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Die
Erfindung betrifft ein Steckvorrichtungselement wie beispielsweise
eine (Kraft-)Steckdose mit einem Steckkragen. Ferner betrifft sie
ein Verfahren zur Verriegelung eines solchen Steckvorrichtungselementes.
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Elektrische
Steckvorrichtungselemente, wie sie beispielsweise der Norm DIN
EN 60309 zugrunde liegen, weisen einen kreiszylindrischen
bzw. hülsenförmigen Steckkragen auf, in dem eine
radial nach außen weisende Unverwechselbarkeitsnut ausgebildet
ist. Nachfolgend wird von dem in der Praxis üblichen Fall
ausgegangen, dass das Steckvorrichtungselement mit der Unverwechselbarkeitsnut
eine Steckdose (Kupplung) ist, in die ein komplementärer Stecker
eingesteckt werden kann. Eine am Stecker befindliche, radial nach
außen weisende Führungsnase muss dann beim Zusammenstecken
in der Unverwechselbarkeitsnut liegen, da Dose und Stecker nur so
zusammen passen. Auf diese Weise kann bei mehrpoligen Steckvorrichtungen
ein falsches, ”verdrehtes” Zusammenstecken verhindert
werden.
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Vor
diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Steckvorrichtungen
bereitzustellen, welche im zusammengesteckten Zustand gegen ein
ungewolltes Trennen gesichert werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Steckvorrichtungselement nach Anspruch 1
bzw. 21, durch eine Steckvorrichtung nach Anspruch 23, sowie durch
ein Verfahren nach Anspruch 24 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung umfasst das erfindungsgemäße
Steckvorrichtungselement, welches typischerweise eine Steckdose
oder Kupplung ist (aber im Prinzip auch ein Stecker sein kann),
neben den üblichen, elektrischen Bauteilen eines Steckvorrichtungselementes
(Kontakte, Leiteranschlüsse etc.) die folgenden Komponenten:
- a) Einen Steckkragen. Dieser ist typischerweise hülsenförmig
ausgebildet und umgibt schützend elektrische Bauteile.
- b) Einen Verriegelungsstift, der derart um eine körpereigene
Längsachse drehbar am Steckvorrichtungselement gelagert
ist, dass
- b1) in einer ”Schließposition” des
Verriegelungsstiftes ein Sperrabschnitt des Verriegelungsstiftes in
den Steckkragen eingreift (d. h. in den Innenraum des Steckkragens),
um das Passieren eines komplementären Steckvorrichtungselementes
zu blockieren,
- b2) oder alternativ in einer ”Öffnungsposition” des Verriegelungsstiftes
eine Ausnehmung des Verriegelungsstiftes in dem Steckkragen liegt
und Letzteren somit für die Passage eines komplementären
Steckvorrichtungselementes freigibt.
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Die
erwähnten ”komplementären” Steckvorrichtungselemente
weisen eine Nase oder dergleichen auf, die beim Steckvorgang den
vom Sperrabschnitt bzw. der Ausnehmung im Steckkragen eingenommenen
Raum durchqueren muss. Dann kann durch eine Drehung des Verriegelungsstiftes
um seine Längsachse der Steckkragen für das Passieren des
komplementären Steckvorrichtungselementes wahlweise blockiert
oder freigegeben werden. Insbesondere kann auf diese Weise verhindert
werden, dass ein eingestecktes komplementäres Steckvorrichtungselement
unbeabsichtigt oder unautorisiert abgezogen wird. Wenn der Verriegelungsstift
für den Wechsel zwischen Schließposition und Öffnungsposition
ausschließlich um seine Längsachse gedreht (und
nicht zusätzlich noch verschoben) werden muss, hat dies
den Vorteil, dass seine räumliche Lage im Wesentlichen
gleich bleibt. Bei einem rotationssymmetrisch um die Längsachse ausgebildeten Verriegelungsstift ändert
sich der vom Stift eingenommene Raum sogar überhaupt nicht.
Dies minimiert den Platzbedarf für den Verriegelungsstift
und ermöglicht andererseits eine robuste, stabile Lagerung
im Gehäuse des Steckvorrichtungselementes.
