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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktelement und eine das elektrische Kontaktelement umfassende elektrische Steckverbindung.
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Derartige elektrische Steckverbindungen werden im Allgemeinen für die Versorgung von elektrischen Haushaltsgeräten verwendet, beispielsweise in Form von bauseitig installierten Steckdosen und den dazu gehörigen Steckverbindern, die sich an den Haushaltsgeräten befinden. Steckdosen für derartige elektrische Steckverbindungen sind in
DE 195 47 879 02 ,
DE 196 24 784 A1 und
DE 41 39 723 C2 angegeben, und ein Steckverbinder ist in
DE 103 40 525 B3 beschrieben. Eine elektrische Steckverbindung, beispielsweise für Bedienungseinheiten für schienengeführte Hängekräne, ist ferner in
DE 42 36 794 C2 offenbart. Darüber hinaus ist in
DE 197 05 798 C2 eine elektrische Steckverbindung für einen großen Stromfluss, beispielsweise zum Laden eines Elektrofahrzeuges, mit einer stromaufnahmeseitigen Steckbuchse, die an einer Fahrzeugkarosserie angebracht ist, angegeben.
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Zu derartigen elektrischen Steckverbindungen wird in
DE 195 47 879 C2 darauf hingewiesen, dass an Haushaltssteckdosen, beispielsweise zum Betrieb von Staubsaugern und Bohrmaschinen, erhebliche Belastungen für die Steckdosenbefestigungen entstehen, wenn diese einer Zugbeanspruchung zur Seite hin ausgesetzt sind. Zur Lösung dieses Problems wird angegeben, das Halteteil der Steckdose mit einer Kugelkalotte zu versehen, in welcher ein Kugelkörper elastisch gehalten und schwenkbar geführt ist. Der Kugelkörper dient als Aufnahme für den Gerätesockel und für einen Steckertopf. Eine Zugfeder ist so angebracht, dass der Kugelkörper in eine bevorzugte Stellung zurück gestellt wird, wenn er aus der bevorzugten Stellung bewegt wird.
DE 196 24 784 A1 gibt zu einer ähnlichen Aufgabenstellung an, die Wandung des Steckertopfes in wenigstens vier Sektoren zu unterteilen, sodass wenigstens zwei dieser Sektoren in Steckrichtung gleitbeweglich angebracht sind und deren Gleitbahnen mit zunehmendem Abstand vom Topfboden radial nach außen geneigt sind.
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Für die in
DE 42 36 794 C2 beschriebene elektrische Steckverbindung für Hängekräne wird angegeben, dass sich Bedienpersonen in krasser Fehleinschätzung der Tragfähigkeit einer Steuerleitung, die eine mobile Bedienungseinheit des Kranes mit der Hauptsteuerung in der Kranführerkanzel verbindet, an diese anhängen und hin- und herpendeln, sodass die Steuerleitung entweder an der mobilen Bedienungseinheit oder an der Hauptsteuerung abreißt. Um dieses Problem zu lösen, wird vorgeschlagen, den in die insbesondere in der Bedienungseinheit enthaltene Verbindungsbuchse eingeführten Stecker mit dem Buchsengehäuse zu verriegeln, indem zwei im Buchsengehäuse angeordnete Verriegelungskörper zum formschlüssigen Verriegeln des eingeführten Steckergehäuses in der Buchse federnd in den Öffnungsquerschnitt der Buchse hinein vorgespannt und das Buchsengehäuse oder das Steckergehäuse mit einem Lösering zum manuellen Entriegeln des eingeführten Steckergehäuses versehen werden.
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Eine andere Form der Verriegelung eines Steckers mit der Buchse ist
DE 197 05 798 C2 zu entnehmen. Hierzu ist ein Vorverriegelungshebel mit einem hakenförmigen Verriegelungsvorsprung im Stecker vorgesehen, der nach außen vorgespannt ist und aus dem Außengehäuse des Steckers heraus ragt, sodass er mit einem Eingriffsteil der Buchse in Eingriff bringbar ist.
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Weiterhin geht aus
DE 41 39 723 C2 ein Steckdosenoberteil mit selbsttätiger mechanischer Verriegelung für einen Stecker mit mindestens einem schwenkbar gelagerten und federnd vorgespannten Hebel für die Verriegelung hervor. Der Hebel ragt durch einen in der Seitenwandung der Aufnahmeöffnung ausgebildeten Schlitz des Steckdosenoberteils in den Aufnahmeöffnungsquerschnitt hinein. Für die Verriegelung weist der Stecker für die Steckdose eine Führungsnase auf, die der Hebel hintergreift.
