzMAN Obersmaschine 41 a and 41 b, which bridging and thus a short-circuit connection is made.
  • This short-circuit connection can be made either directly through the lower or rear end face of the securing magnet 20 in its outer region or by an electrically conductive sleeve 42 which surrounds the securing magnet 20.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

Ein elektromechanisches Verbindungssystem ist mit einer über Stromzuführungskontakte mit einer Stromquelle verbindbaren Stromzufuhreinrichtung versehen. Die Stromzufuhreinrichtung ist mit auf einem Magnetschlitten angeordneten Schaltmagneten versehen. Eine Auslösemagnete aufweisende und mit einem Verbraucher elektrisch verbindbaren Stromabnahmeeinrichtung ist mit der Stromzufuhreinrichtung verbindbar. Ein Sicherungsmagnet wird bei einem Verbleiben des Magnetschlittens im stromgeschalteten Zustand auch bei abgenommener Stromabnahmeeinrichtung durch einen Rückhaltemagneten oder durch ein ferromagnetisches Rückhalteteil in die Ruhestellung zurückgeführt, wobei ein gewollter Kurzschluss bewirkt wird. Ein nichtleitendes Kurzschlussteil, das in der Stromzufuhreinrichtung verschiebbar zwischen zwei Kurzschlussleitungsteilen angeordnet ist, hält den Sicherungsmagneten bei Normalfunktion auf Abstand zu der Kurzschlussleitung und bei einer Nichtrückkehr des Magnetschlittens bei abgenommener Stromabnahmeeinrichtung bewirkt er eine Verbindung zwischen den Kurzschlussleitungsteilen.

Description

Elektromechanisches Verbindungssvstem
Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches VerbindungsSystem mit einer über Stromzuführungskontakte mit einer Stromquelle verbindbaren Stromzufuhreinrichtung, die mit auf einem Magnetschlitten angeordneten Schaltmagneten versehen ist und mit einer Auslösemagnete aufweisenden und mit einem Verbraucher elektrisch verbindbaren Stromabnahmeeinrichtung, durch die die Schaltmagnete von einer Ruhelage entgegen einer Rückhaltekraft in eine Arbeitslage bringbar sind, wobei die Schaltmagnete durch eine spezielle magnetische Codierung der Magnetpole mit den in der Stromabnahmeeinrichtung angeordneten Auslösemagneten zur Realisierung bestimmter Magnetfelder für den Schaltvorgang zusammenarbeiten, wobei in der Stromzufuhreinrichtung wenigstens ein Sicherungsteil mit einem Sicherungsmagneten, der mit einer Kurzschlussleitung zusammenwirkt, angeordnet ist, wobei der Sicherungsmagnet bei einem Verbleiben des Magnetschlittens im stromgeschalteten Zustand bei abgenommener Stromabnahmeeinrichtung durch einen Rückhaltemagneten oder durch ein ferromagnetisches Rückhalteteil in die Ruhestellung zurückgeführt wird, wobei ein gewollter Kurzschluss bewirkt wird.
Ein Verbindungssystem der eingangs erwähnten Art ist aus der EP 0 922 315 Bl bekannt. Bei der vorbekannten Vorrichtung wurde für die elektromechanische Verbindung zwischen einer Schalteinrichtung bzw. einer Stromzufuhreinrichtung und einer damit verbindbaren Stromabnahmeeinrichtung ein Sicherungsteil vorgesehen, durch das sichergestellt worden ist, dass auch in Extremsituationen, bei denen es z. B. zu einem Verkleben des Magnetschlittens in der stromgeschalteten Lage kommt, was bedeutet, dass an den frei liegenden Kontaktelementen Strom und Spannung anliegt, trotzdem eine Stromunterbrechung zu den Kontaktelementen eintritt, um elektrische Unfälle zu vermeiden. Hierzu ist eine Sicherungseinrichtung mit einem Sicherungsteil in Form eines Sicherungsmagneten in der Schalteinrichtung bzw. Stromzufuhreinrichtung derart angeordnet, dass bei einer Nichtrückkehr des Magnetschlittens in seine Ruhestellung, in der die Kontaktelemente dann stromlos sind, durch die alleinige Rückkehr des Sicherungsmagneten in die Ruhestellung einen gewollten Kurz- schluss bewirkt wird. Dabei wird der Sicherungsmagnet mit einer Verdrehung wendeiförmig in Richtung auf die Ruhestellung bewegt, um in dieser verdrehten Stellung den Kurzschluss zu bewirken.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbekannte elektrische Verbindungsvorrichtung bzw. das Verbindungssystem noch weiter zu verbessern, insbesondere damit bei der trotz weiterhin sicherer Funktionsweise der konstruktive Aufbau vereinfacht ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß wird nunmehr ein nichtleitendes Kurzschlussteil verwendet, das bei normaler Funktionsweise den Weg des Sicherungsmagneten begrenzt und nur bei einer Nichtrückkehr des Magnetschlittens in seine Ruhestellung einen weiteren Weg des Sicherungsmagneten freigibt, an dessen Wegende dann eine Kurzschlussverbindung hergestellt wird.