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Die
Längsachse des Verriegelungsstiftes verläuft vorzugsweise
durch den Innenraum des Steckkragens oder berührt diesen
zumindest. Auf diese Weise wird eine möglichst kompakte
Bauweise erreicht.
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Des
Weiteren verläuft die Längsachse des Verriegelungsstiftes
vorzugsweise quer (d. h. nicht parallel) zur Steckrichtung des Steckvorrichtungselementes.
In diesem Zusammenhang wird unter der ”Steckrichtung” diejenige
Richtung verstanden, in die ein komplementäres Steckvorrichtungselement
bewegt wird, wenn es in den Steckkragen eingesteckt wird. Insbesondere
kann die Längsachse in einem Winkel von ca. 45° bis
135°, besonders bevorzugt von ca. 90° zur Steckrichtung
verlaufen.
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Des
Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Verriegelungsstift auf zwei
gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung und/oder des Sperrabschnittes gelagert
ist. Der Stift ist dann auch gegenüber starken Krafteinwirkungen
sicher gelagert und vor einem Verbiegen oder Abbrechen geschützt.
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Während
der Verriegelungsstift im allgemeinen Fall quasi jede beliebige
Form annehmen kann, ist er vorzugsweise im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet,
wobei die erwähnte Längsachse der Drehung mit
der Zylinderachse zusammenfällt. Besonders bevorzugt handelt
es sich um eine kreiszylindrische Form, welche rotationssymmetrisch
um die Längsachse ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform liegen die Ausnehmung
und der Sperrabschnitt des Verriegelungsstiftes schwerpunktmäßig
auf verschiedenen Seiten in Bezug auf die Längsachse des
Verriegelungsstiftes (d. h. auf verschiedenen Seiten einer die Längsachse
enthaltenden Ebene). In diesem Falle können durch eine
(180°-)Drehung des Verriegelungsstiftes um seine Längsachse
die Ausnehmung und der Sperrabschnitt ihre Position vertauschen.
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Eine
Drehbewegung des Verriegelungsstiftes kann auf verschiedene Arten
erreicht werden. Beispielsweise kann der Verriegelungsstift mit
einem Ende frei zugänglich nach außen ragen, so
dass ein Benutzer dieses Ende fassen und den Verriegelungsstift
drehen kann. Des Weiteren können am Verriegelungsstift
Angriffsflächen (z. B. Schraubendreherschlitz, Schlüsselflächen,
Zähne etc.) ausgebildet sein, an welchen andere Bauteile
ansetzen können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Verriegelungsstift mit einem quer (insbesondere senkrecht)
zur Längsachse verlaufenden Hebel verbunden. Über
einen solchen radial zur Längsachse liegenden Hebel kann
dann mit verhältnismäßig geringen Kräften
eine Drehung des Verriegelungsstiftes bewirkt werden. Der Hebel
kann dabei entweder einstückig mit dem Verriegelungsstift
ausgebildet sein oder aber vorzugsweise ein separates Bauteil darstellen,
welches in ein Querloch des Verriegelungsstiftes eingreift. Durch
ein Schraubengewinde an Hebel und Querloch kann dabei für
einen formschlüssigen, festen Sitz des Hebels gesorgt werden.
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Der
vorstehend erwähnte Hebel kann gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung auf einer Seite des Verriegelungsstiftes
in eine Tasche eingreifen, welche die Bewegungsmöglichkeiten
des Hebels begrenzt. Bei einem nachträglich eingesetzten
Hebel kann auf diese Weise auch ein zuvor montierter Verriegelungsstift
verliersicher am Steckvorrichtungselement gelagert werden.
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Gemäß einer
anderen Weiterbildung der Erfindung ist der Verriegelungsstift mit
einem Federelement gekoppelt, welches ihn in eine gegebene Ruhestellung
vorspannt. Die Ruhestellung kann dabei insbesondere der Öffnungsposition
entsprechen, in welcher ein ungehindertes Zusammenstecken (oder Trennen)
von zwei Steckvorrichtungselementen möglich ist.
