DE102011055963A1

DE102011055963A1 - Ladedose mit Hebelgetriebe für eine Steckverbindung zur Aufladung eines Elektrofahrzeuges

Info

Publication number: DE102011055963A1
Application number: DE102011055963A
Authority: DE
Inventors: Frank Wittrock; Dirk Weyrauch; Talat Salman
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-12-03
Also published as: DE102011055963B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladedose (1) für eine Steckverbindung (3), insbesondere für eine Steckkraft intensive Steckverbindung (3) zur Aufladung eines Elektrofahrzeuges, mit einem Dosengehäuse (7), das eine Einstecköffnung (8) zum Einführen der Steckkontakte (5) eines Steckers (2) entlang einer Einschubrichtung (E) in das Dosengehäuse (7) aufweist, und mit einer Kontaktanordnung (12), welche die Dosenkontakte (14) der Ladedose (1) umfasst, wobei die Kontaktanordnung (12) aus einer Wartestellung, in der die Dosenkontakte (14) von den Steckerkontakten (5) eines in die Ladedose (1) gesteckten Steckers (2) beabstandet sind, in eine Ladestellung, in der die Dosenkontakte (14) mit den Steckkontakten (5) des in die Ladedose (1) gesteckten Steckers (2) verbunden sind, überführbar ausgestaltet ist. Um eine Ladedose (1) bereitzustellen, die ein bedienerfreundliches, kraftarmes Stecken und Lösen einer Steckverbindung (3) zum Laden von Elektrofahrzeugen ermöglicht, die darüber hinaus auch noch robust, schmutzunempfindlich und langlebig ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ladedose (1) ein Hebelgetriebe (100) zur Überführung der Kontaktanordnung (12) aus der Wartestellung in die Ladestellung aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladedose für eine Steckverbindung, insbesondere zur Aufladung eines Elektrofahrzeuges, mit einem Dosengehäuse, dass eine Einstecköffnung zum Einführen der Steckerkontakte eines Steckers entlang einer Einschubrichtung in das Dosengehäuse aufweist, und mit einer dosenseitigen Kontaktanordnung, welche die Dosenkontakte der Ladedose umfasst.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verbinden einer Steckverbindung, insbesondere zum Aufladen eines Elektrofahrzeuges, umfassend die Schritte: a) ein Einführen der Steckerkontakte eines Steckers in ein Dosengehäuse einer Ladedose und b) Kontaktieren der Steckerkontakte mit den Dosenkontakten einer dosenseitigen Kontaktanordnung der Ladedose.
Zur Aufladung von Elektrofahrzeugen werden bislang Steckersysteme für den Endanwender eingesetzt, wie sie auch im Haushalt verwendet werden. Diese Systeme haben zwar den Vorteil, dass geringe Steck- bzw. Ziehkräfte auftreten, wenn die Steckerkontakte mit den Dosenkontakten elektrisch verbunden werden, jedoch dauert der Ladevorgang sehr lange.
Um den Ladevorgang zu beschleunigen, wurden Hochstromsteckverbindungen entwickelt. Bei solchen Hochstromsteckverbindungen, aber auch bei anderen, insbesondere mehrpoligen Steckern, sind hohe Steck- bzw. Fügekräfte von oft über 50 N aufzubringen, um die zum Stecken der Steckverbindung erforderlichen Reibkräfte zu überwinden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf reibungs- bzw. fügekraftintensive Steckverbindungen, zu deren Schließen eine hohe Fügekraft aufgebracht werden muss, beschränkt, sondern für Steckverbindungen allgemein einsetzbar. Diese hohen Kräfte erschweren die Bedienung und bergen ein nicht unerhebliches Verletzungsrisiko für den Bediener, denn standardisierte Hochstromstecker oder mehrpolige Stecker sind mit einem umlaufenden Bund versehen, der an einem Steckkragen der Ladedose anliegt. Durch die hohen Fügekräfte zum Stecken wird der Steckerbund gegen den Dosenkragen gepresst, wodurch eine gefährliche Quetschstelle entsteht.
Um die Bedienung einer Steckverbindung, insbesondere einer Hochstromsteckverbindung zu vereinfachen, sind Steckverbindungen bekannt, die mit einem manuell betätigten Hebel zum Schließen und Öffnen der Steckverbindung ausgestaltet sind. Dies ist jedoch einerseits nicht sonderlich komfortabel für den Bediener, der beim Einführen des Steckers auch noch den Handhebel zum Schließen der Steckverbindung betätigen muss. Andererseits bedeutet die Anbringung eines Handhebels einen erhöhten Platzbedarf und eine komplexere Steckstruktur der Ladedose für eine Stromsteckverbindung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit eine Ladedose und ein Verfahren bereitzustellen, die ein bedienerfreundliches, kraftarmes Stecken und Lösen einer Steckverbindung zum Laden von Elektrofahrzeugen ermöglichen.
Dieses Problem lässt sich dadurch lösen, dass bei der eingangs genannten Ladedose die dosenseitige Kontaktanordnung aus einer Wartestellung, in der die Dosenkontakte von den Steckkontakten eines in die Ladedose gesteckten Steckers beabstandet sind, in eine Ladestellung, in der die Dosenkontakte mit den Steckerkontakten des in die Ladedose gesteckten Steckers verbunden sind, überführbar ausgestaltet ist.
Für das eingangs genannte Verfahren zum Verbinden einer Steckverbindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die dosenseitige Kontaktanordnung zum Kontaktieren aus einer Wartestellung, in der die Dosenkontakte von den Steckerkontakten des in die Ladedose gesteckten Steckers beabstandet sind, in eine Ladestellung, in der die Dosenkontakte mit den Steckerkontakten verbunden sind, überführt wird.
Ein Vorteil dieser Lösungen ist, dass der Bediener den Stecker mit einer niedrigen Steckkraft, beispielsweise von weniger als 5 N, in das Dosengehäuse einführen und in die vorbestimmte Endposition des Steckers bringen kann. Die Kontaktanordnung der Ladedose befindet sich zu diesem Zeitpunkt noch in der Wartestellung, so dass bei dem Einschieben des Steckers entlang der Einsteck- oder Einschubrichtung (diese beiden Begriffe werden im Folgenden als Synonyme verwendet) in seine gesteckte Endposition im Dosengehäuse die Steckerkontakte noch nicht mit den Dosenkontakten in Verbindung kommen. Daher treten beim Einführen des Steckers in die Ladedose nur sehr geringe Kräfte auf, was ein kraftarmes Stecken ermöglicht. Erst nachdem der Stecker in die Ladedose gesteckt ist und sich in seiner Endposition befindet, wird die Kontaktanordnung aus der Wartestellung in die Ladestellung überführt, wodurch Steckerkontakte mit den Dosenkontakten in Verbindung gebracht werden und der Ladevorgang gestartet wird. In der Ladestellung ist die Kontaktanordnung im Steckgesicht des Steckers untergebracht und Steckerkontakte sind mit Dosenkontakten elektrisch leitend verbunden.
Auch ein kraftarmes Abziehen des Steckers von der Ladedose ist möglich, wozu zunächst die Kontaktanordnung aus der Ladestellung in die Wartestellung zurück überführt wird. Dabei werden die Steckerkontakte von den Dosenkontakten getrennt und die bei Kontakt auftretenden hohen Steck- bzw. Ziehkräfte klingen ab. Anschließend kann der Stecker kraftarm entgegen der Einschubrichtung aus dem Dosengehäuse entnommen werden.
Insgesamt ermöglichen es die oben beschriebene Ladedose und das oben beschriebene Verfahren einem Bediener, den Stecker einer Hochstromsteckverbindung kraftarm und ohne Verletzungsgefahr in seine vorgesehene End- bzw. Steckposition in die Ladedose einzuführen. In der Endposition ist der Stecker gut in der Ladedose vorzentriert und ausgerichtet, was die Bedienfreundlichkeit von Steckverbindungen, insbesondere von Hochstromsteckverbindungen verbessert und eine Verletzungsgefahr des Bedieners reduziert, da beim Einstecken des Steckers keine hohen Steck- bzw. Fügekräfte aufgebracht werden müssen.
Die Überführung der Kontaktanordnung aus der Wartestellung in die Ladestellung kann bei einigen Ausführungen jedoch zu einer Gleitreibung führen, die insbesondere in Zusammenhang mit Schmutz in der Ladedose zu einer erhöhten Abrasion und somit verkürzten Lebensdauer der Ladedose führt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Ladedose und ein Verfahren bereitzustellen, die nicht nur eine bedienerfreundliches, kraftarmes Stecken und Lösen einer Steckverbindung zum Laden von Elektrofahrzeugen ermöglichen, sondern darüber hinaus auch noch eine robuste, schmutzunempfindliche und langlebige Ladedose bereitstellen.
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem dadurch, dass die Ladedose ein Hebelgetriebe zur Überführung der Kontaktanordnung aus der Wartestellung in die Ladestellung aufweist.
Ein Hebelgetriebe ist ein Getriebe, das wenigstens einen Hebel als Kraftübertragungselement umfasst. Das Hebelgetriebe kann insbesondere so ausgestaltet sein, dass es eine Drehbewegung in eine Translation umwandelt, welche die Kontaktanordnung bei der Überführung aus der Wartestellung in die Ladestellung oder zurück bewirkt.
Die Überführung der Kontaktanordnung mittels eines Hebelgetriebes ist insofern vorteilhaft, als ein Hebelgetriebe verschleißarm und unempfindlich gegenüber Verschmutzung ist, weil robuste Hebelelemente eingesetzt werden, die einfach und störunempfindlich gelagert sind. Ferner ist ein Hebel ein Kraftwandler, der die eingeleitete Kraft verstärkt und somit auch ohne leistungsstarke Antriebe die hohen Steck- bzw. Fügekräfte aufbringen kann, die bei der Kontaktierung der Dosenkontakte mit den Steckkontakten zu überwinden sind.
Die vorliegende Erfindung kann durch verschiedene, jeweils für sich vorteilhafte, beliebig miteinander kombinierbare Ausgestaltungen weiter verbessert werden. Auf diese Ausgestaltungsformen und die mit ihnen verbundenen Vorteile wird im Folgenden eingegangen.