Das verschiebbare Kurzschlussteil kann somit unterschiedliche Positionen einnehmen und zwar derart, dass z. B. mit einer entsprechenden Positionierung des Kurzschlussteiles ein vollständi- ger Rückweg des Sicherungsmagneten durch eine Verriegelung bzw. Sperrlage verhindert wird, wenn sich der Magnetschlitten bei korrekter Funktionsweise in Ruhestellung befindet. Diese Verriegelung wird jedoch bei Nichtrückkehr des Magnetschlittens gelöst bzw. ist dann nicht mehr vorhanden. In diesem Falle ist der weitere Weg des Sicherungsmagneten nicht mehr blockiert und er kann dann in seiner Endstellung eine gewollte Verbindung zu einer Kurzschlussleitung herstellen.
In einer sehr vorteilhaften Ausbildung der Sicherungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass eine mit dem Magnetschlitten verbundene Sperreinrichtung den Verschiebeweg des Kurzschlussteils begrenzt .
In diesem Fall erhält der Magnetschlitten, auf dem die Kontaktelemente und die Schaltmagnete angeordnet sind, neben seiner Schaltfunktion zusätzlich noch eine Kurzschlussfunktion und zwar derart, dass bei einem Normalbetrieb durch die Sperrstellung für das Kurzschlussteil auch der Rückweg des Sicherungsmagneten begrenzt wird und dieser damit auf Abstand zu den Kurzschlussleitungsteilen gehalten wird.
Im Fall einer Nichtrückkehr des Magnetschlittens kann jedoch die Sperreinrichtung aufgrund des fehlenden Magnetschlittens nicht wirksam werden, womit sowohl der Weg des Kurzschlussteils als auch der Rückweg des Sicherungsmagneten nicht begrenzt wird und der gewollte Kurzschluss durch eine Verbindung mit den Kurzschlussleitungsteilen hergestellt wird.
Die Sperreinrichtung kann auf verschiedene Weise ausgestaltet sein. Es ist lediglich erforderlich, dass sie derart ausgestaltet ist, dass sie bei Normalfunktion des Magnetschlittens unwirksam ist und nur bei einer Nichtrückkehr des Magnetschlittens -A -
eine Entsperrung oder eine NichtSperrung für das Kurzschlussteil erzeugt .
In einfacher Weise kann die Sperreinrichtung mit wenigstens einem Kipphebel versehen sein, der als Anschlag für das Kurzschlussteil und damit auch für den Sicherungsmagneten dient und der von dem Magnetschlitten betätigbar ist.
Kehrt der Magnetschlitten in seine Ruhestellung zurück, so betätigt er den oder die Kipphebel, welche damit in eine Sperrstellung für eine Wegbegrenzung des Kurzschlussteils gebracht werden.
Die gewollte Verbindung zu den Kurzschlussleitungsteilen kann durch den Sicherungsmagneten selbst hergestellt werden, der einen Abstand zwischen den beiden Leitungsteilen entsprechend überbrückt oder in vorteilhafter Weise als einfache konstruktive Ausgestaltung auch durch eine den Sicherungsmagneten umgebende elektrisch leitende Hülse, z. B. aus Messing.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kurzschlussteil einen Bolzen oder einen Zapfen aufweist, der in einer Bohrung oder Durchbrechung in dem Magnetschlitten axial verschiebbar ist.