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Das
vorstehend beschriebene Steckvorrichtungselement kann optional so
weitergebildet werden, dass der Rand der Aussparung des Verriegelungsstiftes
in dessen Ruhestellung derart geneigt zur Steckrichtung des Steckvorrichtungselementes steht,
dass eine auf diesen Rand in Steckrichtung einwirkende Kraft eine
Drehung des Verriegelungsstiftes bewirken kann. Diese Ausführungsform behebt
die mit Bauteiltoleranzen verbundene Gefahr, dass der Verriegelungsstift
in seiner Öffnungsposition doch noch etwas in den Steckkragen
hineinragen und diesen blockieren könnte. Der Verriegelungsstift wird
nämlich derart schräg gestellt, dass ihn ein komplementäres
Steckvorrichtungselement beim Zusammenstecken nötigenfalls
beiseite schieben kann.
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Der
Steckkragen des Steckvorrichtungselementes ist vorzugsweise mit
einer Unverwechselbarkeitsnut versehen. Wie bereits erläutert
dient diese dazu, die Führungsnase eines eingesteckten
komplementären Steckvorrichtungselementes aufzunehmen und
so eine korrekte Winkelstellung von Dose und Stecker zu garantieren.
Bei dieser Ausführungsform greifen der Sperrabschnitt bzw.
die Ausnehmung des Verriegelungsstiftes vorzugsweise in die Unverwechselbarkeitsnut
ein, und zwar in der Regel in einem axial mittleren Bereich der
Nut, so dass die Führungsnase eines bereits ganz eingesteckten komplementären
Steckvorrichtungselementes nicht mit dem Sperrabschnitt kollidiert.
Weiterhin verläuft die Längsachse des Verriegelungsstiftes
vorzugsweise quer zu und/oder durch die Unverwechselbarkeitsnut
oder berührt diese zumindest.
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Gemäß einer
anderen Weiterbildung der Erfindung weist das Steckvorrichtungselement
eine nachfolgend als ”Fühler” bezeichnete
(ein- oder mehrteilige) Baugruppe auf, welche von einem komplementären
Steckvorrichtungselement ”aktiviert” wird, wenn
Letzteres (ganz oder zumindest teilweise) in das Steckvorrichtungselement
eingesteckt wurde. Die ”Aktivierung” des Fühlers
kann insbesondere in einer Lageveränderung (Verschiebung,
Drehung etc.) des Fühlers bestehen, welche dazu ausgenutzt werden
kann, den eingesteckten Zustand zu erkennen.
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Der
genannte Fühler kann insbesondere mit einem Sperrmechanismus
gekoppelt sein, welcher eine Bewegung des Verriegelungsstiftes verhindert, wenn
der Fühler nicht aktiviert ist. Im aktivierten Zustand
des Fühlers ist die Bewegung des Verriegelungsstiftes dementsprechend
freigegeben. Diese Ausführungsform macht bei einem in die Öffnungsposition
vorgespannten Verriegelungsstift Sinn, da sie im ungesteckten Zustand
ein unbeabsichtigtes oder missbräuchliches Verriegeln des
Steckkragens verhindert.
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Alternativ
oder zusätzlich kann der Fühler mit einem Schließmechanismus
gekoppelt sein, welcher den Verriegelungsstift in die Schließposition überführt
bzw. zumindest überführen kann, wenn der Fühler
aktiviert ist. Bei dieser Ausführungsform kann ein automatisches
Verriegeln nach dem Zusammenstecken zweier Steckvorrichtungselemente
erfolgen.
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Vorzugsweise
wird die vorstehend beschriebene Ausführungsform so weitergebildet,
dass der Schließmechanismus den Verriegelungsstift (bei
aktiviertem Fühler) nur dann in die Schließposition überführen
kann, wenn an dem Steckvorrichtungselement eine elektrische Spannung
anliegt. Im stromlosen Zustand ist demnach auch bei aktiviertem
Fühler keine Verriegelung der Steckvorrichtung möglich, was
sinnvoll ist, da eine Verriegelung dann sicherheitstechnisch auch
nicht nötig ist.
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Der
vorstehend erwähnte spannungssensitive Schließmechanismus
kann insbesondere einen Elektromagneten enthalten, der von am Steckvorrichtungselement
anliegender Spannung betrieben wird. Der Elektromagnet kann beispielsweise
eine Drehung des Verriegelungsstiftes bewirken, wenn er durch Aktivierung
des Fühlers an eine vorhandene Spannung angeschlossen wird.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Fühler
auch mindestens ein elektrisches Kontaktbauteil des Steckvorrichtungselementes
umfassen, d. h. ein typischerweise metallisches Teil mit einer frei
zugänglichen (”kontaktierbaren”) Fläche.