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Die bekannten Lösungen für eine feste Verbindung des Kontaktsteckers mit der Kontaktbuchse gehen von einer rastenden Verbindung, d. h. einer formschlüssigen Verbindung der beiden Teile aus (
DE 42 36 794 C2 ,
DE 197 05 798 C2 ,
DE 41 39 723 C2 ). Eine derartige Verbindung hat jedoch Nachteile, da eine formschlüssige Verbindung im Allgemeinen nur beim Auslösen der Verrastung wieder gelöst werden kann. Dadurch können beispielsweise Zugkräfte, die unabsichtlich über den Kontaktstecker auf die Kontaktbuchse wirken, letztere beschädigen oder sogar zerstören. Die in
DE 195 47 879 C2 und
DE 196 24 784 A1 angegebenen Lösungen zielen letztlich nicht auf eine feste Verbindung des Steckers mit der Buchse ab sondern lediglich auf eine Schonung der Steckdose bei Zugbeanspruchung zur Seite hin. Diese Lösungen sind zudem technisch aufwändig, da sie sehr robust ausgelegt werden müssen. Immerhin ist die in
DE 196 24 784 A1 beschriebene Steckdose aus beweglichen Teilen gebildet, sodass die Steckdose bei erhöhter mechanischer Beanspruchung zerstört werden kann, wenn die Gesamtkonstruktion nicht äußerst stabil ausgeführt wird. Andererseits besteht für bestimmte Anwendungen die Notwendigkeit, eine feste Verbindung zwischen dem Stecker und der Buchse herzustellen, beispielsweise wenn das Kabel schwer ist, etwa ein Ladekabel für Elektrofahrzeuge, das für den Ladevorgang ein integriertes Steuergerät enthält (Laden im Mode 2 oder bei Verwendung eines intelligenten Adapters in Verbindung mit einer Mode 3-Ladeleitung).
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Von daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Steckverbindung zu schaffen, die im Betrieb gegen ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckverbindung zwar gesichert ist, die sich aber bei erhöhter Zugspannung auf die Verbindung selbsttätig löst. Außerdem soll sicher gestellt sein, dass die Einzelteile, d. h. des Kontaktsteckers und der Kontaktbuchse, nicht sehr aufwändig gestaltet und trotzdem robust sein sollen, sodass deren Herstellung kostengünstig ist.
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Diese Aufgabe wird durch das elektrische Kontaktelement gemäß Patentanspruch 1 und die elektrische Steckverbindung nach Patentanspruch 18 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Derartige elektrische Steckverbindungen und elektrische Kontaktelemente können sowohl im Haushalt als auch im gewerblichen Bereich eingesetzt werden, beispielsweise an bauseitig installierten Steckdosen und den dazugehörigen Steckern oder auch an Steckverbindungen zwischen Verbindungskabeln. Ein wichtiges Einsatzgebiet für erfindungsgemäße Steckverbindungen ist die Verwendung in Schutzkontakt(Schuko)-Steckverbindungen, insbesondere für Ladekabel für Elektrofahrzeuge.
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Die erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung umfasst das erfindungsgemäße elektrische Kontaktelement und ein mit einer vorzugsweise zylinderförmigen Aufnahmeöffnung für das elektrische Kontaktelement ausgestattete elektrische Gegenkontaktelement.
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Das elektrische Kontaktelement umfasst erfindungsgemäß mindestens ein zwischen einer Blockierstellung und einer Freigabestellung überführbares Reibelement, mit dem eine axiale Bewegung des elektrischen Kontaktelements gegenüber dem elektrischen Gegenkontaktelement durch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Gegenkontaktelement blockierbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das elektrische Kontaktelement ein elektrischer Kontaktstecker, und das elektrische Gegenkontaktelement ist eine elektrische Kontaktbuchse. Grundsätzlich können das elektrische Kontaktelement auch eine elektrische Kontaktbuchse und das elektrische Gegenkontaktelement ein elektrischer Kontaktstecker sein. Falls das erfindungsgemäße Kontaktelement ein elektrischer Kontaktstecker ist, soll ferner eine Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung darin bestehen, den elektrischen Kontaktstecker so auszugestalten, dass er mit einem normgemäßen Gegenkontaktelement (einer elektrischen Kontaktbuchse) kompatibel ist.