Auf diese Weise ist nur eine einfache lineare Verschiebung des Kurzschlussteils erforderlich. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Kurzschlussteil in einer Bohrung, die zentrisch ausgebildet ist, in dem Magnetschlitten verschiebbar ist, womit der Magnetschlitten gleichzeitig auch eine Führung für den Bolzen bewirkt.
Die Erfindung ist nicht nur für höhere Stromspannungen über 50 Volt aus Sicherheitsgründen von großem Vorteil, sondern auch für Fälle, in denen zwar eine niedere Spannung als eine BerührschutzSpannung vorhanden ist, aber wobei sehr hohe Ströme fließen. Dies gilt z. B. für Anschlussstecker bei Ladevorgängen, wie z. B. Laden von Elektroautos, Hybridbatterien und ähnlichen Vorrichtungen und Geräten.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1 das erfindungsgemäße Verbindungssystem mit einem Längsschnitt durch eine Stromzufuhreinrichtung und eine Stromabnahmeeinrichtung in Stufe 1;
Fig. 2 das in der Fig. 1 dargestellte Verbindungssystem mit sich an die Stromzufuhreinrichtung annähernden Stromabnahmeeinrichtung in Stufe 2;
Fig. 3 die Stromabnahmeeinrichtung kurz vor dem auf die Stromzufuhreinrichtung aufgesetzten Zustand in Stufe 3;
Fig. 4 die Stromzufuhreinrichtung mit aufgesetzter Stromabnahmeeinrichtung in Stufe 4;
Fig. 5 eine Kurzschlussposition des Verbindungssystems über einen Sicherungsmagneten bei Nichtrückkehr des Magnetschlittens in die Ruhestellung nach Fig. 1;
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5 in der
Kurzschlussposition bei einer sich von der Stromzuführung entfernenden Stromabnahmeeinrichtung; Fig. 7 eine Draufsicht auf die Stirnseite der Stromabnahmeein- richtung aus Pfeilrichtung A gemäß Fig. 1 (in vergrößerter Darstellung) ;
Fig. 8 eine Detaildarstellung des Magnetschlittens mit dem
Kurzschlussteil der Sicherungseinrichtung in 3D-Ansicht;
Fig. 9 eine Draufsicht auf die Sicherungseinrichtung;
Fig. 10 ein Schnitt nach der Linie X-X nach der Fig. 9.
Das elektromechanische Verbindungssystem, wie es nachfolgend erläutert wird, ist grundsätzlich von bekanntem Aufbau, weshalb nachfolgend nur auf die für die Erfindung wesentlichen Teile näher eingegangen wird. Zum allgemeinen Aufbau und zur Funktionsweise wird auf die EP 0 922 315 Bl und die EP 0 573 471 Bl verwiesen. Aus diesem Grund bilden diese beiden Schriften ebenfalls einen Offenbarungsgehalt für die vorliegende Anmeldung.
Das elektromechanische Verbindungssystem besteht aus einer Stromzufuhreinrichtung 1, die als Schalteinrichtung wirkt, und einer Stromabnahmeeinrichtung 2, die mit einem elektrischen Verbraucher bzw. Abnehmer verbunden ist. Sobald eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Stromzufuhreinrichtung 1 und der Stromabnahmeeinrichtung 2 geschaffen ist, wird der jeweilige mit der Stromabnahmeeinrichtung 2 verbundene Verbraucher entsprechend mit Strom versorgt. Hierzu weist die Stromzufuhreinrichtung 1 Stromzuleitungen 3, 4 auf (siehe Fig. 6 und 7), die über nicht näher dargestellte Zuleitungen mit Kontaktgliedern 7, 8 (siehe Fig. 1 - 5) verbindbar sind, die auf der Innenseite einer Gehäusewand 5, die zu der Stromabnahmeeinrichtung 2 gewandt ist, eines Gehäuses 6 der Stromzufuhreinrichtung 1 angeordnet sind.