Eine ”Aktivierung” des Fühlers kann dann
dadurch erfolgen, dass das Kontaktbauteil (mechanischen und insbesondere
elektrischen) Kontakt zu einem elektrisch leitfähigen Bauteil
eines eingesteckten komplementären Steckvorrichtungselementes
bekommt. Beispielsweise könnten in einer Steckdose zwei
in Steckrichtung beabstandete Kontaktbauteile vorgesehen sein, zwischen
denen bei Einführen eines Steckers eine elektrische Verbindung hergestellt
wird, durch die ein Stromkreis geschlossen und ein gewünschter
Effekt ausgelöst wird. Durch die Verwendung elektrischer Kontaktbauteile kann
die Fühlerfunktion ohne bewegliche Teile und damit besonders
robust ausgebildet werden. Da in Steckvorrichtungen im Übrigen
immer schon Kontaktbauteile (Buchsen, Steckerstifte) vorhanden sind, können
diese bei der beschriebenen Ausführungsform vorteilhafterweise
gleichzeitig zur Realisierung des Fühlers verwendet werden.
In diesem Falle ist es bevorzugt, wenn von den ”normalen” Kontaktbauteilen
solche für die Realisierung des Fühlers eingesetzt werden,
die als Letzte (gegen Ende des Steckvorganges) von ihrem Gegenkontakt
berührt werden.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist der Verriegelungsstift so ausgebildet, dass er auf ein in den
Steckkragen eingestecktes, komplementäres Steckvorrichtungselement
eine Kraft ausüben kann, die in (oder entgegen) der Steckrichtung
wirkt. Beispielsweise kann bei einer Drehung des Verriegelungsstiftes
um seine Längsachse der Sperrabschnitt ähnlich
wie der Zahn eines Zahnrades auf ein komplementäres Steckvorrichtungselement
drücken, um dieses in Steckrichtung zu bewegen. Durch die
Drehung des Verriegelungsstiftes kann somit der Einsteck- und/oder
der Trennvorgang unterstützt werden. Eine aktive Unterstützung
des Einsteckvorganges kann dabei insbesondere sicherstellen, dass
die elektrischen Kontaktbauteile in der Steckvorrichtung einen ausreichenden Überlapp
für eine sichere Stromübertragung bekommen.
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Der
Verriegelungsstift kann optional so ausgelegt werden, dass er von
einem Benutzer manuell um seine Längsachse gedreht werden
kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Steckvorrichtungselement
auch einen aktiven Antrieb enthalten, welcher den Verriegelungsstift
von der Öffnungsposition in die Schließposition
und/oder umgekehrt von der Schließposition in die Öffnungsposition
bewegen kann. Die Energie für diesen Antrieb kann insbesondere
der am Steckvorrichtungselement üblicherweise anliegenden
Spannung entnommen werden. Der aktive Antriebes des Verriegelungsstiftes
hat z. B. den Vorteil, dass die Verriegelung automatisch erfolgen
kann, was komfortabel ist und ein versehentliches Vergessen verhindert.
In Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
kann der Antrieb ferner dafür sorgen, dass aktiv eine Kraft
in (oder entgegen) der Steckrichtung auf ein komplementäres Steckvorrichtungselement
ausgeübt wird, um dieses in einen elektrisch sicheren Steckzustand
zu überführen.
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Der
erwähnte aktive Antrieb kann optional einen Endlagensensor
enthalten, welcher das Erreichen einer vordefinierten Endlage des
Verriegelungsstiftes erkennt. Auf diese Weise kann verifiziert werden,
dass sich der Verriegelungsstift in einer gewünschten Zielposition – beispielsweise
der Schließposition – befindet. Weiterhin kann
das Erkennen der Endlage dazu verwendet werden, den Antrieb zu steuern
und ihn beispielsweise von einem Stellbetrieb auf einen (energiesparenderen)
Haltebetrieb umzustellen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Steckvorrichtungselement
mit einer Steckhülse, welche an ihrer Außenseite
eine Einkerbung aufweist. Diese Einkerbung ist dabei vorzugsweise
geometrisch so ausgestaltet, dass sie einen quer zur Steckrichtung
verlaufenden zylinderförmigen Körper aufnehmen
kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
kann die Einkerbung als eine um die Steckhülse umlaufende
Nut ausgebildet sein. Typischerweise handelt es sich bei dem Steckvorrichtungselement
um einen Stecker, es kann jedoch im Prinzip auch eine Dose/Kupplung
sein.