In einer ersten Ausführungsform kann die Kontaktanordnung relativ zum Dosengehäuse bewegbar gelagert sein, wodurch eine Überführung der Kontaktanordnung aus der Wartestellung in die Ladestellung erleichtert wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Kontaktanordnung ein bewegbares Kontaktgehäuse umfassen, in dem die Dosenkontakte angeordnet sind. Gemäß dieser Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Ladedose neben dem Dosengehäuse einen Kontaktblock auf, der aus dem Kontaktgehäuse und den in diesem Kontaktgehäuse angeordneten Dosenkontakten besteht. Dieser Kontaktblock bzw. das Kontaktgehäuse kann relativ zum Dosengehäuse beweglich gelagert sein, wodurch die beiden Kontakte tragenden Elemente, der Stecker und das Kontaktgehäuse, beim Schließen der Hochstromsteckverbindung vom Hebelgetriebe aufeinander zu gefahren werden können, was die Steckwege verkürzt und eine besonders kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Ladedose ermöglicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Kontaktgehäuse in der Wartestellung bereits zumindest abschnittsweise in den in die Ladedose Stecker, vorzugsweise im Bereich dessen Steckgesichtes eintauchen. Dadurch werden die beiden Kontakte tragenden Elemente Stecker und Kontaktgehäuse bereits in der Wartestellung vorgesteckt und abschnittsweise mechanisch miteinander verbunden, was eine Überführung der Kontaktanordnung aus der Warte- in die Ladestellung erleichtert und bei dem bereits das Einführen des Steckers in das Ladedosegehäuse durch das Kontaktgehäuse geführt und zentriert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Ladedose ein Führung aufweisen, welche die Translation der Kontaktanordnung in und entgegen der Einschubrichtung leitet. Diese Ausführungsform erleichtert ein Einführen der Kontaktanordnung in das Steckgesicht des Steckers und vermeidet ein Verkanten der Kontaktanordnung bei ihrer Überführung aus der Warte- in die Ladeposition, indem die Bewegung der Kontaktanordnung durch die Führung entlang einer vorbestimmten Richtung geleitet wird. Die Translation entgegen der Einsteckrichtung beim Überführen der Kontaktanordnung aus der Warte- in die Ladeposition begünstigt auch das Verbinden und Lösen von Kontaktanordnung mit Steckergesicht und/oder Dosenkontakten und Steckerkontakten, da die Bewegung der Kontaktanordnung an die Einsteckrichtung des Steckers angepasst ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Hebelgetriebe wenigstens einen Kipphebel umfassen. Ein Kipphebel ermöglicht eine effektive Kraftübertragung in einer kompakten und störunanfälligen Bauweise. Unter einem Kipphebel ist ein Hebel zu verstehen, der bei Krafteinleitung eine Kippbewegung um einen Drehpunkt vollführt. Dazu kann der Kipphebel beispielsweise relativ zum Dosengehäuse und/oder der Kontaktanordnung kippbar gelagert sein. In einer Ausführungsform kann der Kipphebel am Dosengehäuse gelagert sein, so dass das Dosengehäuse als Widerlager ausgenutzt werden kann. Auf diese Weise kann der Kipphebel in der Nähe der Kontaktanordnung gelagert werden, was eine kompakte Bauweise ermöglicht.
Zur Krafteinleitung in dem Kipphebel kann, gemäß einer weiteren Ausführungsform, am Kipphebel ein mit einem Antrieb koppelbares Antriebsorgan und eine Hebelführung angeordnet sein. Die Hebelführung, beispielsweise ein Wälzkörper, der in einer Ausführungsform als Lagerwelle ausgestaltet sein kann, dient zur drehbaren bzw. kippbaren Lagerung des Kipphebels und legt dessen Drehpunkt fest.
Das Antriebsorgan ist kraftübertragend dem Kipphebel verbunden und kann beispielsweise als eine am Kipphebel angeordnete Zahnstange ausgebildet sein. Die Ausgestaltung des Antriebsorgans als Zahnstange hat den Vorteil, dass über eine Zahnstange die Rotationsbewegung eines Zahnrades oder Schneckenrades in eine Translation der Zahnstange gewandelt werden, wobei die Translation der Zahnstange wiederum ein Verkippen des Kipphebels durch das erfindungsgemäße Hebelgetriebe erzeugen kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Ladedose kann ein Antrieb der Antriebskräfte in das Hebelgetriebe einleitend zum Überführen der Kontaktanordnung aus der Wartestellung in die Ladestellung vorgesehen sein, was ein motorisches Schließen der Steckverbindung ermöglicht. Der Antrieb bringt die erforderlichen Steck- bzw. Fügekräfte zum Kontaktieren der Kontakte selbst reibungsbelasteter kraftintensiver Steckverbindungen auf. Beispielsweise kann ein elektromotorischer Antrieb eingesetzt werden, um die Kontaktanordnung aus der Wartestellung in die Ladestellung zu überführen. In einer Ausführungsform kann der Antrieb als Linearantrieb ausgestaltet sein, wodurch auf einfache Weise eine Translation der Kontaktanordnung in und entgegen der Einschubrichtung realisiert werden kann. Das Hebelgetriebe sorgt dabei dafür, dass die zur Überführung erforderliche Stellkraft auf die Kontaktanordnung wirkt. Ferner kann der Antrieb bidirektional ausgestaltet sein und nicht nur das Überführen der Kontaktanordnung aus der Wartestellung in die Ladestellung, sondern gleichzeitig auch die Rücküberführung aus der Ladestellung in die Wartestellung bewerkstelligen.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Hebelgetriebe kann so ausgestaltet sein, dass es eine Rotationsbewegung, die beispielsweise von einem Motor, wie einem Elektromotor, der ebenfalls Teil der Ladedose sein kann, in eine Linearbewegung der Kontaktanordnung umwandelt. Ausgestaltungen mit einem solchen Getriebe sind besonders kompakt, da der Motor am radialen Umfang der Ladedose und nicht axial, also in oder entgegen der Einsteckrichtung von der Ladedose beabstandet angebracht werden kann und trotzdem eine Translation der Kontaktanordnung in und entgegen der Einsteckrichtung ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Hebelgetriebe wenigstens ein Abtriebsorgan aufweisen, das die Stellkraft auf die Kontaktanordnung übertragend angeordnet ist. In einer Ausführungsform kann das Abtriebsorgan an dem wenigstens einen Kipphebel angeordnet sein.
Ist der Abstand zwischen Hebelführung und Antriebsorgan größer als der Abstand zwischen Abtriebsorgan und Hebelführung, ist die die durch den Antrieb in das Getriebe eingebrachte Kraft gemäß Hebelgesetz am Abtriebsorgan verstärkt, wodurch ein leitungsorientierter und somit kleinerer Antrieb, beispielsweise ein kompakterer Elektromotor verwendet werden kann, was eine platzsparende Bauweise der erfindungsgemäßen Ladedose ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform können das Antriebsorgan und das Abtriebsorgan bezüglich der Hebelführung auf der gleichen Seite des Kipphebels angeordnet sein. In dieser Ausführungsform ist der Kipphebel als einseitiger Hebel ausgebildet, was eine kompakte Bauweise ermöglicht, da das Antriebsorgan und das Abtriebsorgan benachbart zueinander liegen können und somit der Antrieb neben der Kontaktanordnung angeordnet werden kann.
Bevorzugt ist das Abtriebsorgan so ausgestaltet, dass es die Abtriebskraft des Hebelgetriebes, also die Stellkraft, in die Kontaktanordnung zu deren Überführung eingeleitet wird, möglichst entlang der Verschieberichtung, in welcher die Kontaktanordnung bei der Überführung verfahren wird, wirkt. Im Wesentlichen in Verstellrichtung wirkend ist so zu verstehen, dass, bei einer Zerlegung des Kraftvektors in seine Komponenten, die vom Abtriebsorgan übertragende Kraftkomponente in Verstellrichtung 70 %, besonders bevorzugt wenigstens 85 % der Gesamtkraft ausmacht. Auf diese Weise wird ein Verkanten der Kontaktanordnung bei der Überführung unterbunden, da der überwiegende Teil der vom Hebegetriebe auf die Kontaktanordnung ausgeübten Kraft in Richtung der vorherbestimmten Verstellrichtung in die Kontaktanordnung eingeleitet wird.
Um die Stellkraft möglichst gleichmäßig vom Hebelgetriebe auf die Kontaktanordnung zu übertragen, kann, gemäß einer weiteren Ausführungsform, das Hebelgetriebe wenigstens zwei Abtriebsorgane aufweisen. Eine mittige Krafteinleitung in die Kontaktanordnung, die ein Verkanten verhindert, kann bei dieser Ausführungsform beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Mittelachse der Kontaktanordnung zwischen den beiden Abtriebsorganen liegt, wobei die Abtriebsorgane vorzugsweise im Wesentlichen den gleichen Abstand zur Mittelachse der Kontaktanordnung aufweisen und bevorzugt symmetrisch zur Mittelachse der Kontaktanordnung angeordnet sind.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Kontaktanordnung zwischen den wenigstens zwei Abtriebsorganen angeordnet sein, was eine gleichmäßige Kraftübertragung von zwei gegenüberliegenden Seiten und darüber hinaus eine kompakte Bauweise der Ladedose ermöglicht. Die kompakte Bauweise ergibt sich dadurch, dass das Abtriebsorgan bzw. die wenigstens zwei Abtriebsorgane am Umfang, also radial zur Kontaktanordnung liegen und die Kontaktanordnung zwischen sich aufnehmen können.
In einer weiteren Ausgestaltung zeichnet sich die Ladedose dadurch aus, dass an der Kontaktanordnung ein antreibbares Stellorgan angeordnet ist. Über ein solches Stellorgan kann die Kontaktanordnung mit dem Hebelgetriebe gekoppelt und durch den Motor über das Getriebe linear bewegt werden.
In einer Ausführungsform kann das antreibbare Langloch an einer nach außen weisenden Fläche des Kontaktgehäuses ausgeformt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Kontaktanordnung eine mit dem Abtriebsorgan koppelbaren Nut bzw. ein koppelbares Langloch aufweisen, wobei die längliche Form der Nut bzw. des Langlochs genügend Spiel bietet, um die Kippbewegung des Hebels in eine lineare Verschiebung zu ermöglichen. Diese Ausgestaltung als Nut, beispielsweise als Langloch, ist konstruktiv einfach, gleichzeitig jedoch im Hinblick auf die Kraftübertragung sehr zuverlässig.