Der Magnetschlitten 9 ist mit Kontaktelementen 12, 13 versehen, die über Verbindungsleitungen mit Kontaktstellen 10, 11 auf dem Magnetschlitten 9 verbunden sind. Die Kontaktstellen 10, 11 liegen spiegelbildlich bzw. fluchtend zu den in der Gehäusewand 5 auf dessen Innenseite angeordneten Kontaktgliedern 7, 8.
In einem Vorsprung 14 der Gehäusewand 5 sind Flächenkontaktele- mente 15, 16 auf ihrer der Stromabnahmeeinrichtung 2 zugewandten Außenseite vorgesehen. Befindet sich der Magnetschlitten 9 in seiner aktivierten Position, in der die Kontaktglieder 7, 8 an den Kontaktstellen 10, 11 anliegen (s. Fig. 4), dann liegen auch die Kontaktelemente 12, 13 innenseitig an den Flächenkontaktele- menten 15, 16 an, die auf diese Weise dann mit den Stromzuleitungen 3, 4 verbunden sind.
Der Magnetschlitten 9 weist eine zentrale Bohrung 19 auf, in deren Innerem ein Sicherungsmagnet 20 und ein nichtleitendes Kurzschlussteil 21, z. B. aus Kunststoff, in axialer Richtung verschiebbar sind.
Das Kurzschlussteil 21 ist in Form eines Bolzens oder Zapfens in zylindrischer Form ausgebildet mit einem Kopfteil 21a mit größerem Durchmesser. Um den Schaft des Bolzens 21 ist eine Hülse 22 aus einem ferromagnetischen Material angeordnet, damit der Sicherungsmagnet 20 von dem Kurzschlussteil 21 angezogen werden kann.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, befindet sich das Kurzschlussteil 21 hinter dem Sicherungsmagneten 20 in der Bohrung 19 auf der von der Stromabnahmeeinrichtung 2 abgewandten Seite. Eine Zwischenwand in der Stromzufuhreinrichtung 1 bildet eine feststehende Halteplatte 23 als Anschlag bzw. zur Anlage für den Magnetschlitten 9. Die Halteplatte 23 kann aus einem ferromagne- tischen Material bestehen oder einem Magneten. Alternativ können auch eine ferromagnetische Platte oder mehrere ferromagnetische Teile auf der Halteplatte 23 angeordnet sein. Aufgrund dieser Ausgestaltung ergibt sich eine Rückhalteeinrichtung oder Rückhalteteil für den Magnetschlitten 9 im Ruhezustand, d. h. bei nicht aufgesetzter Stromabnahmeeinrichtung 2, wird der Magnetschlitten 9 an die Halteplatte 23 durch Magnetkräfte angezogen und ruht auf ihr.
Wie aus den Figuren weiterhin ersichtlich ist, erstreckt sich die axiale Bohrung 19 auch durch die Halteplatte 23.
Über Achsen oder Drehzapfen 24 sind zwei sich gegenüberliegende Kipphebel 25 schwenkbar in der Halteplatte 23 angeordnet.
Auf den zu dem Kurzschlussteil 21 gerichteten Seiten der beiden Kipphebel 25 befinden sich Verlängerungen 25a, die als Anschläge für das Kurzschlussteil 21 dienen. In den Schnitten nach den Figuren 1 bis 5 ist nur eine Verlängerung 25a ersichtlich. In den Fig. 6 und 9 sind beide Kipphebel 25 mit ihren Verlängerungen 25a erkennbar.
In dem Vorsprung 14, der vorzugsweise kreisförmig ausgebildet ist, ist neben den beiden Kontaktelementen 15, 16 außenseitig an der Umfangswand noch eine Erdungsleitung 26 angeordnet. Die Erdungsleitung 26 kann sich über den ganzen Umfang erstrecken oder auch nur über einen Teil, wie in der Fig. 7 dargestellt (siehe seitliche Abflachungen in dem Vorsprung) . Die Erdungsleitung 26 ist in nicht näher dargestellter Weise mit einer Erdungszuleitung 44 verbunden (s. Fig. 6 und 7) .