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Das
beschriebene Steckvorrichtungselement kann insbesondere zusammen
mit einem Steckvorrichtungselement gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung verwendet werden. Dazu sind die beiden Steckvorrichtungselemente
von ihren Dimensionen und Formen her so komplementär auszubilden, dass
die Steckhülse in den Steckkragen passt und dass im eingesteckten
Zustand der Sperrabschnitt des Verriegelungsstiftes in die Einkerbung
der Steckhülse eingreifen kann, um den eingesteckten Zustand
zu verriegeln.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Verriegelung des Steckkragens
eines Steckvorrichtungselementes, insbesondere eines Steckvorrichtungselementes
der oben beschriebenen Art. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass ein Verriegelungsstift um seine Längsachse gedreht
wird, wodurch wahlweise eine Aussparung oder ein Sperrabschnitt
des Verriegelungsstiftes in dem Steckkragen zu liegen kommen.
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Das
Verfahren entspricht in allgemeiner Form dem Betrieb des oben beschriebenen
Steckvorrichtungselementes, so dass für die Erläuterung seiner
Einzelheiten und Vorteile auf die dortige Beschreibung verwiesen
werden kann.
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Die
Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert.
Dabei zeigt
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1 einen
Schnitt durch eine erfindungsgemäße Steckvorrichtungsdose
mit dem Verriegelungsstift in Öffnungsposition;
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2 eine
perspektivische Außenansicht auf die Steckvorrichtungsdose
mit dem Verriegelungsstift in Schließposition und eingestecktem
Stecker;
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3 die
Steckvorrichtungsdose gemäß 1 mit
dem Verriegelungsstift in Öffnungsposition und teilweise
eingestecktem Stecker;
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4 die
Steckvorrichtungsdose mit dem Verriegelungsstift in Schließposition
und ganz eingestecktem Stecker;
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5 eine
Außenansicht auf die Steckvorrichtungsdose von 3;
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6 eine
Außenansicht auf die Steckvorrichtungsdose von 4;
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7 eine
perspektivische Schnittansicht des Verriegelungsstiftes;
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8–10 Stecker,
deren Steckhülse außenseitig Einkerbungen aufweisen.
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In
dem in den Figuren dargestellten Beispiel befindet sich der erfindungsgemäße
Verriegelungsmechanismus an der Steckvorrichtungsdose 100 bzw.
Kupplung einer Kraftsteckvorrichtung. Es sei jedoch darauf hingewiesen,
dass er im Prinzip auch an einem Stecker ausgebildet sein könnte.
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Die
erwähnte, in den 1 bis 6 dargestellte
Steckvorrichtungsdose 100 hat in bekannter Weise einen
kreiszylindrischen Steckkragen 101, welcher unter Ausbildung
eines Ringspaltes einen Buchseneinsatz 103 (in den Schnittansichten
gepunktet dargestellt) umschließt. Der Buchseneinsatz 103 enthält
in hier nicht näher interessierender Weise die üblichen
elektrischen Einrichtungen wie etwa Kontaktbuchsen für
verschiedene Phasen, Leiterklemmen etc.