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Im Gegensatz zu den bekannten Steckverbindungen wird eine Blockierung (Verankerung) bei der erfindungsgemäßen Steckverbindung demgemäß mittels mindestens eines Reibelements verwirklicht, d. h. durch eine kraftschlüssige Verbindung der beiden Steckverbinderteile. Dadurch wird die Haltekraft der Stecker-Buchse-Verbindung um ein Vielfaches erhöht. Herkömmliche Steckverbindungen werden dagegen durch eine formschlüssige Verbindung gebildet. Durch die erfindungsgemäße Verbindung wird eine Haltekraft, d. h. eine Kraft, die notwendig ist, um die Steckverbindung zu lösen, realisiert, die lediglich durch die Haft- und Gleitreibungskraft des sich am Kontaktelement befindenden Reibelements gegenüber dem Gegenkontaktelement bestimmt ist. Falls das elektrische Kontaktelement ein Kontaktstecker ist und das elektrische Gegenkontaktelement eine Kontaktbuchse, wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Reibelement am Kontaktstecker und der Kontaktbuchse gebildet. Falls das elektrische Kontaktelement jedoch die Kontaktbuchse und das elektrische Gegenkontaktelement der Kontaktstecker sind, befindet sich das Reibelement an der elektrischen Kontaktbuchse, und die kraftschlüssige Reibverbindung wird zwischen dem Reibelement und dem Kontaktstecker hergestellt. Durch die durch die Haft- und Gleitreibung realisierte Verbindung löst sich diese selbsttätig, sobald eine Zugkraft auf das Kontaktelement ausgeübt wird, die größer ist als die Haltekraft. Dadurch wird eine Überbeanspruchung und gegebenenfalls Beschädigung oder sogar Zerstörung der beiden Elemente vermieden.
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Beispielsweise ist das Kontaktelement ein Kontaktstecker, der zylinderförmig und in eine topfförmige Vertiefung einer Kontaktbuchse einsteckbar ist. Durch die erfindungsgemäße kraftschlüssige Verbindung wird verhindert, dass der Stecker aus der topfförmigen Vertiefung wieder heraus gleitet. Erst wenn die Zugkraft am Kontaktstecker die Haft- und Gleitreibung des mindestens einen Reibelements beispielsweise an der Innenwand der Kontaktbuchse überschreitet, wird der Kontaktstecker aus der Kontaktbuchse heraus gezogen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wirkt das Reibelement vom elektrischen Kontaktelement im Wesentlichen radial nach außen zum elektrischen Gegenkontaktelement. Typischerweise werden das Kontaktelement und das Gegenkontaktelement zur Herstellung der elektrischen Kontaktverbindung ineinander gesteckt, sodass eine Blockierung leicht durch ein oder mehrere nach außen wirkende Reibelemente realisiert werden kann. Denn in diesem Falle kann ein Reibelement von dem eingesteckten Kontaktelement an die Innenwand des Gegenkontaktelements gedrückt werden und dadurch die erforderliche Haltekraft erzeugen. Grundsätzlich ist natürlich auch eine anders herum wirkende Kraftvermittlung zwischen den beiden Teilen möglich, nämlich eine nach innen wirkende Kraft von dem Gegenkontaktelement auf eine Außenwand des eingesteckten Kontaktelements. Wichtig ist lediglich, dass eine Kraft mit einer Kraftkomponente normal zu einer Wand des Gegenkontaktelements (oder Kontaktelements) aufgebracht wird, die zu einer Haft- und Gleitreibung zwischen den beiden Elementen führt. Somit können das elektrische Kontaktelement in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine zylindrische Außenwand und das elektrische Gegenkontaktelement eine zylindrische Innenwand haben, wobei sich das mindestens eine Reibelement des elektrischen Kontaktelements zu dessen Blockierung an der Innenwand des elektrischen Gegenkontaktelements abstützt. Auch hier gilt wieder, dass sich das mindestens eine Reibelement zum Herstellen der Verbindung alternativ an der Außenwand des Kontaktelements abstützen kann, wenn sich das Reibelement am Gegenkontaktelement befindet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die von dem mindestens einen Reibelement zur kraftschlüssigen Blockierung ausgeübte Kraft einstellbar. Hierzu sind konstruktive Maßnahmen erforderlich, die dafür sorgen, dass die Kraft von dem mindestens einen Reibelement auf das Gegenkontaktelement (oder Kontaktelement) einstellbar ist.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens ein Reibelement durch einen verschwenkbaren Befestigungsarm gebildet. Dieser Befestigungsarm ist verschwenkbar, wobei er von der Freigabestellung in die Blockierstellung oder umgekehrt überführt wird.