Ein als Nut bzw. Langloch ausgestaltetes Stellorgan kann mit einer in der Nut bzw. dem Langloch platzierbaren Mitnehmer, beispielsweise im Form einer Nocke, der bevorzugt an einem Kipphebel des Hebelgetriebes ausgebildet ist, gekoppelt werden. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass bei Verwendung einer entsprechenden Nocke als Abtriebsorgan des Hebelgetriebes zwischen Nocke und Langloch bzw. Nut vornehmlich Rollreibung entsteht, wenn die kreisbahnförmige Kippbewegung eines Kipphebels in eine lineare Translation der Kontaktanordnung übersetzt wird. Dies führt zu weniger Abnutzung des Stellmechanismus und zu einer erhöhten Lebensdauer der erfindungsgemäßen Ladedose. Zudem ist die Fertigung einer Nut bzw. eines Langloches konstruktiv einfach.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Ladedose ein Hebelgetriebe aufweisen, das zwei Kipphebel umfasst, die über ein Joch miteinander verbunden sind. Ist dieses Joch als Antriebsjoch ausgestaltet, in welches die Antriebskräfte des Motors eingeleitet werden, beispielsweise indem das Antriebselement am Joch angeordnet ist, können zwei oder auch mehr Kipphebel synchron betätigt werden.
Hebelgetriebe mit zwei Kipphebeln, die über ein Joch miteinander verbunden sind, können gemäß einer weiteren Ausführungsform die Kontaktanordnung aufzunehmend bzw. diese umschließend angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein Wälzkörper als Hebelführung eingesetzt werden. Der Wälzkörper kann sich zwischen zwei Kipphebeln erstrecken. Auf diese Weise können zwei Kipphebel auch über einen gemeinsamen Wälzkörper als gemeinsame Hebelführung gekoppelt und deren Verkippung synchronisiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Wälzkörper aus zwei miteinander verbindbaren Wälzkörperteilen aufgebaut sein, die Hebelführung ausbilden, wobei jeweils einer der Wälzkörperteile an einem der beiden Kipphebel angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Hebelgetriebe zwei Kipphebel aufweisen, die an ihrem antriebsseitigen Ende über ein Joch miteinander verbunden sind, wobei an dem anderen, dem antriebsseitigen Ende mit dem Joch entgegenliegenden Ende jeweils ein Wälzkörperteil eines zusammensetzbaren Wälzkörpers angeordnet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass Hebelgetriebeelement mit den zwei Kipphebeln, dem Joch und dem Wälzkörper die Kontaktanordnung umschließend anzubringen, wobei die beiden Kipphebel an jeweils gegenüberliegenden Seiten der Kontaktanordnung und das Joch bzw. der Wälzkörper an jeweils gegenüberliegenden Seiten der Kontaktanordnung liegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Hebelgetriebe, insbesondere ein Hebelgetriebe mit wenigstens einem Kipphebel, dem Antriebsorgan und der Hebelführung, sowie optional dem wenigstens einen Abtriebsorgan einstückig ausgebildet sein. Diese einstückige Ausführungsform kann beispielsweise als Gussteil bzw. Spritzgussteil gefertigt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Ladedose eine Haltevorrichtung zum Fixieren des Steckers im Dosengehäuse umfassen. Auf diese Weise kann der in der Endposition im Dosengehäuse angeordnete Stecker gehalten oder sogar verriegelt werden und selbst dann nicht unbeabsichtigt aus dem Dosengehäuse fallen, wenn die Kontaktanordnung sich noch in der Wartestellung befindet und die hohen Steckkräfte, die den Stecker in die Dose pressen, noch nicht auftreten.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Haltevorrichtung wenigstens ein Halteelement aufweisen, das einen Fixieranschlag des gesteckten Steckers hintergreifbar ausgestaltet ist. Auf diese Weise kann das Halteelement den gesteckten Stecker in der Endposition hintergreifen und somit gegen ein unbeabsichtigtes Abziehen oder ein Herausfallen aus dem Dosengehäuse sichern. Beispielsweise kann das Halteelement als Halteklammer oder Haltearm ausgestaltet sein und einen Bereich aufweisen, der beim Einführen des Steckers in das Dosengehäuse entgegen einer Federkraft ausgelenkt wird. Sobald sich der Stecker in seiner Endposition befindet, wird das Halteelement durch die Federwirkung wieder in seine Ruheposition zurückbewegt in eine Stellung, in der ein Halteelement, beispielsweise eine Rastnase, einen Fixieranschlag des eingeführten Steckers, beispielsweise eine Innenwandung einer Rastöffnung, hintergreift. Die Auslenkung des Halteelementes beim Einführen des Steckers kann dadurch begünstigt werden, dass das Halteelement eine Gleitfläche aufweist, die schräg zur Einsteckrichtung orientiert ist, auf die der Stecker beim Einführen trifft und die am Stecker so entlang gleitet, dass das Halteelement entgegen einer Federkraft ausgelenkt wird.
In einer Ausführungsform kann das Halteelement als Haltekeil ausgestaltet sein, dessen Spitze im Wesentlichen radial zur Einschubrichtung des Steckers ausgerichtet ist, wobei die eine Keilfläche eine komponentenweise in Einsteckrichtung gerichtete Rampe und die andere Keilfläche eine komponentenweise entgegen die Einsteckrichtung gerichtete Rampe bildet. Bei Ausübung eines entsprechenden Kraftaufwandes beim Einstecken bzw. Herausziehen des Steckers in bzw. aus dem Ladedosengehäuse, gleitet die entsprechende Keilfläche am Steckergehäuse entlang und ein elastischer Bereich der Haltevorrichtung wird entgegen seiner Federkraft ausgelenkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Ladedose kann eine Stecksicherung vorgesehen sein, die aus einer Freigabestellung, in der die Stecksicherung ein Lösen des Steckers von der Haltevorrichtung begünstigt, in eine Sicherungsstellung, in der die Stecksicherung ein Lösen des Steckers von der Haltevorrichtung behindert, überführbar ausgestaltet ist. Wenn sich die Stecksicherung in der Freigabestellung befindet, wird ein Einschieben des Steckers und ein Herausziehen des Steckers in das Dosengehäuse erleichtert und kann besonders kraftarm durchgeführt werden. Sobald die Stecksicherung aus der Freigabe- in die Sicherungsstellung überführt worden ist, blockiert sie die Haltevorrichtung, wodurch ein Lösen des Steckers erschwert wird und der Stecker somit in seiner Endposition in der Ladedose verriegelt wird. In einer Ausführungsform kann die Stecksicherung am Hebelgetriebe beispielsweise an einem Kipphebel angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die Überführung der Stecksicherung aus der Freigabe- in die Sicherungsstellung an die Überführung der Kontaktanordnung aus der Warte- in die Ladestellung gekoppelt. Somit kann erreicht werden, dass die Stecksicherung sich stets in der Freigabeposition befindet, wenn die Kontaktanordnung in der Wartestellung ist, so dass und ein Einführen und Lösen des Steckers von der Ladedose erleichtert wird. Sobald die Kontaktanordnung aus der Wartestellung herausgefahren wird, kann durch die Kopplung gleichzeitig die Stecksicherung in die Sicherungsstellung überführt werden, wodurch ein dann auch unerwünschtes Lösen des Steckers aus der Ladedose verhindert wird.
Die Kopplung der Bewegung der Stecksicherung an die Verstellung der Kontaktanordnung kann, gemäß einer weiteren Ausführungsform, dadurch erreicht werden, dass der Antrieb und/oder die Kontaktanordnung einen Mitnehmer zur Überführung der Stecksicherung aus der Freigabestellung in die Sicherungsstellung und/oder aus der Sicherungsstellung in die Freigabestellung aufweist. Der Mitnehmer kann beispielsweise als ein Vorsprung ausgestaltet sein, der an einem Getriebeelement des Antriebs oder an der Kontaktanordnung angeordnet oder ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Antriebsorgan, beispielsweise eine Zahnstange, die Stecksicherung ausbilden. Dies hat den Vorteil, dass die Stecksicherung von dem Getriebeelement gebildet wird, welches für die Krafteinleitung in dem Hebelgetriebe sorgt und somit die Überführung der Kontaktanordnung einleitet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Ladedose einen Verriegelungsbolzen als Haltevorrichtung aufweisen, der aus einer Freigabestellung, in welcher das Verriegelungselement, beispielsweise ein Verriegelungsbolzen oder Verriegelungspin, vom Steckergehäuse beabstandet ist, in eine Verriegelungsstellung, in welcher das Verriegelungselement mit dem Steckergehäuse in Eingriff steht, überführbar ausgestaltet ist.
Ein derartiges Verriegelungselement kann gemäß einer weiteren Ausführungsform von einem Aktuator aus der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung verfahren werden. Der Aktuator kann ein Antrieb mit einer Welle sein, auf der ein Ekzenter, beispielsweise einer Nocke ausgeformt bzw. angebracht ist, die kraftübertragend mit dem Verriegelungselement gekoppelt ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Verriegelungselement ein Federelement aufweisen, das sich am Verriegelungselement abstützt und welches das Verriegelungselement in Richtung Freigabestellung drückt. Durch eine derartige federnde Lagerung des Verriegelungselementes ist sichergestellt, dass das Federelement das Verriegelungselement aktiv in die Freigabestellung bewegt, sobald der von dem Ekzenter bzw. der Nocke zur Überführung aus der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung aufgebrachte Druck durch entsprechende Drehung der Antriebswelle weggenommen wird.