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Im
Steckkragen 101 der Dose 100 ist ferner eine radial
nach außen weisende Unverwechselbarkeitsnut 102 ausgebildet. 3 zeigt
diesbezüglich einen komplementären Stecker 200 (in
den 3 und 4 mit schwarzen Schnittflächen
und im Übrigen querschraffiert dargestellt), bei dem eine
zylindrische Steckhülse 201 die stromführenden
Steckerstifte (nicht dargestellt) schützend umgibt. Die
genannte Steckhülse 201 passt beim Zusammenstecken
genau in den Ringspalt im Steckkragen 101. Eine radial
außen am vorderen Ende der Steckhülse 201 befindliche
Führungsnase 202 muss dabei von der Unverwechselbarkeitsnut 102 aufgenommen werden,
damit der Steckvorgang in der richtigen relativen Winkelposition
von Dose 100 und Stecker 200 erfolgen kann.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird das beschriebene Zusammenwirken
der Führungsnase 202 eines Steckers mit der Unverwechselbarkeitsnut 102 einer
Dose 100 zusätzlich dazu ausgenutzt, eine Verriegelung
des zusammengesteckten Zustandes zu erreichen. Zu diesem Zweck ist
erfindungsgemäß ein Verriegelungsstift 10 vorgesehen,
der im Wesentlichen als ein länglicher Kreiszylinder ausgebildet
ist und in einer zylindrischen Lagerungshülse 20 des Steckdosengehäuses
drehbeweglich um seine Längsachse D (2)
untergebracht ist. Eine zusätzliche translatorische Bewegungsmöglichkeit
des Verriegelungsstiftes wäre möglich, ist im
dargestellten Beispiel jedoch nicht vorgesehen. Der Verriegelungsstift 10 verläuft
quer durch die Unverwechselbarkeitsnut 102, und zwar an
einer axial etwa mittleren Position dieser Nut. Im Überschneidungsbereich mit
der Unverwechselbarkeitsnut 102 hat der Verriegelungsstift 10 eine
Aussparung 12, wobei das der Aussparung gegenüberliegende
Material des Verriegelungsstiftes entsprechend einen sogenannten ”Sperrabschnitt” 11 bildet
(7).
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An
einem ersten Ende des Verriegelungsstiftes 10 ist in den 2 und 7 ferner
eine Torsionsfeder 22 erkennbar, welche den Verriegelungsstift in
eine bestimmte Ruhestellung vorspannt. Vorzugsweise entspricht diese
Ruhestellung der in 1 dargestellten Öffnungsposition ÖP.
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In
dieser Öffnungsposition ÖP liegt die Aussparung 12 in
der Unverwechselbarkeitsnut 102, so dass eine Führungsnase
frei durch diese Nut passieren kann. Der Verriegelungsstift ist
dabei vorzugsweise mit dem Rand der Aussparung 12 leicht
schräg zur Achse der Unverwechselbarkeitsnut 102 positioniert, so
dass er selbst bei unvermeidbaren Bauteil- und Maßtoleranzen
in keinem Falle im öffnungsnahen Bereich in die Unverwechselbarkeitsnut
hinragt, was eine Führungsnase unbeabsichtigt blockieren
könnte. Im Zweifelsfalle ragt vielmehr nur das in 1 obere
(öffnungsferne) Ende des Sperrabschnittes 11 in
die Unverwechselbarkeitsnut 102 hinein, was jedoch nicht
stört, da es ohne Weiteres von einer Führungsnase
beim Einstecken beiseite geschoben werden kann.
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3 zeigt
einen Zustand, bei dem ein Stecker 200 durch Bewegung in
die Steckrichtung S etwa zur Hälfte in die Dose 100 eingesteckt
ist. Dabei ist der vorstehend erwähnte Zustand erkennbar,
dass die Führungsnase 202 einen gegebenenfalls
im Wege stehenden Sperrabschnitt 11 nötigenfalls
beiseite schiebt.
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Wenn
der Verriegelungsstift 11 in der in 3 dargestellten
Position aktiv im Uhrzeigersinn gedreht würde, würde
er eine entgegen der Steckrichtung S wirkende Kraft auf den Stecker 200 ausüben
und diesen somit aus der Dose 100 heraus treiben. Umgekehrt
könnte auch eine aktive Drehung des Verriegelungsstiftes 10 entgegen
dem Uhrzeigersinn das Einstecken aktiv unterstützen und
den Stecker 200 in Steckrichtung S in die Dose 100 hinein treiben,
sobald die Führungsnase 202 hinreichend weit am
Verriegelungsstift 10 vorbeigewandert ist.
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4 zeigt
die Steckdose 100, nachdem der Stecker 200 ganz
eingesteckt wurde. Die Führungsnase 202 ist dabei
durch die Unverwechselbarkeitsnut 102 bis hinter den Verriegelungsstift 10 gewandert.