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In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das elektrische Kontaktelement einen Kontaktelementkörper (oder alternativ das Gegenkontaktelement umfasst einen Gegenkontaktelementkörper), beispielsweise einen Steckerkörper (oder alternativ einen Buchsenkörper), und mindestens zwei in einer mechanischen Wirkverbindung miteinander in Verbindung stehende und im Kontaktelementkörper (oder Gegenkontaktelementkörper) gelagerte Reibelemente. Dadurch kann eine gleichmäßige (symmetrische) Kraftbeaufschlagung beispielsweise von einem in das jeweils andere Verbindungselement eingesteckte Element erreicht werden, etwa indem zwei Reibelemente an einem Kontaktelement (oder Gegenkontaktelement) einander gegenüber liegend angeordnet sind und damit symmetrisch auf das Gegenkontaktelement (oder Kontaktelement) wirken. Alternativ können auch drei, vier oder noch mehr Reibelemente vorgesehen sein, die symmetrisch angeordnet sind und zwar beispielsweise in einem jeweiligen Winkel zwischen zwei benachbarten Reibelementen von 120° bei drei oder 90° bei vier Reibelementen.
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Die mechanische Wirkverbindung zwischen den mindestens zwei Reibelementen wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch eine die Reibelemente verbindende Schwenkbrücke (ein Hebelwerk) gebildet. Die Reibelemente können in diesem Falle zwischen ihren beiden Enden gelagert sein, nämlich zwischen der Schwenkbrücke am einen Ende und Reibflächen, die zur Herstellung der Haft- und Gleitreibung dienen, an den jeweiligen anderen Enden der Reibelemente, sodass die Schwenkbrücke zur Übertragung einer das Verschwenken der Reibelemente um das jeweilige Lager erforderlichen Kraft dient.
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Um die Kraftbeaufschlagung für die Ausführung der Schwenkbewegung der mindestens zwei Reibelemente zu erniedrigen, kann die Schwenkbrücke federbelastet sein. Mit Unterstützung der Federkraft wird die Schwenkbewegung zur Überführung der mindestens zwei Reibelemente beispielsweise in die Freigabestellung erleichtert. Die Feder kann eine Zug- oder Druckfeder oder auch eine Blattfeder sein. Zwischen einem Giebel der Schwenkbrücke und dem Steckerkörper kann beispielsweise eine Zugfeder angebracht sein, die das im Giebel vorhandene Giebelgelenk der Schwenkbrücke herunterzieht und die oberen Enden der Reibelemente auseinanderdrückt, sodass das Überführen der Reibelemente in die Freigabestellung durch die Zugfedern erleichtert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die mindestens zwei Reibelemente in der Blockierstellung jeweils einen nach außen verschwenkten Befestigungsarm, sodass die Reibelemente in dieser Stellung an der Innenwand des Gegenkontaktelements anliegen und die Haltekraft erzeugen.
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Um die Haft- und Gleitreibung zwischen dem mindestens einen Reibelement und dem Gegenkontaktelement (oder Kontaktelement) zu erzeugen, weist das mindestens eine Reibelement jeweils eine Reibfläche aus einem elastischen Material auf. Insbesondere sind die Stirnseiten (Spitzen) oder seitlichen Endflächen des mindestens einen Reibelements mit dem elastischen Material beschichtet, in dieses in Form von Kissen eingelassen oder bestehen aus diesem Material. Dieses elastische Material liegt in der Blockierstellung an der Innenwand des Gegenkontaktelements (oder Außenwand des Kontaktelements) an und erzeugt die kraftschlüssige Verbindung. Das elastische Material kann beispielsweise aus Silikongummi oder Gummi bestehen oder dieses enthalten. Die Innenwand des Gegenkontaktelements (oder Außenwand des Kontaktelements) kann zur Ausbildung der kraftschlüssigen Verbindung glatt und hart ausgebildet sein, etwa mit einer Kunststoff- oder Metalloberfläche. Selbstverständlich kann diese Innenwand (oder Außenwand) alternativ ebenfalls aus einem elastischen Material gebildet sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das elektrische Kontaktelement einen Kontaktelementkörper und ein mit diesem in einer mechanischen Wirkverbindung stehendes Handhabungsmittel, mit dem das mindestens eine Reibelement zwischen der Blockierstellung und der Freigabestellung manuell überführbar ist. Das Handhabungsmittel dient dazu, das mindestens eine Reibelement in die Freigabe- oder die Blockierstellung zu überführen. Im Falle eines verschwenkbaren Reibelements dient das Handhabungsmittel dazu, die Verschwenkung durchzuführen oder zumindest auszulösen.
