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Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckvorrichtung mit einem Kontaktbaustein, dessen Zugangsseite bei Nichtbenutzung durch eine Verschlusseinrichtung verdeckt ist. Ferner betrifft sie eine Verschlusseinrichtung und ein Verfahren zum Schutz der Zugangsseite des Kontaktbausteins einer elektrischen Steckvorrichtung.
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Elektrische Steckvorrichtungen wie zum Beispiel Stecker oder Kupplungen für Kraftstrom nach DIN VDE 0623, EN 60309-2 (”CEE-Steckvorrichtungen”) oder nach IEC 62196 (”E-Auto-Ladesteckvorrichtungen”) enthalten typischerweise in einem Gehäuse einen Kontaktbaustein mit elektrischen Kontakten (Stiften oder Buchsen). In den Kontaktbaustein kann von einer Zugangsseite her ein komplementär ausgebildetes Steckvorrichtungselement (Kupplung oder Stecker) eingeführt werden, um elektrischen Kontakt zu den Kontaktelementen herzustellen. Es ist bekannt, die Zugangsseite derartiger Steckvorrichtungen mit einem Klappdeckel zu versehen, um sie im unbenutzten Zustand gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit zu schützen und um einen ungewollten Kontakt zu stromführenden Komponenten zu verhindern. Vor dem Einführen eines komplementären Steckvorrichtungselementes muss ein solcher Klappdeckel vom Benutzer manuell in eine Öffnungsposition überführt werden.
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Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Steckvorrichtung mit einem in Bezug auf Sicherheit und/oder Komfort verbesserten Schutzmechanismus bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Steckvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Die erfindungsgemäße elektrische Steckvorrichtung, bei der es sich insbesondere um eine Kupplung bzw. Dose oder einen Stecker handeln kann, enthält die folgenden Komponenten:
- a) Einen Kontaktbaustein mit einer Zugangsseite, an welcher ein komplementäres Steckvorrichtungselement durch Bewegung entlang einer Steckachse in den Kontaktbaustein eingeführt werden kann. Der Kontaktbaustein enthält typischerweise elektrisch leitfähige, metallische Kontaktelemente wie Buchsen oder Stifte, die in einem isolierenden Träger gelagert und von der Zugangsseite her zugänglich sind.
- b) Eine Verschlusseinrichtung mit mindestens einem Deckelelement, welches beim Einführen des vorstehend erwähnten komplementären Steckvorrichtungselementes in den Kontaktbaustein von einer Ruheposition in eine Öffnungsposition bewegt wird. In der Ruheposition soll das Deckelelement dabei die Zugangsseite des Kontaktbausteins (ganz oder teilweise) bedecken, während es in der Öffnungsposition die Zugangsseite für die Einführung eines komplementären Steckvorrichtungselementes freigibt.
Vorzugsweise verdeckt das Deckelelement in der Ruheposition die gesamte Zugangsseite und nicht etwa nur einzelne zu Kontaktelementen führende Bohrungen. Ferner sind typischerweise zwei oder mehr Deckelelemente vorgesehen, wobei sich hier und im Folgenden eine Bezugnahme auf ”das Deckelelement” immer auf alle Deckelelemente einer solchen größeren Anzahl erstrecken sollen.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verschlusseinrichtung gemäß Merkmal b) der elektrischen Steckvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art, da diese eine eigenständige Komponente für eine solche Steckvorrichtung darstellt. Alle auf eine elektrische Steckvorrichtung gerichteten Ansprüche und/oder Aussagen gelten daher analog auch für deren Verschlusseinrichtung.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Schutz der Zugangsseite des Kontaktbausteines einer elektrischen Steckvorrichtung, insbesondere einer Steckvorrichtung der oben beschriebenen Art. Gemäß dem Verfahren wird mindestens ein Deckelelement vor der Zugangsseite vorgesehen, das in einer Ruheposition die Zugangsseite bedeckt und das beim Einführen eines komplementären Steckvorrichtungselementes in den Kontaktbaustein von der Ruheposition in eine Öffnungsposition überführt wird.