Um eine automatisierte Überführung der Kontaktanordnung aus der Warte- in die Ladestellung zu ermöglichen, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform die Ladedose mit einer Schalteranordnung zur Betätigung des Antriebs versehen sein. Auf diese Weise kann der Antrieb durch Betätigen der Schalteranordnung in Gang gesetzt und die Kontaktanordnung automatisch aus der Warte- in die Ladestellung verfahren werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Schalteranordnung der Ladedose wenigstens einen Startschalter, dessen Betätigung den Antrieb in Gang setzt, und wenigstens einen Stoppschalter, dessen Betätigung den Antrieb anhält, umfassen. Dadurch wird es möglich, den Antrieb zu starten und wieder anzuhalten, um die Kontaktanordnung gezielt aus der Wartestellung in die Ladestellung, aber nicht darüber hinaus, zu überführen. Dadurch wird ein Festfahren der Kontaktanordnung bzw. eine unbeabsichtigte Belastung des Antriebs vermieden, da der Antrieb gestoppt wird, wenn sich die Kontaktanordnung bereits in der gewünschten Position, sei es die Wartestellung oder die Ladestellung, befindet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Ladedose kann der Startschalter vom Stecker betätigbar angeordnet sein, und/oder der Stoppschalter vom Antrieb und/oder der Kontaktanordnung betätigbar angeordnet sein. Auf diese Weise kann der Startschalter vom eingeführten, in seine Endposition gesteckten Stecker betätigt werden und der Antrieb in Gang gesetzt werden, sobald der Stecker vollständig in dem Dosengehäuse untergebracht und in seiner Endposition angeordnet ist. Dass der Stoppschalter vom Getriebe und/oder der Kontaktanordnung betätigt wird, hat den Vorteil, dass Getriebe und Kontaktanordnung bei der Überführung der Kontaktanordnung aus der Wartestellung in die Ladestellung bewegt werden. Wird der Stoppschalter von Antrieb und/oder Kontaktanordnung, die sich bei der Überführung der Kontaktanordnung bewegen, betätigt, kann das Ausmaß der Bewegung genau definiert und dann durch Betätigung des Stoppschalters gezielt angehalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform, bei der die erfindungsgemäße Ladedose einen von einem Aktuator angetriebene Haltevorrichtung, beispielsweise die oben beschriebene von einer Exzenter- bzw. Nockenwelle angetriebene Verriegelungseinrichtung aufweist, kann der Startschalter ein Signal an den Aktuator ausgeben, welcher zunächst das Verriegelungselement aus der Freigabestellung in die Verriegelungsstellung bewegt und somit den Ladestecker gegen ein Abziehen aus der Ladedose sichert. Sobald das Verriegelungselement in seine Verriegelungsstellung überführt ist, kann der Aktuator oder ein Sensor, der die Position des Verriegelungselements erkennt, ein Signal ausgeben, das direkt oder über eine entsprechende Steuereinrichtung an den Antrieb übermittelt wird, der sich daraufhin in Gang setzt und die Kontaktanordnung aus der Wartestellung in die Ladestellung überführt.
Im Folgenden ist die Erfindung beispielhaft anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsformen können dabei unabhängig voneinander kombiniert werden, wie es bei den einzelnen fortlaufend Ausgestaltungen bereits dargelegt wurde.
Es zeigen:
1A bis 1C: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verbinden einer mehrpoligen Steckverbindung;
2: eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ladedose gemäß einer ersten Ausführungsform von schräg vorne;
3: die erfindungsgemäße Ladedose der 2 nebst Stecker in einer Vorderansicht;
4: die erfindungsgemäße Ladedose der 2 nebst Stecker in einer Rückansicht;
5: die erfindungsgemäße Ladedose der 2 nebst Stecker in einer Seitenansicht;
6: die erfindungsgemäße Ladedose der 2 nebst Stecker von der Seite im Längsschnitt in der Schnittebene A-A;
7: die erfindungsgemäße Ladedose der 2 nebst Stecker schematisch von oben im Längsschnitt in der Schnittebene B-B;
8: eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Kipp- oder auch Antriebshebels vom Hebelgetriebe der Ladedose, die in 2 gezeigt ist;
9: eine schematisch perspektivische Darstellung von der Seite auf das Dosengehäuse der Ladedose der 2;
10: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ladedose der 2 in der Wartestellung mit in die Ladedose gestecktem Stecker;
11: die erfindungsgemäße Ladedose der 10 schematisch im Längsschnitt in der Schnittebene A-A;
12: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Ladedose der 2 mit in die Ladedose gestecktem Stecker in der Ladeposition;
13: die erfindungsgemäße Ladedose der 12 in einem schematischen Längsschnitt in der Schnittebene A-A;
14: eine schematische perspektivische Darstellung der Verriegelungseinheit der Ladedose gemäß 2, ohne Verriegelungsabdeckung;
15: eine Schnittdarstellung der 14 in der Schnittebene C-C;
16A bis 16C: die erfindungsgemäße Ladedose der 2 schematisch von oben im Längsschnitt entlang der Schnittebene B-B, wobei die Ladedose in der Wartestellung mit in die Ladedose gestecktem, vorfixiertem aber noch nicht verriegeltem Stecker (16A), die Ladedose in der Wartestellung mit von der Verriegelungseinheit verriegeltem Stecker (16B) und die Ladedose mit in der Ladedose gestecktem, verriegeltem Stecker in der Ladeposition (16C) dargestellt ist;
17: eine Haltevorrichtung der Ladedose gemäß der Ausführungsform der 2 in einer Seitenansicht vergrößert dargestellt;
18: eine schematische perspektivische Seitenansicht einer Ladedose gemäß einer zweiten Ausführungsform in der Wartestellung von schräg hinten;
19: eine perspektivische schematische Seitenansicht des Dosengehäuses der Ladedose aus 17; und
20: eine schematische perspektivische Seitenansicht einer Ladedose gemäß einer zweiten Ausführungsform in der Wartestellung von schräg hinten in der Ladestellung.
Im Folgenden werden das Prinzip der erfindungsgemäßen Ladedose sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Verbinden einer Steckverbindung unter Verweis auf die Abbildungsstrecke der 1A bis 1C näher erläutert.
In 1A sind eine erfindungsgemäße Ladedose 1 sowie ein Stecker 2, die zusammen eine mehrpolige Steckverbindung 3, die hohe Steckkräfte zum Zusammenstecken erfordert, ausbilden, schematisch in einer längs geschnittenen Seitenansicht gezeigt. Der Stecker 2 kann beispielsweise ein Standardstecker sein, in dem mehrerer Steckerkontakte 5 angeordnet sind. Der Stecker wird mit seinem Steckgesicht 6 voran entlang der Einschub- oder auch Einsteckrichtung E in die Ladedose 1 gesteckt.
Die Ladedose 1 umfasst ein Dosengehäuse 7, das an seiner Vorderseite 16, die entgegen der Einsteckrichtung E weist, eine Einstecköffnung 8 aufweist. Die Ladedose 1 umfasst ferner eine Kontaktanordnung 12 mit einem Kontaktgehäuse 13, in dem die Dosenkontakte 14 angeordnet sind. Die Kontaktanordnung 12 ist an der Rückseite 15 des Ladedosengehäuses 7, welche der Einstecköffnung 8 gegenüberliegt, angeordnet und kann entgegen der Einschubrichtung E aus ihrer Wartestellung, die in den 1A und 1B gezeigt ist, in eine Ladestellung, die in 1C gezeigt ist, überführt werden.
Auf herkömmliche Weise wird der Stecker 3 mit seinem Steckgesicht 6 voran in die Einstecköffnung 8 des Gehäuses 7 der Ladedose 1 eingeführt. Der Stecker 2 wird in seine Endsteckstellung, die in 1B und 1C gezeigt ist, in das Gehäuse 7 der Ladedose eingebracht. In dieser Position, die in 1B dargestellt ist, tauchen Kontaktgehäuse 13 und Steckergehäuse 4, insbesondere dessen Steckgesicht 6, bereits mechanisch ineinander ein, wodurch der Stecker in seine vorbestimmte Endstellung geführt und in dieser positioniert wird.
Um ein Herausfallen des Steckers 2 aus der Ladedose 1 zu unterbinden, ist eine Haltevorrichtung 9 am Mantel des Dosengehäuses 7 angeordnet. Die Haltevorrichtung 9 der Ausführungsform, die schematische in den 1A bis 1C gezeigt ist, umfasst ein Verriegelungselement 10, das mit dem in seine Endposition gesteckten Stecker 2 in Eingriff gebracht werden kann. Das Steckergehäuse 4 weist eine Verriegelungsöffnung 11 auf, die in der Endsteckposition mit dem Verriegelungselement 10 in radialer Richtung r_M fluchtet. In dieser Stellung kann das Verriegelungselement 10 in radialer Richtung, also quer zur Achse der Hochstromsteckverbindung, die der Einschubrichtung E entspricht, in das Innere des Dosengehäuses 7 hinein verschoben und somit in der Verriegelungsöffnung des Steckergehäuses 4 platziert werden. Dadurch ist ein Entnehmen des Steckers 2 entgegen der Einschubrichtung E durch das in der Verriegelungsöffnung 11 platzierte Verriegelungselement 10 ausgeschlossen.
Beim Einstecken des Steckers 2 in die Ladedose 1 findet noch keine elektrische Kontaktierung des Steckers 2 mit der Ladedose 1 statt, da sich die Ladedose noch in ihrer Wartestellung befindet, die in den 1A und 1B gezeigt ist.
In der Wartestellung ist das Gehäuse 13 der Kontaktanordnung 12 so weit aus dem Dosengehäuse herausgefahren, dass die Dosenkontakte 14 von den Steckerkontakten 5 des in seiner Endposition in die Ladedose 1 gesteckten Steckers 2 beabstandet sind. Erst wenn die Kontaktanordnung 12 relativ zum Dosengehäuse 7 entgegen der Einschubrichtung E verschoben wird, wie aus dem Übergang der 1B zu der 1C zu erkennen ist, wird die Kontaktanordnung 12 vollständig in das Steckgesicht 6 des Steckers 2 gefahren, wobei die Ladedose 1 in die Ladestellung überführt wird, in der die Dosenkontakte 14 mit dem Steckerkontakten 5 des in die Ladedose 1 gesteckten Steckers 2 elektrisch verbunden sind und die Hochstromsteckverbindung 3 gesteckt ist.
Bei dem Verfahren zum Verbinden einer Steckverbindung 3 findet somit zunächst ein Einführen der Steckerkontakte 5 des Steckers 2 in das Dosengehäuse 7 der Ladedose 1 statt, indem der Stecker 2 vollständig in dem Gehäuse 7 der Ladedose 1 in seiner Endstellung platziert wird. Erst in einem nächsten Schritt werden die Steckerkontakte 5 mit den Dosenkontakten 14 verbunden, indem die Kontaktanordnung 12 der erfindungsgemäßen Ladedose 1 aus ihrer Wartestellung, in der selbst beim sich in der Endstellung im Dosengehäuse 7 platzierten Stecker 2 noch keine elektrische Verbindung zwischen Dosenkontakten 14 und Steckerkontakten 5 stattfindet, in die Ladestellung überführt wird.