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Insbesondere kann das Handhabungsmittel ein mit dem mindestens einen Reibelement in einer mechanischen Wirkverbindung stehendes Übertragungsglied, ein mit dem Kontaktelementkörper vorzugsweise starr verbundenes Führungselement für das Übertragungsglied und ein mit dem Übertragungsglied verbundenes und vorzugsweise durch das Führungselement durchgreifendes Schiebeelement umfassen. Das Übertragungsglied, das Führungselement und gegebenenfalls das Schiebelement dienen dazu, die mechanische Wirkverbindung zwischen einem zur manuellen Bedienung oder Auslösung dienenden Bedienelement und dem mindestens einen Reibelement herzustellen. Hierzu sind geeignete mechanische Kraftübertragungselemente erforderlich, die durch diese Komponenten gebildet werden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des Handhabungsmittels sind das Übertragungsglied und das Führungselement axial zueinander geführt. Vorzugsweise ist das Übertragungsglied im Führungselement axial geführt. Dadurch ergibt sich eine manuelle Axialbewegung für die Krafteinleitung zum Blockieren oder Freigeben der kraftschlüssigen Verbindung. Hierzu können das Führungselement insbesondere ein Führungszylinder und das Übertragungsglied ein Zylinders, vorzugsweise Hohlzylinder, sein. Letzterer wird vorzugsweise im Führungszylinder geführt, um die Axialbewegung zu ermöglichen. Die für die Überführung des mindestens einen Reibelements in die Blockier- oder Freigabestellung erforderliche Kraftübertragung von der axialen Bewegung beispielsweise in die hierfür erforderliche Schwenkbewegung wird durch eine geeignete Konstruktion ermöglicht. Beispielsweise können an der Innenseite des Zylinders bzw. Hohlzylinders hinterschnittene Gleitführungen vorgesehen sein, in denen geeignet geformte Nasen an dem jeweiligen oberen Schenkel eines Reibelements vorgesehen sein, über die die Axialbewegung des Zylinders bzw. Hohlzylinders in die Schwenkbewegung des Reibelements umgesetzt wird. Alternativ kann beispielsweise der untere Rand des Zylinders bzw. Hohlzylinders zum Lösen der Verbindung auf die ausgestellten Reibelemente drücken, sodass sie nach innen geschwenkt werden. In einer weiteren Ausführungsform kann das Übertragungselement mechanisch über ein Gestänge mit dem Hebelwerk verbunden sein und auf dieses Hub- bzw. Zugkräfte ausüben, um eine Stauchung bzw. Spreizung des Abstandes der oberen Enden der Reibelemente zu erreichen.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Handhabungsmittels kann das Schiebeelement ein in axialer Richtung verstellbares Bedienelement sein, wobei das Übertragungsglied und das Führungselement durch das Bedienelement in axialer Richtung zueinander verschiebbar sind. Durch eine manuell vorgenommene Axialbewegung des Bedienelements, beispielsweise in Form eines Bedienungsknopfes, wird das Übertragungsglied im Führungselement axial bewegt. Zur Fixierung der Position des Bedienelements und damit zur Einstellung der Haltekraft kann das Bedienelement in geeigneter Weise einrasten (Rastersystem). Zum Lösen der Verbindung wird die Einrastung wieder gelöst.
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In einer zweiten alternativen bevorzugten Ausführungsform des Handhabungsmittels sind das Schiebeelement über ein rotatorisch verstellbares Bedienelement und das Übertragungsglied und das Führungselement durch das Schiebeelement in axialer Richtung zueinander verschiebbar. Das rotatorisch verstellbare Bedienelement kann beispielsweise ein auf dem in Form eines Führungszylinders ausgebildeten Führungselements aufgeschraubter Ring sein. Durch die Verdrehung des Bedienelementes wird dieses auf dem Führungselement in axialer Richtung bewegt. Das Schiebeelement steht mit dem rotatorischen Bedienelement in einer mechanischen Wirkbeziehung; beispielsweise ist es in einem Schlitz im Führungselement gehalten und wird gleichzeitig durch die durch die Drehung verursachte Axialbewegung des Bedienelements verstellt. Bei dieser Ausführungsform kann durch das große Drehmoment beim manuellen Drehen des Bedienelements eine größere Kraft als im Falle der ersten Ausführungsform auf die Reibelemente ausgeübt werden, sodass eine größere Haltekraft erreicht wird. Die Haltekraft kann zudem feiner und besser reproduzierbar eingestellt werden. Zur Fixierung der Position des rotatorischen Bedienelements und damit zur Einstellung der Haltekraft kann das Bedienelement in geeigneter Weise einrasten (Rastersystem). Allerdings ist ein Rastersystem in diesem Falle nicht unbedingt erforderlich. Zum Lösen der Verbindung müsste die Einrastung wieder gelöst werden.