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Die erfindungsgemäße elektrische Steckvorrichtung und das beschriebene Verfahren haben den Vorteil, dass ein Kontaktbaustein bei Nichtbenutzung durch ein Deckelelement geschützt wird, wobei dieses Deckelelement jedoch ”automatisch”, das heißt beim Einführen eines komplementären Steckvorrichtungselementes in eine Öffnungsposition bewegt wird, in der es den Steckvorgang ermöglicht. Außer dem normalen Einführen des komplementären Steckvorrichtungselementes ist somit keine besondere zusätzliche Aktivität des Benutzers erforderlich, beispielsweise kein Öffnen eines Klappdeckels. Dies erhöht den Bedienungskomfort und erlaubt zum Beispiel ein einhändiges Einstecken. Des Weiteren wird auch die Sicherheit erhöht, da der Wegfall eines lästigen Betätigungsschrittes die Gefahr beseitigt, dass vom Benutzer der Schutzmechanismus missbräuchlich außer Kraft gesetzt wird.
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Die ”automatische” Bewegung des Deckelelementes von der Ruheposition in die Öffnungsposition wird beim Einführen des komplementären Steckvorrichtungselementes veranlasst. Dabei kann Hilfsenergie eingesetzt werden, beispielsweise durch Aktivierung eines elektrischen Antriebes. Vorzugsweise wird jedoch die notwendige Energie zur Bewegung des Deckelelementes vom eingeführten komplementären Steckvorrichtungselement aufgebracht, d. h. letztendlich vom Benutzer.
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Im Folgenden werden verschiedene Weiterbildungen der Erfindung beschrieben, die gleichermaßen für die elektrische Steckvorrichtung, für deren Verschlusseinrichtung, sowie für das Verfahren gelten und angewendet werden können.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird das Deckelelement durch die entlang der Steckachse gerichtete Bewegung eines in den Kontaktbaustein eingeführten komplementären Steckvorrichtungselementes von der Ruheposition in die Öffnungsposition bewegt. Bei dieser Variante liefert somit die Bewegung des komplementären Steckvorrichtungselementes die Energie für die Bewegung des Deckelelementes. Ferner erfolgt das Öffnen der Verschlusseinrichtung vorteilhafterweise allein durch die ”normale” Bewegung des Steckvorrichtungselementes in Richtung der Steckachse, d. h. ohne Zusatzbewegungen wie beispielsweise ein Schwenken oder Drehen des Steckvorrichtungselementes vor oder beim Einführen.
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Das Deckelelement kann auf verschiedene Weise ausgestaltet und beweglich gelagert werden. Beispielsweise kann es schwenkbeweglich um eine oder mehrere Schwenkachsen gelagert sein, wobei die Schwenkachse insbesondere parallel oder senkrecht oder in jeder anderen Neigung zur Steckachse liegen kann. Wenn mehrere Deckelelemente vorhanden sind, kann jedes an einer eigenen individuellen Schwenkachse gelagert sein, oder es können zwei oder mehrere der Deckelelemente an einer gemeinsamen Schwenkachse gelagert sein.
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Alternativ kann das Deckelelement linear beweglich in einer Führung gelagert sein. Eine Linearbewegung des Deckelelementes kann vorzugsweise senkrecht zur Steckachse erfolgen, um das Deckelelement möglichst schnell aus der Zugangsseite herauszuführen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Deckelelement eine schräg zur Steckachse liegende Gleitfläche auf, mit der ein komplementäres Steckvorrichtungselement bei der Einführung in den Kontaktbaustein in Berührung kommt. Durch die Schräge der Gleitfläche wird beim Steckvorgang eine radial von der Steckachse nach außen gerichtete Kraftkomponente auf das Deckelelement ausgeübt, durch welche es aus der Ruheposition heraus in die Öffnungsposition gedrängt wird. Die Gleitfläche kann optional auch sehr schmal, d. h. annähernd linienförmig sein.
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Das Deckelelement ist vorzugsweise in die Ruheposition vorgespannt, so dass es diese von selbst annimmt, wenn keine äußeren Kräfte einwirken. Die Vorspannung kann beispielsweise durch ein auf das Deckelelement wirkendes Federelement erzeugt werden.