Um einen unbeabsichtigten Rückzug des Steckers 200 zu
verhindern, ist der Verriegelungsstift 10 nach dem Passieren
der Führungsnase 202 in seine ”Schließposition” SP
verdreht worden, in welcher der Sperrabschnitt 11 in die
Unverwechselbarkeitsnut 102 hineinragt. Wie in 4 dargestellt
ist, ragt der Sperrabschnitt 11 dabei an der öffnungsfernen
Seite in die Führungsnut 102 hinein, so dass ein
Zurückziehen des Steckers 200 den Verriegelungsstift 10 (anders
als beim Einstecken) nicht beiseite schieben könnte. In
diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Lagerung des Verriegelungsstiftes 10 auf beiden
Seiten der Unverwechselbarkeitsnut 102 auch für
den Fall eine hohe Stabilität gewährleistet, dass
durch ein Zurückziehen des Steckers 200 (unsachgemäß)
hohe Kräfte auf den Verriegelungsstift 10 ausgeübt
werden.
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Die 5 und 6 zeigen
die entsprechenden Außenansichten zu 3 (halb
eingesteckter Stecker 200) bzw. 4 (ganz
eingesteckter Stecker 200). Dabei ist insbesondere erkennbar,
wie die Bewegung des Verriegelungsstiftes 10 zwischen Öffnungsposition ÖP
und Schließposition SP erfolgt, d. h. die Drehung des Verriegelungsstiftes 10 um
seine Längsachse D.
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Diese
Drehung wird mit Hilfe des an einem Ende des Verriegelungsstiftes 10 angebrachten,
radial abstehenden Hebels 13 erreicht. Im dargestellten Beispiel
wird der Hebel 13 durch ein Gewindestift verwirklicht,
welcher in ein Durchgangsloch mit Innengewinde im Verriegelungsstift 10 geführt
ist. Das in den 5 und 6 rechte
Ende des Hebels 13 greift in eine Tasche 21 der
Lagerung 20 ein (die vordere Fläche der Tasche 21 ist
aufgrund der Schnittansicht nicht sichtbar). Die Tasche 21 verhindert
eine axiale Verschiebung des Verriegelungsstiftes 10 und
begrenzt seine Drehbarkeit auf einen bestimmten Winkelbereich.
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Das
gegenüberliegende, in den 5 und 6 linke
Ende des Hebels 13 steht mit dem Stößel des
Kerns 112 eines Elektromagneten 110 in Kontakt.
Wenn Strom durch den Elektromagneten 110 fließt,
wird der Kern 112 in den Magneten gezogen und der Verriegelungsstift 10 dadurch
entgegen dem Uhrzeigersinn in seine Schließposition SP
gedreht (6). Optional kann ein Endlagensensor
(nicht dargestellt) vorgesehen sein, welcher das Erreichen der Schließposition
SP erkennt und den Elektromagneten 110 daraufhin in einen
Strom sparenden Haltebetrieb umstellt.
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Wenn
der Elektromagnet 110 stromlos ist, wird der Verriegelungsstift 10 unter
Wirkung der Feder 22 im Uhrzeigersinn in die Öffnungsposition ÖP zurückgedreht
und der Stößel 112 angehoben (5).
Im stromlosen Zustand der Steckvorrichtung findet somit keine Verriegelung
statt, und die Öffnungsposition ÖP ist durch die
Federspannung gleichzeitig als Ruhestellung vorgegeben.
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Das
Einschalten des Elektromagneten 110 erfolgt im dargestellten
Ausführungsbeispiel über einen Fühler 111,
welcher am Boden der Unverwechselbarkeitsnut 102 angebracht
ist. Bei einem ganz eingesteckten Stecker 200 (4)
wird der Fühler 111 von der Führungsnase 202 verschoben,
wodurch ein Schalter (nicht dargestellt) geschlossen und der Elektromagnet 110 unter
Strom gesetzt werden kann. Wie oben beschrieben bringt der Elektromagnet 110 dann
den Verriegelungsstift 10 in die Schließposition SP
und sorgt für eine Verriegelung der Steckvorrichtung.
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Um
die Verriegelung wieder aufzuheben, muss die gesamte Steckvorrichtung
entweder stromlos geschaltet werden (der Verriegelungsstift 10 nimmt
dann durch die Wirkung der Feder 22 seine Ruhestellung,
d. h. die Öffnungsposition ÖP an), oder der Verriegelungsstift 10 muss
durch einen Benutzer manuell in die Öffnungsposition zurückgedreht
werden. Letzteres ist über geeignete mechanische Betätigungsmittel
wie etwa einen Drehgriff ohne Weiteres möglich, was in
den Figuren nicht näher dargestellt ist.