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Die Einstellbarkeit der Haltekraft ist in jedem Falle durch den Weg der axialen Bewegung des Schiebeelements realisiert. Im Falle des in axialer Richtung verschiebbaren Bedienelements wird die Haltekraft durch dessen Verschiebeweg eingestellt. Im Falle des rotatorischen Bedienelements wird die Haltekraft durch den Drehwinkel des Bedienelements eingestellt. Um die Krafteinstellung reproduzierbar zu gestalten, kann der Verstellweg des Bedienelements mit einer Skala, die entlang des Verstellweges angebracht ist, festgelegt werden. Mit der Einstellung der Haltekraft kann berücksichtigt werden, dass die Zugkraft des Kontaktelements auf das Gegenkontaktelement nicht die Kraft übersteigen soll, mit der das Gegenkontaktelement in seiner Halterung befestigt ist.
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Zum Verbinden des Kontaktelements mit dem Gegenkontaktelement werden beide Teile zusammengesteckt, vorzugsweise wird das Kontaktelement in das Gegenkontaktelement eingesteckt, und dabei wird das mindestens eine Reibelement in der Freigabestellung gehalten. Beim Einstecken des Kontaktelements wird der elektrische Kontakt zwischen beiden Elementen hergestellt. Nach dem Einstecken des Kontaktelements wird mindestens ein Reibelement in die Blockierstellung überführt, sodass das Kontaktelement in dem Gegenkontaktelement kraftschlüssig gehalten wird.
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Der Kontaktstecker und die Kontaktbuchse weisen selbstverständlich ferner Kontaktstifte bzw. Kontaktierausnehmungen, in die die für die elektrische Stromübertragung erforderlichen Kontaktstifte eingeführt werden, sowie gegebenenfalls Schutzkontakte und Neutralleiter auf. Weiterhin können Zugentlastungen für die in den Kontaktstecker bzw. die Kontaktbuchse eingeführten und dort angeschlossenen Kabel vorgesehen sein. Die genannten Elemente sowie die erfindungsgemäßen Elemente können insbesondere in einem Gehäuse untergebracht werden. Alternativ können auch der Kontaktelementkörper bzw. der Gegenkontaktelementkörper und das Führungselement sowie das Übertragungselement Teile des Gehäuses sein.
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Die Erfindung wird an Hand von nachfolgend beschriebenen Figuren näher erläutert. Es zeigen insbesondere:
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1 einen erfindungsgemäßen Kontaktstecker in der gelösten (a) bzw. blockierten (b) Stellung mit einem Handhabungsmittel in einer ersten Ausführungsform;
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2 ein Handhabungsmittel für einen erfindungsgemäßen Kontaktstecker in einer zweiten Ausführungsform.
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Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der nachfolgenden Beschreibung Elemente mit der gleichen Funktion.
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In 1 ist der erfindungsgemäße elektrische Stecker 1 in einer ersten Ausführungsform gezeigt, wobei 1(a) die Freigabestellung des Steckers 1 und 1(b) die Blockierstellung des Steckers 1 zeigen. Er weist einen Steckerkörper 2 auf, in dem ein Kabel untergebracht ist, beispielsweise ein Ladekabel für ein Elektrofahrzeug. Die Führung des Kabels, dessen Anschluss an Kontaktstellen im Stecker und eine Zugentlastung sind in dieser Darstellung nicht gezeigt. Das Kabel ist lediglich durch den Pfeil K symbolisiert, der die aus dem Stecker 1 herausführende Richtung des Kabels anzeigt. Der Steckerkörper 2 weist an dessen unterer Stirnfläche aus dem Körper heraus tretende Kontaktstifte 3, 4 auf, mit denen das Kabel verbunden ist.