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Während es grundsätzlich möglich ist, die Verschlusseinrichtung mit einem einzigen Deckelelement zu realisieren, werden vorzugsweise zwei oder mehr Deckelelemente verwendet. Der von jedem einzelnen Deckelelement von der Ruheposition bis zur Öffnungsposition zurückzulegende Weg wird auf diese Weise verkleinert. Besonders bevorzugt ist es, wenn die mehreren Deckelelemente symmetrisch bezüglich der Steckachse angeordnet sind. In diesem Falle kann erreicht werden, dass während eines Steckvorganges keine Kräfte resultieren, die ein komplementäres Steckvorrichtungselement von der Steckachse abdrängen.
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Wenn die Verschlusseinrichtung mindestens zwei bewegliche Deckelelemente aufweist, greifen diese in der Ruheposition vorteilhafterweise in ihrem Berührungsbereich formschlüssig ineinander. Ein solcher Eingriff kann beispielsweise durch eine Nut und Feder Konstruktion realisiert werden. Der formschlüssige Eingriff erhöht die Stabilität in der Ruheposition und die Dichtheit gegenüber dem Eindringen von Fremdkörpern und/oder Feuchtigkeit.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Deckelelement geschützt hinter einer Blende angeordnet, d. h. zwischen der Blende und dem Kontaktbaustein. Die Blende kann insbesondere Teil eines Gehäuses sein, in welches der Kontaktbaustein eingebaut ist. Vorzugsweise gibt die Blende nicht mehr als die Querschnittsfläche frei, die zur Einführung eines komplementären Steckvorrichtungselementes in den Kontaktbaustein notwendig ist. In diesem Falle verschwindet das Deckelelement in seiner Öffnungsposition vollständig hinter der Blende. Das Deckelelement und sein Lagerungsmechanismus sind dann optimal vor Störungen geschützt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Steckvorrichtungselement einen Antrieb enthalten zur aktiven Bewegung des Deckelelementes von der Ruheposition in die Öffnungsposition oder umgekehrt. Insbesondere kann ein elektrisch betriebener Aktuator (Motor) für diesen Zweck vorgesehen sein, der über einen geeigneten Schaltmechanismus beim Einführen bzw. Annähern eines komplementären Steckvorrichtungselementes ausgelöst wird.
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Des Weiteren kann das Deckelelement optional in der Ruheposition arretierbar sein. Erst nach Lösen dieser Arretierung wird es dann möglich, das Deckelelement in die Öffnungsposition zu überführen und damit einen Steckvorgang freizugeben. Die Arretierung stellt somit eine zusätzliche Sicherung der Steckvorrichtung gegen unbefugte und/oder unsachgemäße Benutzung dar. Der Arretiermechanismus kann beispielsweise durch einen vom Benutzer anzuwendenden Schlüssel kontrolliert werden. Insbesondere kann er auch durch eine elektronische Steuerung kontrolliert werden, mit welcher beispielsweise die Autorisierung eines Nutzers überprüft wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten speziellen Ausführungsform näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine perspektivische Frontansicht einer elektrischen Steckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit den Deckelelementen der Verschlusseinrichtung in der Ruheposition;
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2 die Steckvorrichtung von 1 mit den Deckelelementen der Verschlusseinrichtung in der Öffnungsposition;
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3 eine perspektivische Rückansicht der Steckvorrichtung von 1 mit den Deckelelementen der Verschlusseinrichtung in der Ruheposition;
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4 die Steckvorrichtung von 3 mit den Deckelelementen der Verschlusseinrichtung in der Öffnungsposition und mit einem angedeuteten Kontaktbaustein sowie komplementären Steckvorrichtungselement;
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5 eine separate perspektivische Frontansicht auf die Deckelelemente der Verschlusseinrichtung in der Ruheposition bei entfernter Blende;
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6 eine separate perspektivische Frontansicht auf die Deckelelemente der Verschlusseinrichtung in der Öffnungsposition bei entfernter Blende.
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Die in den 1 bis 6 in verschiedenen Ansichten ganz oder teilweise dargestellte Steckvorrichtung 100 enthält die folgenden Komponenten:
- – Einen Kontaktbaustein 1, welcher in 4 schematisch angedeutet ist. Der Kontaktbaustein 1 kann beispielsweise als ein Dosenteil mit elektrischen Kontaktbuchsen ausgestaltet sein. Geeignete Ausführungsformen von Kontaktbausteinen sind von herkömmlichen Steckvorrichtungen her bekannt. Der Übersichtlichkeit halber ist der Kontaktbaustein in allen anderen Figuren weggelassen.