In oder an dem Magnetschlitten 9 sind codierte Schaltmagnete 27a, 27b und 28a, 28b angeordnet (s. Fig. 7 und 9) . Die magnetische Codierung ergibt sich durch die Zuordnung der jeweiligen Pole, der beispielsweise im Ausführungsbeispiel dargestellten vier Auslösemagnete 27a, 27b und 28a, 28b, wobei beispielsweise die Auslösemagnete 27a und 27b jeweils einen Südpol auf der der Stromabnahmeeinrichtung 2 zugewandten Seite und die Auslösemagnete 28a und 28b jeweils einen Nordpol besitzen, so dass eine Magnetwirkung nur dann entsteht, wenn entgegengesetzt magnetisch codierte Auslösemagnete 29a, 29b und 30a, 30b mit entgegengesetzten Polen in der Stromabnahmeeinrichtung 2 der Stromzufuhreinrichtung angenähert werden.
Aus Übersichtlichkeitsgründen sind nur in der Fig. 1 die Auslösemagnete 29a und 30a gestrichelt dargestellt. Für die Funktionsweise sind somit die Schaltmagnete und die Auslösemagnete spiegelbildlich zu einander anzuordnen, wobei sich gegenüberliegende Pole jeweils entgegengesetzt polarisiert sein müssen.
Die Stromabnahmeeinrichtung 2 ist mit Kontaktstiften 31, 32 versehen, deren Durchmesser an die Durchmesser der Flächenkontakt- elemente 15, 16 angepasst sind.
Die der Stromzufuhreinrichtung 1 zugewandte vordere Stirnseite 33 ist mit einem kreisförmigen Rücksprung 34 versehen, dessen Durchmesser an den Durchmesser des Vorsprungs 14 angepasst ist. Auf diese Weise ergibt sich beim Verbinden der Stromabnahmeeinrichtung 2 mit der Stromzufuhreinrichtung 1 eine mechanische Grobführung neben einer anschließenden magnetischen Haltekraft der Verbindung zwischen der Stromzufuhreinrichtung 1 und der Stromabnahmeeinrichtung 2 durch die jeweils vier Schaltmagnete 27a, 27b, 28a, 28b und der Auslösemagnete 29a, 29b, 30a, 30b.
Die Magnetkräfte sind dabei so zu wählen, dass die Anziehungskräfte der Auslösemagnete 29a, 29b, 30a, 30b für die Schaltmagnete 27a, 27b, 28a, 28b größer sind als die Rückhaltekraft durch die ferromagnetische Halteplatte 23 oder eine auf die Halteplatte aufgesetzte ferromagnetische Platte oder Teile.
Als Gegenstück zu dem Sicherungsmagneten 20 ist mit dem Sicherungsmagneten 20 fluchtend in der Stromabnahmeeinrichtung 2 und damit ebenfalls in einer axialen Bohrung angeordnet ein Gegenmagnet 35 in der Stromabnahmeeinrichtung 2 vorgesehen. Der Gegenmagnet 35 ist im Unterschied zu dem Sicherungsmagneten 20 jedoch feststehend in der Stromabnahmeeinrichtung 2 angeordnet. An der Innenwand des Rücksprungs 34 befinden sich ebenfalls Erdungsringsegmente 36, die mit den Erdungsringsegmenten 26 des Vorsprungs 14 zusammenarbeiten. Die Erdungsringsegmente 36 sind auf nicht näher dargestellte Weise mit einer Erdungsleitung 37 verbunden, die zu einem Verbraucher führt.
Damit die Kontaktzapfen 31 und 32 der Stromabnahmeeinrichtung 2 vollflächig und sicher mit den Kontaktelementen 15 und 16 verbunden werden können, sollten diese mit ihren vorderen Teilen über die Rückwand des Rücksprungs 34 geringfügig vorragen und vorzugsweise federnd oder elastisch in der Stromabnahmeeinrichtung 2 gelagert sein.