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Zur erfindungsgemäßen Fixierung des elektrischen Kontaktsteckers 1 in einer (hier nicht gezeigten) Kontaktbuchse dienen zwei Reibelemente 10, 11, die in Form von Befestigungsarmen über Armachsen 12, 13 im Steckerkörper 2 schwenkbar gelagert sind. Am jeweiligen unteren Ende der Reibelemente 10, 11 sind Gummikissen 14, 15 befestigt, über die eine in seitlicher Richtung wirkende Klemmkraft des Kontaktsteckers 1 in der Kontaktbuchse ausgeübt wird. Die Klemmkraft führt zu der Haltekraft des Kontaktsteckers 1 in der Kontaktbuchse, indem die unteren Enden der Reibelemente 10, 11 mit ihren Gummikissen 14, 15 gegen die Innenwand der typischerweise topfförmig ausgebildeten Kontaktbuchse gedrückt werden, sodass der Kontaktstecker 1 nur bei Überwindung der Haft- und Gleitreibung der Gummikissen 14, 15 gegenüber der Innenwand der Kontaktbuchse von der Kontaktbuchse gelöst werden kann (1(b)).
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Die Reibelemente 10, 11 ragen nach oben durch eine Stirnseite 20 des Steckerkörpers 2 aus diesem heraus. Nicht gezeigt ist, dass die Reibelemente 10, 11 an dieser Stirnseite 20 durch Schlitze hindurchgeführt sind, in denen sie die erforderliche Bewegungsfreiheit für die Schwenkbewegung haben. In gleicher Weise ragen die Reibelemente 10, 11 auch mit den Gummikissen 14, 15 durch Schlitze (nicht dargestellt) im Mantel 21 des Steckerkörpers 2 heraus, die ebenfalls den Reibelementen 10, 11 die für eine Schwenkbewegung erforderliche Bewegungsfreiheit ermöglichen.
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Die Reibelemente 10, 11 sind oben über ein Hebelwerk 30 miteinander verbunden. Dieses Hebelwerk besteht aus vier Hebelarmen 31, 32, 33, 34, die mit in den Reibelementen 10, 11 schwenkbar gelagerten Hebelachsen 35, 36 verbunden sind. Jeweils zwei Hebelarme 31, 32 bzw. 33, 34 sind mit einer Hebelachse 35 bzw. 36 starr und über diese Hebelachse an jeweils einem Reibelement 10 bzw. 11 schwenkbar gelagert. Jeweils zwei Hebelachsen 31, 33 bzw. 32, 34 sind schwenkbar miteinander verbunden und bilden über dem Steckerkörper 2 jeweils eine Brücke. Im jeweiligen Drehgelenk 37 bzw. 38 bilden die jeweils verbundenen Hebelachsen 31, 33 bzw. 32, 34 jeweils einen „Giebel”. Dort sind die jeweils zwei Hebelachsen 31, 33 bzw. 32, 34 miteinander und im vorliegenden Falle auch über Zugfedern 39, 40 mit der Stirnseite 20 des Steckerkörpers 2 verbunden. Über die Zugfedern 39, 40 werden die Hebelarme 31, 32, 33, 34 an ihren Drehgelenken 37, 38 zur Stirnseite 20 des Steckerkörpers 2 gezogen, sodass die oberen Enden der Reibelemente 10, 11 voneinander weg verschwenkt werden. Durch die Lagerung der Reibelemente 10, 11 über die Armachsen 12, 13 schwenken die unteren Enden der Reibelemente 10, 11 dabei von einer ersten Stellung, in der sich die unteren Enden außerhalb des Steckerkörpers 2 befinden (Blockierstellung, 1(b)) nach innen in den Steckerkörper 2 (Freigabestellung, 1(a)), sodass die Gummikissen 14, 15 aus der Reibstellung, in der sie gegen die Innenwand der Steckerbuchse gedrückt werden und der Steckerkörper 2 in der Buchse kraftschlüssig festgehalten wird, von der Innenwand gelöst werden.
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Um diesen Vorgang manuell vornehmen zu können, ist ein Handhabungsmittel vorgesehen, das einen in einem Führungszylinder 50 geführten und axial verschiebbaren Hohlzylinder 60 umfasst. Der Führungszylinder 50 ist mit dem Steckerkörper 2 starr verbunden (zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt). Ein Bedienknopf 70 ist mit dem Hohlzylinder 60 fest verbunden. Der Bedienknopf 70 greift durch einen Schlitz (nicht dargestellt) im Führungszylinder 60 hindurch. Mittels dieses Bedienknopfes 70 kann der Hohlzylinder 60 im Führungszylinder 50 axial verschoben werden. Über ein Gestänge 81, 82, 83, 84 kann das Hebelwerk mittels des Hohlzylinders 60 bewegt werden. Hierzu greifen die Gestängeteile 81, 82, 83, 84 an jeweils einer Hebelachse 31, 32, 33 bzw. 34 an. Zur freien Beweglichkeit der Gestängeteile 81, 82, 83, 84 relativ zu den Hebelachsen 31, 32, 33, 34 sind diese über Drehverbindungen miteinander verbunden. Bei einer Aufwärtsbewegung des Hohlzylinders 60 im Führungszylinder 50 wird das Hebelwerk derart bewegt, dass die Reibelemente 10, 11 in den blockierten Zustand des Steckerkörpers 2 übergehen, weil die unteren Bereiche der Reibelemente 10, 11 mit den Gummikissen 14, 15 in die Klemmstellung nach außen verschwenkt werden (1(b)). Bei einer Abwärtsbewegung des Hohlzylinders 60 im Führungszylinder 50 wird das Hebelwerk dagegen derart bewegt, dass die Reibelemente 10, 11 in den gelösten Zustand des Steckerkörpers 2 verschwenkt werden (1(a)). Diese letztere Bewegung wird durch die Zugfedern 39, 40 unterstützt.