Auf diese Weise kann der Stecker 2 kraftarm in der Ladedose 1 platziert werden, da beim Einsteckvorgang noch keine elektrische Kontaktierung der Dosenkontakte 14 mit den Steckerkontakten 5 und die beim elektrischen Kontaktieren auftretenden hohen Zieh- bzw. Steckkräfte erzeugt werden. Erst nachdem der Stecker 2 kraftarm in der Ladedose 1 platziert wurde und durch Betätigen der Haltevorrichtung 9 gegen Herausfallen gesichert ist, findet die elektrische Kontaktierung durch Überführung der Kontaktanordnung 12 der erfindungsgemäßen Ladedose 1 aus der Wartestellung in die Ladestellung statt. Dieses stellt ein bedienerfreundliches Konzept dar und vermeidet eine Verletzungsgefahr, da die hohen Fügekräfte zum Verbinden der Kontakte 5, 14 von Stecker 2 und Ladedose 1 nicht vom Bediener aufgebracht werden.
Im Folgenden wird eine Ladedose 1 gemäß einer ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 2 bis 17 näher erläutert.
In den 2 bis 7 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladedose 1 gezeigt, wobei in 2 eine perspektivische Ansicht von schräg vorne, in 3 eine Vorderansicht, in 4 eine Rückansicht und in 5 eine Seitenansicht dargestellt ist. Die 6 zeigt einen seitlichen Längsschnitt entlang der Schnittebene A-A aus 3 und in 7 ist eine Schnittdarstellung von oben entlang der Schnittebene B-B aus 5 gezeigt.
Die Ladedose 1 umfasst ein Dosengehäuse 7 mit einer Einstecköffnung 8, an der entgegen der Einsteckrichtung E gerichteten Vorderseite 16.
Die Ladedose 1 umfasst ferner eine Kontaktanordnung 12, deren Kontaktgehäuse 13 als schematische perspektivische Darstellung, schräg von vorne, im Detail in 9 gezeigt ist.
Das Dosengehäuse 7 ist nahe der Vorderseite 16 mit einem Befestigungskragen 17 versehen, der zum Anflanschen der Ladedose 1 an seinen vier Ecken Befestigungsöffnungen 18 aufweist. Das Dosengehäuse 7 selbst ist im Wesentlichen zylindrisch geformt und dient zur Aufnahme sowohl der Kontaktanordnung 12 als auch des Steckergesichts 6 des Steckers 2.
Das Gehäuse 13 der Kontaktanordnung 12 ist ebenfalls zylindrisch aufgebaut und mit mehreren Kontaktkammern 19 versehen, in denen die Dosenkontakte 14 angeordnet sind. Die Kontaktkammern 19 verlaufen im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Kontaktanordnung 12, deren Ausrichtung im eingesetzten Zustand in der Ladedose 1 im Wesentlichen der Längsachse der Ladedose 1 und der Einschubrichtung E entspricht.
Das Gehäuse 13 der Kontaktanordnung 12 weist nahe ihrem im eingesetzten Zustand in Einsteckrichtung E weisenden Ende ein Langloch 20 auf, das ein Stellorgan 21 ausbildet, über welches die Kontaktanordnung 12 antreibbar ist und über welches die Stellkraft zum Überführen der Kontaktanordnung 12 aus der Wartestellung in die Ladestellung relativ zum Dosengehäuse 7 von dem Hebelgetriebe 100 eingebracht wird. Beim Überführen der Kontaktanordnung 12 aus der Warte- in die Ladestellung und zurück wird das Gehäuse 13 der Kontaktanordnung 12 axial entgegen und in Einschubrichtung E relativ zum Dosengehäuse 7 verschoben. Diese relative Verschiebebewegung erfolgt ohne Rotation der Kontaktanordnung 12, was nachfolgend noch näher erläutert werden wird.
Um die Bewegung der Kontaktanordnung 12 in und entgegen der Einschubrichtung E zu leiten, ist die Kontaktanordnung 12 in einer Führung 22 gelagert.
Die in den Abbildungen gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladedose 1 ist mit einem Antrieb 26 ausgestattet, der einen Elektromotor 27 mit einer Antriebswelle 28 umfasst. Auf der Antriebswelle 28 ist ein Antriebsritzel 29 dreh- und ortsfest montiert. Das Ritzel 29 ist kraftübertragend mit dem Antriebsorgan 101 des Hebelgetriebes 100 gekoppelt, so dass die vom Motor 27 erzeugte Antriebskraft am Ritzel 29 auf das Antriebsorgan 101 in das Hebelgetriebe 100 eingeleitet wird.
Das Hebelgetriebe 100 der erfindungsgemäßen Ladedose 1 umfasst einen Antriebshebel 102, der kippbar in einem Widerlager 103 am Dosengehäuse 7 angebracht ist. Der Antriebshebel ist 102 im Detail in 8 gezeigt.
Der Antriebshebel 102 ist ein einstückig ausgeformtes Bauteil, das sowohl das Antriebsorgan 101, wenigstens einen Kipphebel 104, in der gezeigten Ausführungsform zwei Kipphebel 104, 104A das Abtriebsorgan 105, sowie die Hebelführung 107 umfasst. Die Hebelführung 107 ist als ein Wälzlagerkörper 108 in Form einer im Widerlager 103 drehbar gelagerten Welle ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform ist das Abtriebsorgan 105 ausgestaltet als aus den Kipphebeln 104, 104A in Richtung Mittelachse M weisend Abtriebsnocken 106, von denen jeweils eine Nocke 106 an einem der beiden Kipphebel 104, 104A angebracht ist.
Der Antriebshebel 102 des Hebelgetriebes 100 ist als einseitiger Hebel ausgebildet, da sowohl das als Zahnstange 70 ausgebildete Antriebsorgan 101, als auch die beiden Abtriebsnocken 106, 106A, an denen die Stellkraft von dem Hebelgetriebe 100 auf das Kontaktgehäuse 13 übertragen wird, auf derselben Seite bezüglich der Hebelführung 107 liegen.
Der dargestellte Antriebshebel 102 umfasst zwei, im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Kipphebel 104, 104A. An den aufeinander zuweisenden Innenseiten 109, 109A der Kipphebel 104, 104A sind die Nocken 106, 106A ausgeformt. Die Nocken 106, 106A stehen im Wesentlichen zur Mittelachse M hin gerichtet aus den Kipphebeln 104, 104A hervor.
An dem von der Hebelführung 107 weg weisenden, antriebsseitigen Ende 110 sind die beiden Kipphebel 104, 104A über ein Antriebsjoch 111 miteinander verbunden. Außen, also an der von Mittelachse M weg weisenden Seite 112 ist in zentraler Position des Jochs 111 das eigentliche Antriebsorgan 101, die Zahnstange 70 ausgebildet. Die Zahnstange 70 verläuft im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene, die von den beiden Kipphebeln 104, 104A und dem Antriebsjoch 111 aufgespannt wird, wobei die Zahnstange 70 an ihrem im montierten Zustand entgegen der Einschubrichtung E weisenden Ende weiter über das Antriebsjoch 111 hinausragt, als an ihrem in Einschubrichtung E hinweisenden Ende.
Die beiden Kipphebel 104, 104A und das Antriebsjoch 111 bilden einen im Wesentlichen bogenförmigen Antriebshebel 102 aus. An den lagerseitigen Enden 113 sind die Kipphebel 104, 104A so ausgeformt, dass sie geschwungen aufeinander zu geformt sehen. An diese geschwungenen Überbrückungsabschnitte 114 schließen sich die Lagerabschnitte 115 der Kipphebel 104, 104A an. Diese sind als Fortsätze der Überbrückungsabschnitte 114 ausgeformt, die im Wesentlichen parallel zueinander in der Richtung verlaufen, in der sich auch der Kipphebelabschnitt 104, 104A mit der Nocke 106 erstreckt.
Die beiden Lagerabschnitte 115 werden von dem Wälzlagerkörper 108 überbrückt, der sich als stabförmiger Körper von dem Lagerabschnitt 115 des einen Kipphebels 104 bis zum Lagerabschnitt 115 des anderen Kipphebels 104A erstreckt und im Wesentlichen senkrecht zur Ausrichtung der Lagerabschnitte 115 bzw. der Längserstreckung der Kipphebelabschnitte 104, 104A mit der Nocke 106 verläuft.
Die von dem Wälzlagerkörper 108 gebildete Hebelführung 107 dient zur in Dreh- oder Kipprichtung D kippbaren Lagerung des Getriebehebels 102 im Widerlager 103. In der gezeigten Ausführungsform ist der Antriebshebel 102 mit einem zweiteiligen Wälzlagerkörper 108 ausgebildet. Der eine Teil 108B des Wälzlagerkörpers 108 ist an dem Lagerabschnitt 115 des einen Kipphebels 104A angebracht, wobei an der Stirnfläche des Wälzlagerteils 108B, die in Richtung des anderen Kipphebels 104 weist, eine zentrale Sacklochbohrung 150 ausgeformt ist.
Der zweite Teil 108A des Wälzlagerkörpers 108 ist an dem Lagerabschnitt 115 des anderen Kipphebels 104 angebracht und weist an seinem endständigen, in Richtung des anderen Kipphebels 104 weisenden Ende einen Pin bzw. eine Feder 151 auf, die kraftschlüssig in die Sacklochbohrung 150 des anderen Abschnittes 108A des Wälzlagerkörpers 108 eingebracht und mit dieser Bohrung 150 verbunden werden kann.
Bei zusammengesteckten Wälzlagerkörpern 108 entsteht somit ein in Einsteckrichtung E betrachtet poligonaler Antriebshebel 102, der die Kontaktanordnung 12 vollständig umschließen kann. Dabei sind die beiden Kipphebel 104, 104A an sich gegenüberliegenden Seiten und das Antriebsjoch 111 und der Bereich der Lagerabschnitten 115 mit dem Wälzlagerkörper 108 an sich gegenüberliegenden Seiten angeordnet.