Die 3D-Darstellung in der Fig. 8 zeigt die Sicherungseinrichtung mit dem Kurzschlussteil 21 als Sicherungsteil und dem Sicherungsmagneten 20. Aus der Fig. 8 sind weiterhin auch vier Kreissegmente 43 ersichtlich, die auf der Halteplatte 23 angeordnet sind und die eine Führung für den Magnetschlitten 9 darstellen. Der Magnetschlitten 9 weist hierzu jeweils an seinen seitlichen Enden eine Abrundung 45 auf, über die der Magnetschlitten 9 bei seiner axialen Bewegung durch die Führung 43 geführt ist. Gleichzeitig dienen die Abrundungen auch dazu, bei einer Rückkehr des Magnetschlittens 9 in die Ruhelage auf die hinteren Enden 39 und 40 der Kipphebel 25 zu drücken, damit diese mit ihren vorderen bzw. inneren Verlängerungen 25a nicht nach unten bzw. von der vorderen Gehäusewand 5 aus weggeschwenkt werden können. In der Fig. 8 sind auch die beiden Kurzschlussleitungsteile 41a und 41b ersichtlich.
Die Fig. 9 und 10 zeigen in einer separaten Darstellung die Sicherungseinrichtung zusammen mit der Halteplatte 23.
Aus der Fig. 9 ist weiterhin ersichtlich, dass die hinteren Enden 39 und 40 der Kipphebel 25 aus Gewichtsgründen jeweils lediglich in einer Gabelform ausgebildet sind. Auf die Gabeln drücken die Abrundungen 45 des Magnetschlittens 9.
Aus der Fig. 9 sind als eine Ausführungsform für ein ferromagne- tisches Rückhalteteil bzw. Rückhalteteile zum Zusammenwirken mit den Schaltmagneten 27a, 27b, 28a, 28b in ihrer Ruheposition vier ferromagnetische Rückhalteteile 38 ersichtlich, die auf der Halteplatte 23 angeordnet sind.
Aus der Fig. 9 ist weiterhin erkennbar, dass die ferromagneti- schen Rückhalteteile 38 in Form von Schrauben ausgebildet sind oder mit Schrauben versehen sind, die in entsprechenden Gewindebohrungen in der Halteplatte 23 eingeschraubt sind. Durch eine entsprechende Einstellung der Schrauben lässt sich auf diese Weise die magnetische Anziehungskraft für die Schaltmagnete 27a, 27b, 28a, 28b exakt einstellen, um eine einwandfreie Funktion zu erreichen. Durch den Abstand der Rückhalteteile 38 zu den Schaltmagneten 27a, 27b im Magnetschlitten 9 wird die Rückzugskraft bzw. der Rückzugs-/ Schaltpunktszeitpunkt eingestellt.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des elektromechanischen Verbindungssystems mit der Stromzufuhreinrichtung 1 und der Stromabnahmeeinrichtung 2 näher erläutert.
Ausgehend von der Figur 1, die den "Ruhezustand" darstellt, wobei keine elektrische Kontaktverbindung der Kontaktelemente 15 und 16 zu den Stromzuleitungen 3 und 4 besteht und einer Positionierung des Magnetschlittens 9 auf der Halteplatte 23 aufgrund magnetischer Anziehung wird gemäß Darstellung nach der Figur 2 die Stromabnahmeeinrichtung 2 an die Stromzufuhreinrichtung 1 angenähert. Wie ersichtlich, hebt als erstes Teil der Sicherungsmagnet 20 ab, der von den sich näherndem Gegenmagneten 35 angezogen wird. Damit kann sich auch das Kurzschlussteil 21 in axialer Richtung bewegen. Die beiden Kipphebel 25 sind in ihrer Bewegungsmöglichkeit sowohl in der Figur 1 als auch der Figur 2 in einer gesperrten Lage gehalten, weil der Magnetschlitten 9 jeweils auf die hinteren Enden 39, 40 der Kipphebel 25, die von den Verlängerungen 25a abgewandt sind, durch seine magnetische Anlage auf der Halteplatte 23 drückt. Auf diese Weise bilden die Verlängerungen 25a Anschläge für das Kurzschlussteil 21 und damit eine Sperrung der Verschiebbarkeit in eine Richtung weiter weg von der Stromabnahmeeinrichtung 2.