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Damit die Reibelemente 10, 11 über das Hebelwerk, das Gestänge 81, 82, 83, 84 und den Hohlzylinder 60 in der Klemmstellung fixiert werden können, ist der Bedienknopf 70 im Führungszylinder 60 einrastbar. Damit die Klemmkraft zudem einstellbar ist, kann der Verstellweg des Bedienknopfes 70 über eine Skala 71 festgelegt werden.
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Zum Verbinden des Kontaktsteckers 1 mit der Kontaktbuchse wird der Kontaktstecker 1 in die Buchse manuell eingeschoben, wobei die Kontaktstifte 3, 4 in herkömmlicher Art und Weise in entsprechende Kontaktaufnahmen eingeschoben werden, um den gewünschten elektrischen Kontakt herzustellen. Dabei befindet sich der Bedienknopf 70 in der Freigabestellung, d. h. in der in 1(a) gezeigten Stellung, in der die Befestigungsarme 10, 11 mit ihren unteren Enden in den Steckerkörper 2 eingefahren sind. Dann wird der Bedienknopf 70 in die Blockierstellung manuell überführt (1(b)), bei der die Gummikissen 14, 15 gegen die Innenwand der Kontaktbuchse gedrückt sind, sodass der Kontaktstecker 1 mit der Buchse kraftschlüssig verbunden ist.
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In 2 ist ein Handhabungsmittel in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Wiederum ist ein Hohlzylinder 60 vorgesehen, der in einem Führungszylinder 50 geführt und axial verschiebbar ist. Wie im vorstehend beschriebenen Falle werden die Reibelemente des Steckerkörpers auch hier über ein Hebelwerk und ein mit dem Hohlzylinder 60 verbundenes Gestänge bewegt. Insofern unterscheidet sich diese Ausführungsform nicht von der vorstehend beschriebenen.
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Im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten Bedienknopf 70 sind in diesem Falle ein Anker 80 und ein Schraubzylinder 90 vorgesehen. Der Anker 80 greift wie der Bedienknopf 70 durch einen (nicht gezeigten) Schlitz im Führungszylinder 50 hindurch und ist mit dem Hohlzylinder 60 fest verbunden. Der Anker 80 wird durch den Schraubzylinder 90 in axialer Richtung bewegt und zwar durch eine Schraubbewegung des Schraubzylinder 90. Hierzu ist der Schraubzylinder 90 auf die Außenseite des Führungszylinders 50 aufgeschraubt, indem der Führungszylinder 50 auf der Außenseite ein Außengewinde (nicht dargestellt) und der Schraubzylinder 90 auf der Innenseite ein Innengewinde (nicht dargestellt) aufweisen. Der Anker 80 wird durch einen sich an der Innenwand des Schraubzylinders 90 befindenden Mitnehmer (nicht dargestellt) axial mitgenommen, wenn der Schraubzylinder 90 durch die Schraubbewegung nach oben oder nach unten bewegt wird. Auch in diesem Falle ist eine Skala 91 vorhanden, die den Verstellweg für den Anker 80, in diesem Falle über den Verstellweg bei der Schraubbewegung anzeigt. Damit kann die Klemmkraft des Steckerkörpers 2 in der Buchse sehr fein eingestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1954787902 [0002]
- DE 19624784 A1 [0002, 0003, 0007, 0007]
- DE 4139723 C2 [0002, 0006, 0007]
- DE 10340525 B3 [0002]
- DE 4236794 C2 [0002, 0004, 0007]
- DE 19705798 C2 [0002, 0005, 0007]
- DE 19547879 C2 [0003, 0007]