- – Eine optionale Blende 2. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Frontseite eines nicht weiter dargestellten Gehäuses handeln, in das die Steckvorrichtung eingebaut ist.
- – Eine Verschlusseinrichtung 10, welche zwischen der Blende 2 und dem Kontaktbaustein 1 angeordnet ist.
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In das Steckvorrichtungselement 100 kann von der Vorderseite her entlang einer Steckachse X ein komplementäres Steckvorrichtungselement (angedeutet als ”SE” in 4) durch eine ”Zugangsseite” ZS in den Kontaktbaustein 1 eingeführt werden, wobei die Verschlusseinrichtung 10 die Zugangsseite ZS wahlweise verschließt oder freigibt. Die genannte Zugangsseite wird in 4 durch den mit ”ZS” bezeichneten Kragen an der Rückseite der Verschlusseinrichtung 10 umschlossen. Nachfolgend wird die Verschlusseinrichtung 10 insbesondere unter Bezugnahme auf die 5 und 6 näher erläutert.
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Die Verschlusseinrichtung 10 enthält zwei Deckelelemente 11a, 11b, die sich in der Ruheposition (1, 3, 5) vor die Zugangsseite ZS des Kontaktbausteins 1 legen und diese somit schützend verschließen. Vorzugsweise wird hierdurch ein Schutz nach Norm IP44 erreicht.
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Die beiden Deckelelemente 11a, 11b sind in einem gemeinsamen Gelenkpunkt 23 hinter der Blende 2 gelagert. Durch den Gelenkpunkt 23 wird eine Schwenkbewegung der Deckelelemente 11a, 11b um eine Schwenkachse A möglich, die parallel zur Steckachse X verläuft.
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Im Gelenkpunkt 23 ist vorzugsweise ein Federelement wie beispielsweise eine Schenkelfeder (nicht dargestellt) vorgesehen, welches die Deckelelemente 11a, 11b in die Ruheposition vorspannt. Ein Auseinanderbewegen der Deckelelemente in die Öffnungsposition muss daher entgegen einer Rückstellkraft erfolgen.
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Wie in 5 erkennbar ist, sind die beiden Deckelelemente 11a, 11b vorzugsweise mit schrägen Gleitflächen 21a, 21b versehen, die trichterförmig in Richtung des Kontaktbausteines weisen und zur Steckachse einen Winkel α bilden von typischerweise zwischen 20° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 40° und 50°. Ein in die Steckvorrichtung eingeführtes komplementäres Steckvorrichtungselement SE, beispielsweise ein Stecker, gleitet dann bei einer Bewegung entlang der Steckachse X auf den schrägen Flächen 21a und 21b, wodurch die Deckelelemente 11a, 11b von der Steckachse X weg radial nach außen gedrückt und in eine Öffnungsposition überführt werden. Vorteilhafterweise erfolgt dies ”automatisch” beim normalen Einstecken des Steckvorrichtungselementes SE, d. h. bei einer Bewegung entlang der geraden Steckachse X.
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Wie in 6 angedeutet ist, weisen die Deckelelemente 11a und 11b in ihrem Berührungsbereich eine Nut 22b bzw. einen Steg 22a auf, die nach dem Nut und Feder Prinzip in der Ruheposition formschlüssig ineinandergreifen. Auf diese Weise wird die Dichtheit und Stabilität der Anordnung erhöht.
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Die Deckelelemente 11a, 11b könnten selbstverständlich auch anders als dargestellt ausgestaltet sein. So könnten beispielsweise statt der Gleitflächen 21a, 21b lediglich linienförmige Kontaktrippen vorgesehen sein. Weiterhin könnte eine andere Anzahl an Deckelelementen vorliegen, oder die Deckelelemente könnten um andere Achsen schwenkbeweglich sein oder linear beweglich sein.
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Wie aus 1 erkennbar ist, liegt die Verschlusseinrichtung 10 mit den Deckelelementen 11a, 11b hinter der Blende 2, so dass der gesamte Mechanismus dieser Einrichtung optisch und mechanisch durch die Blende 2 geschützt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN VDE 0623 [0002]
- EN 60309-2 [0002]
- IEC 62196 [0002]