Der Antriebshebel 102 des Hebelgetriebes 100 ist an einer Hebelführung 107 im Widerlager 103 des Dosengehäuses 7 kippbar in Drehrichtung D gelagert. Dabei durchdringt der Wälzlagerkörper 108 zwei Lagerbohrungen 117 des Dosengehäuses 7, die als Widerlager 103 dienen. Im Widerlager 103 haben die Kipphebel 104, 104A ihre Drehpunkt. Der genannte Antriebshebel 102 ist im Schatten des Befestigungskragen 17 gelagert, so dass das Hebelgetriebe 100 in Einsteckrichtung E nicht sichtbar ist.
Das Kontaktgehäuse 13 der Kontaktanordnung 12 ist im montierten Zustand sowohl zwischen den beiden Kipphebeln 104, 104A als auch zwischen dem Antriebsjoch 111 und der Hebelführung 107 angeordnet. Die Montage des Antriebshebels 102 an dem Dosengehäuse 7 erfolgt auf einfache Weise, indem die lagerseitigen Enden 113 des Antriebshebels 102 mit den beiden Teilen 108A, 108B des Wälzlagerkörpers 108 auseinandergebogen und die Wälzkörperteile 108A, 108B durch die jeweiligen entsprechenden Lager 117 der Ladedose 7 gesteckt werden. Anschließend werden die Teile 108A, 108B durch Einpressen der Feder 151 in die Bohrung 150 zusammengefügt. Bei dieser Montage werden die beiden Antriebsnocken 106, 106A in die Langlöcher 20 des Kontaktgehäuses 13 eingesetzt. Schließlich wird noch das Ritzel 29 des Antriebs 26 mit der Zahnstange 70 des Hebelgetriebes 100 gekoppelt.
Bewegt sich der Motor 27, treibt das Ritzel 29 die Zahnstange 70 an und bewegt diese je nach Drehrichtung des Motors 27 im Wesentlichen in oder entgegen der Einschubrichtung E. Die in die Zahnstange 70 als Antriebsorgan 101 in den Antriebshebel 102 des Hebelgetriebes 100 eingeleiteten Kräfte werden über das Antriebsjoch 111 auf die beiden Kipphebel 104, 104A übertragen, so dass sich der Antriebshebel 102 entweder entgegen der Einschubrichtung E auf den Stecker 2 zu oder in Einschubrichtung E vom Stecker weg in Kipprichtung K um die Hebelführung 107 kippt. Bei dieser Kippbewegung D wird eine Stellkraft von den Antriebsnocken 106, 106A, die in den Langlöchern 20 als Stellorganen 21 der Kontaktanordnung 12 aufgenommen sind, auf das Kontaktgehäuse 13 der Kontaktanordnung 12 übertragen und dieses wird entweder entgegen der Einschubrichtung E aus der Wartestellung in die Ladestellung oder umgekehrt verfahren.
Die Verstellung der Kontaktanordnung 12 in die Ladestellung, also entgegen der Einschubrichtung E ist durch das Steckgesicht 6 des Steckers 2 begrenzt. Wird die Kontaktanordnung 12 in Einschubrichtung aus der Ladestellung in die Wartestellung zurück verfahren, sorgen Anschläge 23 an den Führungsnuten 25 des Kontaktgehäuses 13, die mit den Führungsschienen 24 (siehe 19) des Dosengehäuses die Linearführung 22 ausbilden, dafür, dass der Antriebshebel 102 nicht zu weit nach hinten gekippt und die Kopplung zwischen Ritzel 29 und Zahnstange 70 gelöst wird.
Zum automatischen Überführen der Kontaktanordnung 12 ist die Ladedose 1 in der gezeigten Ausführungsform mit einer Schalteranordnung 37 ausgestattet, die einen Startschalter 38 und einen Stoppschalter 39 aufweist. Der Startschalter 38 und der Stoppschalter 39 sind jeweils mit einem Betätigungsarm 40 versehen, bei dessen Betätigung der Steckvorgang der Steckverbindung 3 gestartet oder angehalten wird. Auf die Betätigung des Start- 38 und Stoppschalters 39 der Schaltvorrichtung 37, die ebenso wie deren Betätigungsarme nur schematisch in 6, 10 und 13 angedeutet sind, wird nachfolgenden noch näher eingegangen.
Das Dosengehäuse 7 kann mit einer sich aus der äußeren Mantelfläche radial erhebenden Montagehülse (nicht gezeigt) für den Elektromotor 27 versehen sein. Die Montagehülse kann einen Montageraum umschließen, in den ein Teil des Motors 27 eingesetzt und beispielsweise über stirnseitige Öffnungen verschraubt werden kann. Auf diese Weise kann der Motor 27 des Antriebs 26 kompakt am radialen Umfang des Gehäuses 7 der Ladedose 1 montiert werden.
Neben dem Montageraum für den Elektromotor 27 kann die Montagehülse auch noch Sitze (nicht gezeigt) für die beiden Schalter 38, 39 der Schaltvorrichtung 37 aufweisen, an den die Schalter 38, 39 befestigt, beispielsweise verrastet oder verschraubt sein können.
Die Kontaktanordnung 12 der gezeigten Ladedose 1 ist nicht nur durch den Antrieb 26 motorisch antreibbar. Die Schaltanordnung 37 ermöglicht vielmehr auch ein automatisches Antreiben der Kontaktanordnung 12, was nachfolgend näher erläutert wird.
Der Betätigungsarm 40 des Startschalters 38 ragt bis in den Innenraum des Dosengehäuses 7 hinein und endet da, wo das in Einschubrichtung E weisende Ende des Steckergehäuses 4 in der Endsteckposition zum Liegen kommt.
Wird der Stecker 2 in die Endsteckposition, die in 10 und 11 gezeigt ist, gebracht, drückt die in Einsteckrichtung E weisende Spitze des Steckergehäuses 4 auf den Betätigungsarm 40 und betätigt somit den Startschalter 38, der den Motor 27 des Antriebs 26 in Gang setzen und Kontaktanordnung 12 aus der Wartestellung in die Ladestellung bewegt.
Aber nicht nur der Start der Überführung der Kontaktanordnung 12 aus der Wartestellung in die Ladestellung ist bei der gezeigten Ausführungsform der Ladedose 1 geregelt. Auch das Stoppen des Motors kann automatisch bewerkstelligt werden. Sobald die Kontaktordnung 12 ihre Ladeposition erreicht, stößt die in Einsteckrichtung E weisende Spitze der Zahnstange 70 gegen den Betätigungsarm 40 des Stoppschalters 39, der im Bereich des Außenmantels der Kupplungshülse endet, betätigt somit den Stoppschalter 39 und schaltet den Motor ab. Diese Anordnungen von Stoppschalter 39 ist beispielsweise in 3 angedeutet.
Auf diese Weise erreicht man ein automatisiertes, motorisches Überführen der Kontaktanordnung 12 aus der Wartestellung in die Ladestellung, sobald sich der Stecker 2 vollständig in seiner vorherbestimmten Endsteckposition befindet. Die Schalteranordnung 37 ermöglicht aber nicht nur ein automatisches Starten und Stoppen des Motors 27. Gleichzeitig dienen der Startschalter 38 und der Stoppschalter 39 auch als Sensoren dafür, dass die Überführung aus der Wartestellung in die Ladestellung ordnungsgemäß vollzogen wird. Sollte sich beispielsweise der Stecker 2 trotz der Haltevorrichtung 9 aus dem Gehäuse 7 der Ladedose 1 lösen, übt das Steckergehäuse 4 keinen Druck mehr auf den Betätigungsarm 40 des Startschalters 38 aus, wodurch der Motor angehalten wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Kontaktanordnung 12 nur dann in die Ladestellung überführt wird, solange der Stecker 2 ordnungsgemäß in der Ladedose 1 gesteckt ist. Der Stoppschalter 39 wiederum kann beispielsweise über eine Zeitschaltuhr mit dem Motor 27 gekoppelt werden, wobei die Zeitschaltuhr bei Überschreiten eines bestimmten Zeitfensters, innerhalb dessen die Überführung der Kontaktanordnung 12 aus der Wartestellung in die Ladestellung vollzogen sein sollte, den Motor 27 automatisch abstellt. Auf diese Weise wird der Stellvorgang beispielsweise dann unterbrochen, wenn sich die Kontaktanordnung 12 bei der Überführung verklemmen und nicht ordnungsgemäß verfahren werden sollte. In den beiden beispielhaft skizzierten Problemfällen, unbeabsichtigte Lösen des Steckers aus der Ladedose bzw. Verkanten der Kontaktanordnung 12 bei der Überführung aus der Wartestellung in die Ladestellung, kann vorteilhafter Weise von der Schalteranordnung eine Fehlermeldung ausgegeben werden.
Sobald der Ladevorgang abgeschlossen ist, wird die Kontaktanordnung 12 der erfindungsgemäßen Ladedose 1 aus der Ladestellung zurück in die Wartestellung befördert. Dazu wird der Elektromotor in umgekehrter Richtung angetrieben und der Antriebsheben 102 von dem Stecker weg in Einsteckrichtung E bewegt.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 5, 6 und 10 bis 13 die Verwendung der erfindungsgemäßen Ladedose 1 näher erläutert.
Dabei entspricht die Seitenansicht der 5 bzw. deren Schnittdarstellung aus 6 der schematischen Darstellung 1A, in der die Ladedose 1 in ihrer Wartestellung gezeigt ist. Der Zustand der 10 und 11 entspricht der schematischen 1B, in der der Stecker 2 in die Ladedose 1 vollständig eingesteckt und in seiner Endposition angeordnet ist, sich die Ladedose 1 aber noch in der Wartestellung befindet, so dass die Steckerkontakte 5 noch nicht mit den Dosenkontakten 14 verbunden sind. In 12 und 13 ist der Zustand entsprechend der 1C gezeigt, in der Stecker 2 und Ladedose 1 der Hochstromsteckverbindung 3 vollständig zusammengesteckt sind und die Kontaktanordnung 12 der Ladedose 1 in die Ladestellung entgegen der Einschubrichtung E relativ zum Dosengehäuse 7 nach vorne gefahren ist, so dass die Steckerkontakte 5 und die Dosenkontakte 14 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
In den 5, 6 und 10 bis 13 ist eine erste Haltevorrichtung 9 mit einer Halteklammer 41 gezeigt, welche den Stecker 2 in der Endsteckstellung (siehe 10 bis 13) im Dosengehäuse 7 fixiert. Analog der schematischen Zeichnung der 1 ist das Steckergehäuse 4 mit einer Verriegelungsöffnung 11 versehen, in die die Halteklammer 41 als Halteelement 10’ der gezeigten Ausführungsform eingreift und der Stecker 2 so in der Ladedose fixiert.