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Alternativ
könnte die erläuterte Funktion des Fühlers 111 auch
durch mindestens eines der elektrischen Kontaktbauteile des Steckvorrichtungselementes
erfüllt werden. Insbesondere könnte dies diejenige
Kontaktbuchse der Steckdose 100 sein, die als Letzte mit
einem zugehörigen Kontaktstift des Steckers 200 elektrischen
Kontakt bekommt. Da ein solchermaßen realisierter Fühler
unmittelbar bei der ersten Berührung der Kontaktbauteile
aktiviert wird, andererseits jedoch für eine sichere Stromübertragung eine
gewisse Mindestüberdeckung der elektrischen Kontakte wünschenswert
ist, erfolgt vorzugsweise zusätzlich das oben erwähnte
aktive Unterstützen des Einsteckens. Das heißt,
dass nach dem ersten elektrischen Kontakt des Fühlers ein
automatisches, aktives Unterstützen des Steckvorganges
erfolgt, bis der gewünschte Mindestüberlapp hergestellt
ist.
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Bei
dem in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel
besitzt die Steckdose 100 einen Steckkragen 101 mit
einer Unverwechselbarkeitsnut 102, in welche die Führungsnase 202 des
komplementären Steckers 200 eingreift. Demgegenüber
zeigen die 8 bis 10 drei
Ausführungsbeispiele für Stecker, die statt einer
Führungsnase (mindestens) eine Einkerbung aufweisen, in
die ein Verriegelungsstift eingreifen kann. Die zu diesen Steckern passende
Steckdose mit einem solchen Verriegelungsstift ergibt sich ohne
Weiteres durch entsprechende Abwandlung der kreiszylindrischen Steckdose 100 aus
den 1 bis 6 und ist hier nicht näher
dargestellt.
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8 zeigt
als eine erste Ausführungsform einen Stecker 1200,
bei dem elektrische Kontaktstifte 1210 in einer Steckhülse 1201 untergebracht
sind. Durch die dreieckige Form der Steckhülse 1201 wird gewährleistet,
dass der Stecker 1200 nur in einer einzigen (richtigen)
Winkelstellung mit einer komplementären Dose zusammengefügt
werden kann.
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Bei
dem Stecker 1200 hat eine der drei in Steckrichtung S verlaufenden
Kanten im vorderen Bereich (d. h. nahe der Öffnung der
Steckhülse 1201) eine Einkerbung 1202.
In diese Einkerbung 1202 kann der Verriegelungsstift 10 (7)
einer komplementären Steckdose eingreifen, um den Stecker 1200 im
eingesteckten Zustand zu verriegeln.
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9 zeigt
eine Abwandlung in Form eines Steckers 2200, bei dem die
dreieckige Steckhülse 2201 an allen drei Kanten
Einkerbungen 2202 aufweist. Bei dieser Ausführungsform
können somit bis zu drei separate Verriegelungsstifte für
eine besonders sichere Verriegelung des eingesteckten Zustandes
sorgen. Wenn durch einen Antrieb der Verriegelungsstifte ein aktiv
unterstütztes Stecken (oder Trennen) vorgesehen ist, kann
dies bei Einsatz mehrerer Verriegelungsstifte entsprechend gleichmäßiger
erfolgen.
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10 zeigt
schließlich als weitere Abwandlung einen Stecker 3200,
bei dem der dreieckige Steckkragen 3201 einen Einkerbung
in Form einer umlaufenden Nut 3202 aufweist. Hier können
ein oder mehrere Verriegelungsstifte nicht nur an den Kanten, sondern
entlang der gesamten geraden Erstreckung eines Nutabschnittes eingreifen
und damit für eine besonders feste Verriegelung (bzw. eine
kräftige aktive Bewegung des Steckers) sorgen.
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Die
in den 8 bis 10 illustrierte Verwendung von
Einkerbungen an einer Steckhülse kann selbstverständlich
auch bei anderen Formen der Steckhülse vorgesehen werden,
beispielsweise bei rotationssymmetrischen Steckhülsen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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