Wie aus der Figur 3 ersichtlich ist, hebt auch bei einer weiteren Annäherung der Stromabnahmeeinrichtung 2 an die Stromzufuhreinrichtung 1 der Magnetschlitten 9 ab, wobei er anschließend bei einem Aufsetzen der Stromabnahmeeinrichtung 2 auf die Stromzufuhreinrichtung 1 mit seinen Kontaktpunkten 10 und 11 die Kontaktglieder 7 und 8 kontaktiert. Auf diese Weise ergibt sich damit über die Kontaktelemente 12 und 13 und die Kontaktelemente 15 und 16 eine elektrische Verbindung mit den Kontaktzapfen 31 und 32 und damit eine Stromverbindung zu der Stromabnahmeeinrichtung 2 für einen Verbraucher.
Wie aus der Figur 3 und insbesondere aus der Figur 4 ersichtlich ist, befindet sich der Sicherungsmagnet 20 in Kontakt mit dem Gegenmagneten 35 und der Magnetschlitten 9 liegt auf der Innenseite der Gehäusewand 5 an. Die Kipphebel 25 und auch das Kurzschlussteil 21 sind in dieser Situation frei beweglich, wobei deren jeweilige Lage jedoch unbedeutend ist.
Wird die Stromabnahmeeinrichtung 2 wieder von der Stromzufuhreinrichtung 1 abgenommen, so fehlt aufgrund der Entfernung der Auslösemagnete 29a, 29b und 30a, 30b die Anziehungskraft für die Schaltmagnete 27a, 27b und 28a, 28b und sie "fallen zurück" auf die Halteplatte 23 bzw. werden von dieser magnetisch angezogen. Gleiches gilt für den Sicherungsmagneten 20. Bei dieser normalen Funktionsweise kehrt der Magnetschlitten 9 somit in einen Zustand zurück, wie in der Figur 1 dargestellt ist. Bei seiner Rückkehr drückt er jedoch jeweils auf die hinteren Enden 39 und 40 der Kipphebel 25, wodurch diese mit ihren Verlängerungen 25a in Richtung auf die Gehäusewand 5 geschwenkt werden. Durch diese Schwenkbewegung kehren die Verlängerungen in eine Position zurück wie in der Figur 1 dargestellt und bilden damit Anschläge zur Wegbegrenzung für das Kurzschlussteil 21.
Aus den Figuren 5 und 6 ist die Funktionsweise ersichtlich, die eintritt, wenn der Magnetschlitten 9 aus irgendwelchen Gründen trotz Abnahme der Stromabnahmeeinrichtung 2 in seiner oberen Position und damit in einer Position verbleibt, in der er an der Innenwand der Gehäusewand 5 anliegt, wodurch an den Kontaktelementen 15 und 16, die von außen zugänglich sind, weiterhin Strom anliegen würde. Wie aus den Figuren 5 und 6 ersichtlich ist, wird jedoch der Sicherungsmagnet 20 von der ferromagnetischen Hülse 22 des Kurzschlussteiles und beide Teile zusammen von der Halteplatte 23 oder der oder den auf der Halteplatte 23 angeordneten ferromag- netischen Teilen angezogen. Aufgrund des Fehlens des Magnetschlittens 9 bilden die Verlängerungen 25a jedoch keine Anschläge mehr zur Wegbegrenzung für das Kurzschlussteil 21 und den Sicherungsmagneten 20, da sie frei wegschwenken können und auch durch die Kraft des Sicherungsmagneten 20 weggeschwenkt werden. Dies bedeutet, der Sicherungsmagnet 20 kann in diesem Fall tiefer in die Bohrung 19 eintauchen, wie dies auch im Vergleich der Figuren 1 und 5 erkennbar ist.
In den Schnitten nach den Fig. 6 und 10 ist eine Kurzschlussleitung 41 mit Kurzschlussleitungsteilen 41a und 41b erkennbar, die mit Stromzufuhrkontakten in der Stromzufuhreinrichtung 1 in Verbindung stehen.
Wie aus den Fig. 6 und 10 ersichtlich ist, enden die Kurzschlussleitungsteile 41a und 41b in der Halteplatte 23 neben der Stirnseite des Kopfteiles 21a des Kurzschlussteils 21. Taucht der Sicherungsmagnet 20 entsprechend der Darstellung nach der Figur 5 aufgrund Fehlens einer Wegbegrenzung tiefer ein als normal, so kommt er in Kontakt mit den Enden der Kurzschlussleitungsteile 41a und 41b, womit eine Überbrückung und damit eine Kurzschlussverbindung hergestellt wird.