Die gezeigte Ladedose 1 ist mit einer ersten Haltevorrichtungen 9 ausgestattet, die in einem dafür vorgesehenen Haltesitz 50 untergebracht ist. Der Haltesitz 50 ist an der äußeren Wandung des Dosengehäuses 7 angeordnet, wobei der Haltesitz 50 im Wesentlichen fluchtend in bzw. entgegen der Einschubrichtung E mit der Zahnstange 70 verläuft. Der Haltesitze 50 umfasst eine Durchgangsöffnung 51, durch welche der Innenraum des Dosengehäuses 7 von außen zugänglich ist und durch welche sich die Haltevorrichtung 9, die an der Außenseite des Dosengehäuses 7 liegt, bis in den Innenraum des Dosengehäuses 7 hinein erstreckt.
Der Aufbau der ersten Halteelements 10’ der Ladedose gemäß der in den 2 bis 17 gezeigten Ausführungsform wird nun unter Bezugsnahme auf die 17 näher erläutert.
Die Haltevorrichtung 9 wird von einer blattfederartigen Halteklammer 41 gebildet. Die Halteklammer 41 weist an ihrem entgegen der Einschubrichtung E weisenden Ende eine erste Auflagefläche 52 auf, die im montierten Zustand auf dem Haltesitz 50 aufliegt. In Einschubrichtung E schließt sich an die Auflagefläche 52 das eigentliche Halteelement 10’ an. Dieses Halteelement 10’ steht in radialer Richtung von der Auflagefläche 52 ab und umfasst an seiner Spitze einen Rastkeil, der sich bezüglich der Auflagefläche 52 radial auf die Mittelachse der Ladedose 1 zu erstreckt. Der Rastkeil umfasst eine in radialer Richtung auf die Achsmitte M weisende Keilspitze 53, die die Verbindung zweier Gleitflächen 54, 55 bildet. Die erste Gleitfläche 54 ist schräg zur Einschubrichtung E so ausgerichtet, dass das Steckergehäuse 4 bei Einsetzen in das Dosengehäuse 1 auf diese Gleitfläche 54 trifft, die im eingesetzten Zustand im Dosengehäuse 7 angeordnet ist, wie in 6 zu erkennen ist. Die Gleitfläche 54 bewegt sich beim Einführen des Steckers 2 entlang des Steckergehäuses 4, wobei das Halteelement 10’ radial nach außen, von der Zentralachse M der Ladedose 7 weg ausgelenkt wird. Der Rastkeil gleitet so lange am Außenmantel des Steckergehäuses 4 entlang, bis die Keilspitze 53 auf die Verriegelungsöffnung 11 trifft und das Halteelement 10’ wieder in seine Ruheposition zurück bewegt wird. Die Verriegelungsöffnung 11 bildet somit einen Fixieranschlag 56, an welchem das Halteelement 10’ mit seiner Gleitfläche 55 in der Endsteckstellung anliegt, wobei die Keilspitze 53 in die Verriegelungsöffnung 11 eintaucht und somit die Haltevorrichtung 10’ den Fixieranschlag 56 hintergreift. Dadurch wird ein Herausfallen des Steckers 2 aus dem Dosengehäuse 7 vermieden. Das Lösen des Steckers 2 aus dem Dosengehäuse erfolgt ebenfalls kraftarm. Dabei gleitet die zweite Gleitfläche 55, in analoger Weise zur Gleitfläche 54, am Steckergehäuse 4 entlang.
An das Halteelement 10’ schließt sich eine weitere Auflagefläche 52a in Einsteckrichtung E an. Im Bereich der Auflagefläche 52 sind zwei in radialer Richtung r_M zur Mittelachse hin – also in die Richtung, in welche auch das Halteelement 10’ vorsteht – ragende Befestigungsflügel 56 vorgesehen, die jeweils eine Befestigungsöffnung zum Fixieren der Halteklammer mittels eines Befestigungsmittels 58, beispielsweise einer Schraube, am Dosengehäuse 7 ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Ladedose 7 ist mit einer Stecksicherung 60 versehen, die aus einer Freigabestellung, in der die Stecksicherung 60 ein Lösen des Steckers 2 von der Haltevorrichtung 9 begünstigt, in eine Sicherungsstellung, in der die Stecksicherung 60 ein Lösen des Steckers 2 von der Haltevorrichtung 9 verhindert, überführbar ist. In der gezeigten Ausführungsform stellt die Zahnstange 70 die Stecksicherung 60 dar, welche mit der Halteklammer 41 interagiert. Wie in beispielsweise 4 und 6, aber auch in 10 und 11 zu sehen ist, liegt die Halteklammer 41 dann frei, wenn der Antriebshebel 102 nach hinten gerückt und sich die Kontaktanordnung 12 in der Wartestellung befindet. In dieser Stellung befindet sich das entgegen der Einsteckrichtung E weisende Ende der Zahnstange 70 mit dem Ritzel 29 des Antriebs 26 in Eingriff. Ist die Kontaktanordnung 12 in die Ladestellung, deckt die Zahnstange 70 den außerhalb des Dosengehäuses 7 liegenden Teil der Halteklammer 41 ab und behindert somit ein Lösen des Steckers 2 von der Haltevorrichtung 9, da die Verformung der Halteklammer 41 erschwert und somit ein Auslenken des Halteelementes 10’ aus dem Gehäuse 7 der Ladedose 1 gehemmt wird.
Die erfindungsgemäße Ladedose 2 weist nicht nur die oben beschriebene erste Haltevorrichtung 9 mit der Halteklammer 41 auf, sondern noch eine weitere, von einem Aktuator 120 betätigte Haltevorrichtung 9 auf, die schematisch in den 14 und 15 dargestellt ist.
Die weitere Haltevorrichtung 9 umfasst ein Verriegelungselement 10 in Gestalt eines Verriegelungspins 121, der von einem Aktuator 120 in den Innenraum der Ladedose 1 eingerückt werden kann. Der Aktuator 120 umfasst Antrieb 122, beispielsweise einen Elektromotor, der eine Verriegelungswelle 123 dreht, auf der ein Exzenter 124, in der gezeigten Ausführungsform eine Verriegelungsnocke 124 sitzt. Die Exzenternocke 124 kann beispielsweise ortsfest und drehstarr auf dem freien Ende der Verriegelungswelle 123 verrastet werden.
Die Verriegelungsnocke 124 liegt an einer Betätigungsfläche 126 des Verriegelungspins 121 an.
Der Verriegelungspin 121 ist in der gezeigten Ausführungsform stabförmig und weist an seinem antriebsseitigen Ende einen Betätigungskopf 127 auf, an dem die Querschnittsfläche des Pins 121 erweitert ist. Der Verriegelungspin 121 mit seinem Betätigungskopf 127 ist somit insgesamt im Wesentlichen schrauben- oder nietenförmig geförmt. Die zur Exzenternocke 124 gerichtete Fläche des Betätigungskopfes 127 stellt die Betätigungsfläche 126 dar. Die Betätigungsfläche 126 liegt an der Nocke 125 an, so dass der Verriegelungspin 121 vom Exzenter 124 mit Druck beaufschlagt werden kann. Der Verriegelungspin 121 ist federnd gelagert. Dazu weist die Haltevorrichtung 9 eine Feder 129 auf. Die Feder 129 stützt sich an der einen Seite an einem Federsitz 128 des Betätigungskopfes 127 und auf der anderen Seite am Gehäuse 130 des Aktuators ab, so dass der Verriegelungspin 121 aufgrund der Federkraft F stets gegen die Nocke 125 gepresst wird.
Wenn der Aktuator 120 aktiviert und die Welle 123 um etwa 70°–90° gedreht wird, liegt der Ursprung des Exzenters 124 an der Betätigungsfläche 126 an. Bei einer Rotation der Welle drückt die Exzenternocke 124 somit auf die Betätigungsfläche 126 und schiebt den Verriegelungspin 121 durch eine Durchgangsöffnung 51 in das Dosengehäuse 13 in den Innenraum, bis der Pin 121 in eine entsprechend dafür vorgesehene Verriegelungsöffnung 11 des Steckers 2 angeordnet wird und den Stecker 2 somit gegen unbeabsichtigtes Entnehmen aus der Ladedose 7 sichert. Die Überführung des Betätigungspins 121 aus seiner Freigabestellung in die Sicherungsstellung ist in den 16A (Freigabestellung) und 16B (Sicherungsstellung) zu erkennen.
Auch wenn in der gezeigten Ausführungsform nur eine Aktuator betriebene Haltevorrichtung 9' gezeigt ist, kann diese selbstverständlich beidseitig, vorzugsweise bezüglich der Mittelachse M gegenüberliegend mit zwei solchen Haltevorrichtungen 9' versehen sein.
In den 13 und 16C ist schließlich der Zustand gezeigt, bei dem der Stecker 2 in der Ladedose 1 platziert ist. In diesem Zustand ist der Stecker 2 in der Ladedose 7 sowohl durch den Verriegelungspin 121 als auch durch die Halteklammer 41 gesichert.
Bei einer Ausgestaltung mit einer von einem Aktuator 120 betriebenen Haltevorrichtung 9 kann der Startschalter 38 der Schalteranordnung 37 auch mit dem Aktuatorantrieb 122 signalübertragend verbunden sein, so dass zuerst der Aktuator betrieben und der Verriegelungspin 121 der Haltevorrichtung 9 aus der Freigabe in die Sicherungsstellung bewegt wird. Auf diese Weise wird zuerst der Stecker 2 der Ladedose 7 gegen unbeabsichtigtes Entnehmen gesichert. Nachdem der Verriegelungspin 121 in der Sicherungsstellung platziert ist, kann der Aktuator 120 dann ein Signal, entweder wieder direkt oder indirekt über eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt), an den Antrieb 26 ausgeben, welcher dann den Motor 27 antreibt und das Hebelgetriebe 100 so verstellt, dass dessen Antriebshebel 102 entgegen der Einsteckrichtung E relativ zur Ladedose 7 verkippt und die Kontaktanordnung 12 aus der Wartestellung in die Ladestellung verschiebt.