Diese Kurzschlussverbindung kann entweder direkt durch die untere bzw. hintere Stirnseite des Sicherungsmagneten 20 in dessen Außenbereich erfolgen oder durch eine elektrisch leitende Hülse 42, die den Sicherungsmagneten 20 umgibt.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromechanisches Verbindungssystem mit einer über Stromzuführungskontakte (3,4) mit einer Stromquelle verbindbaren Stromzufuhreinrichtung (1), die mit auf einem Magnetschlitten (9) angeordneten Schaltmagneten (27,28) versehen ist und mit einer Auslösemagnete (29,30) aufweisenden und mit einem Verbraucher elektrisch verbindbaren Stromabnahmeeinrichtung (2), durch die die Schaltmagnete (27,28) von einer Ruhelage entgegen einer Rückhaltekraft in eine Arbeitslage bringbar sind, wobei die Schaltmagnete (27,28) durch eine spezielle magnetische Codierung der Magnetpole mit den in der Stromabnahmeeinrichtung (2) angeordneten Auslösemagneten (29,30) zur Realisierung bestimmter Magnetfelder für den Schaltvorgang zusammenarbeiten, wobei in der Stromzufuhreinrichtung (1) wenigstens ein Sicherungsteil mit einem Sicherungsmagneten (20) , der mit einer Kurzschlussleitung (41) zusammenwirkt, angeordnet ist, wobei der Sicherungsmagnet (20) bei einem Verbleiben des Magnetschlittens (9) im stromgeschalteten Zustand bei abgenommener Stromabnahmeeinrichtung (2) durch einen Rückhaltemagneten oder ferromagnetische Rückhalteteile (23,38) in die Ruhestellung zurückgeführt wird, wobei ein gewollter Kurzschluss bewirkt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein nichtleitendes Kurzschlussteil (21) , das in der Stromzufuhreinrichtung (1) verschiebbar zwischen zwei Kurzschlussleitungsteilen (41a, 41b) angeordnet ist, den Sicherungsmagneten (20) bei Normalfunktion auf Abstand zu der Kurzschlussleitung (41) hält und bei einer Nichtrückkehr des Magnetschlittens (9) bei abgenommener Stromabnahmeeinrichtung (7) eine Verbindung zwischen den Kurzschlussleitungsteilen (41a, 41b) bewirkt.
2. Verbindungssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine mit den Magnetschütten (9) verbundene Sperreinrichtung (25) den Verschiebeweg des Kurzschlussteiles (21) begrenzt.
3. Verbindungssystem nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sperreinrichtung mit wenigstens einem Kipphebel (25) versehen ist, der von dem Magnetschlitten (9) betätigbar ist.
4. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sicherungsmagnet (20) mit einer elektrisch leitenden Hülse (42) versehen ist, über die die Verbindung der Kurzschlussleitungsteile (41a, 41b) erfolgt.
5. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kurzschlussteil (21) einen Bolzen aufweist, der in einer Bohrung (19) oder Durchbrechung in dem Magnetschlitten (9) axial verschiebbar ist.
6. Verbindungssystem nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bohrung als zentrische Bohrung (19) in dem Magnetschlitten (9) ausgebildet ist.
7. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die der Stromabnahmeeinrichtung (2) zugewandte Gehäusewand (5) der Stromzufuhreinrichtung (1) mit einem Vorsprung (14) versehen ist, in den ein Rücksprung (34) in einer Stirnwand (33) der Stromabnahmeeinrichtung (2) einpassbar ist.
8. Verbindungssystem nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Umfangswand des Vorsprungs (14) mit einem Erdungsring oder mit Erdungssegmenten (26) versehen ist, der bzw. die mit einem in der Innenwand des Rücksprungs (34) angeordneten Erdungsring oder Erdungssegmenten (36) zusammenwirkt.
9. Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die ferromagnetischen Rückhalteteile (38) in oder auf einer Halteplatte (23) angeordnet sind.
10. Verbindungssystem nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die ferromagnetischen Rückhalteteile (38) als Schrauben ausgebildet oder mit Schrauben versehen sind.
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