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladedose 1 beschrieben, die in den 18 bis 20 dargestellt ist. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede der Ladedose 1 gemäß der zweiten Ausführungsform zur Ladedose 1 der ersten Ausführungsform eingegangen. Für Teile, deren Funktion und/oder Aufbau ähnlich oder identisch zu Teilen der vorherigen Ausführungsformen ist, werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die Ladedose 1 der zweiten Ausführungsform ist ebenfalls mit einem elektromotorischen Antrieb 26 versehen, der einen Motor 27 und eine Antriebswelle 28 aufweist.
Bei der zweiten Ausführungsform ist der Motor 27 jedoch nicht radial, also quer zur Verstellrichtung der Kontaktanordnung 12, sondern im Wesentlich koaxial angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise, der Motor 27 nicht seitlich aus der Ladedose 2 herausragt.
Um die Antriebskraft vom Motor 27 in die Zahnstange 70 des Hebelgetriebes 100 zu übertragen, wird ein Kopplungsorgan 131 verwendet. Das Kopplungsorgan 131 umfasst eine Welle 132, die im Wesentlichen koaxial zum Motor 27 verläuft. An der einen Seite der Welle 132 ist ein Zahnrad 33 dreh- und ortsfest montiert, das mit dem Ritzel 29 des Motors des Antriebs 26 in Eingriff steht. An dem anderen Ende der Welle 132 ist ein Schneckenrad 134 ausgeformt, das mit der Zahnstange 70 in Eingriff steht.
Neben dem modifizierten Antriebskonzept unterscheidet sich die Ladedose 1 der zweiten Ausführungsform von der Ladedose 1 der ersten Ausführungsform dadurch, dass keine von einem Aktuator 120 betriebene Haltevorrichtung 9 vorgesehen ist.
Stattdessen ist an der Stelle, an der der Verriegelungspin 121 bei der Ladedose 1 der ersten Ausführungsform angeordnet ist, eine Halteklammer 41 in einem entsprechenden Haltesitz 50 an Dosengehäuse 7 angeordnet. Die Halteklammer 41 der zweiten Ausführungsform entspricht der oben beschriebenen Halteklammer 41 der ersten Ausführungsform.
Bei der Ladedose 1 der zweiten Ausführungsform ist eine Stecksicherung 60 vorgesehen, die als ein Sicherungshebel 140 ausgestaltet ist. Der Sicherungshebel 140 ist (wie durch Pfeile angedeutet) drehbar an einen Drehpin 141 der Außenseite des Dosengehäuses 7 gelagert und wird verkippt, wenn auch der Antriebshebel 102 des Hebelgetriebes 100 verkippt wird. Dazu ist an einer Außenseite der Lagerabschnitte 115 des wenigstens einen Kipphebels 104 ein Mitnehmer 142 ausgeformt, der im Wesentlichen eine Fortsetzung des Wälzlagerkörpers 108 darstellt. Dieser Stift 142 ist in einem Lagerkanal 117 des Sicherungshebels 140 untergebracht, der mit der Hebelführung 107 des Hebelgetriebes 100 zusammenfällt.
Bei der zweiten Ausführungsform der Ladedose 1 ist der Walzlagerkörper 108 in dem die Lagerbohrung 117 des Widerlagers 102 nicht ortsfest gelagert, wie dies bei der ersten Ausführungsform der Fall ist. Der Lagerkanal 117 ermöglicht eine in einem vorbestimmten Rahmen definierte Translation (durch Pfeile angedeutet) des Wälzlagerkörpers 108 in und entgegen der Einsteckrichtung E. Der Wälzlagerkörper 108 wird bei Betätigung des Antriebs 26 somit ausgerückt und in Lagerkanal 117 verschoben. Bei dieser Verschiebung nimmt der Antriebshebel 102 über den Mitnehmer 142 den Sicherungshebel 140 mit. Dazu ist der Sicherungshebel 140 mit einer Führungsnut 143 versehen, in welcher der Lagerstift 141 liegt.
Dieses Ausrücken bewirkt, dass der Sicherungshebel 140 gekippt und an seinem Ende, das der Halteklammer 41 zugeordnet ist, entgegen der Einsteckrichtung E vorbewegt und über die Keilspitze 43 der Halteklammer 41, diese in der Ladedose 7 fixierend bewegt wird. In dieser Stellung, die in 20 gezeigt ist, grenzt der Bereich des Hebels 140, der die Halteklammer 41 überdeckt, in radialer Richtung r_M an einen Anschlag 144 des Haltesitzes 50, der ein Verschieben dieses Hebelendes in radialer Richtung unterbindet.
Auch wenn die Ladedose 1 der zweiten Ausführungsform nicht mit einer Schaltanordnung 37 dargestellt ist, kann selbstverständlich auch die zweite Ausführungsform mit Start 38 und Stopschaltern 39 versehen kann, die automatisches Verfahren der Kontaktanordnung 12 aus der Wartestellung in die Ladestellung ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: Ladedose
2: Stecker
3: Steckverbindung
4: Steckergehäuse
5: Steckerkontakte
6: Steckgesicht
7: Dosengehäuse
8: Einstecköffnung
9: Haltevorrichtung
10, 10’: Verriegelungselement/Halteelement
11: Verriegelungsöffnung
12: Kontaktanordnung
13: Kontaktgehäuse
14: Dosenkontakte
15: Rückseite des Dosengehäuses
16: Vorderseite des Dosengehäuses
17: Befestigungskragen
18: Befestigungsöffnungen des Befestigungskragens
19: Kontaktkammern
20: Langloch
21: Stellorgan
22: Linearführung
23: Anschläge
24: Führungschienen
25: Führungsnut
26: Antrieb
27: Motor
28: Antriebswelle
29: Ritzel
37: Schalteranordnung
38: Startschalter
39: Stoppschalter
40: Betätigungsarm
41: Halteklammer
50: Haltesitze für Haltevorrichtung
51: Durchgangsöffnung
52, 52a: Auflagefläche
53: Keilspitze des Halteelementes
54: Erste Gleitfläche
55: Zweite Gleitfläche
56: Befestigungsflügel
57: Befestigungsöffnung
58: Befestigungsmittel
60: Stecksicherung
100: Hebelgetriebe
101: Antriebsorgan
102: Antriebshebel
103: Widerlager
104, 104A: Kipphebel
105: Abtriebsorgan
106, 106A: (Antriebs-)Nocke
107: Hebelführung
108: Wälzkörper
108A, 108B: Wälzkörperteile
109, 109A: Innenseiten der Kipphebel
110: Antriebsseitiges Ende der Kipphebel
111: Joch
112: Außenseite des Jochs
113: Lagerseitiges Ende der Kipphebel
114: Überbrückungsabschnitte
115: Lagerabschnitte
117: Lagerkanal
120: Aktuator
121: Verriegelungspin
122: Antrieb
123: Verriegelungswelle
124: Nocke/Exzenter
126: Betätigungsfläche
127: Betätigungskopf
128: Federsitz am Betätigungskopf
129: Feder
130: Aktuatorgehäuse
131: Kopplungsorgan
132: Kopplungswelle
133: Zahnrad
134: Schneckenrad
140: Sicherungshebel
141: Drehpin
142: Mitnehmerstift
143: Führngsnut
144: Anschlag
150: Sackloch des Wälzkörperteils
151: Feder des anderen Wälzkörperteils
E: Einschubrichtung
D: Drehrichtung/Kipprichtung
M: Mittelachse
r_M: Radiale Richtung auf die Mittelachse hin

Claims

Ladedose (1) für eine Steckverbindung (3), insbesondere für eine steckkraftintensive Steckverbindung (3) zur Aufladung eines Elektrofahrzeuges, mit einem Dosengehäuse (7), das eine Einstecköffnung (8) zum Einführen der Steckkontakte (5) eines Steckers (2) entlang einer Einschubrichtung (E) in das Dosengehäuse (7) aufweist, und mit einer Kontaktanordnung (12), welche die Dosenkontakte (14) der Ladedose (1) umfasst, wobei die Kontaktanordnung (12) aus einer Wartestellung, in der die Dosenkontakte (14) von den Steckerkontakten (5) eines in die Ladedose (1) gesteckten Steckers (2) beabstandet sind, in eine Ladestellung, in der die Dosenkontakte (14) mit den Steckkontakten (5) des in die Ladedose (1) gesteckten Steckers (2) verbunden sind, überführbar ausgestaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladedose (1) ein Hebelgetriebe (100) zur Überführung der Kontaktanordnung (12) aus der Wartestellung in die Ladestellung aufweist.
Ladedose (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelgetriebe (100) wenigstens einen Kipphebel (104, 104A) umfasst.
Ladedose (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipphebel (104, 104A) am Dosengehäuse (7) gelagert ist.
Ladedose (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Kipphebel (104, 104A) ein mit einem Antrieb (26) koppelbares Antriebsorgan (101) und eine Hebelführung (107) angeordnet sind.
Ladedose (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelgetriebe (100) wenigstens ein Abtriebsorgan (105) aufweist, das eine Stellkraft auf die Kontaktanordnung (12) übertragend angeordnet ist.
Ladedose (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Hebelführung (107) und dem Antriebsorgan (101) größer ist als der Abstand zwischen Abtriebsorgan (105) und Hebelführung (107).
Ladedose (1) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelgetriebe (100) wenigstens zwei Abtriebsorgane (105) aufweist.
Ladedose (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanordnung (12) zwischen den wenigstens zwei Abtriebsorganen (105) angeordnet ist.
Ladedose (1) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kontaktanordnung (12) ein mit dem Abtriebsorgan (105) koppelbares Stellorgan (21) angeordnet ist.
Ladedose (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktanordnung (12) wenigstens ein Langloch (20) als Stellorgan (21) aufweist.
Ladedose (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelgetriebe (102) zwei Kipphebel (104, 104A) aufweist, die über ein Joch (111) miteinander verbunden sind, wobei das Antriebsorgan (101) am Joch (111) angeordnet ist.
Ladedose (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wälzkörper (108), der aus zwei miteinander verbindbaren Wälzkörperteilen (108A, 108B) aufgebaut ist, die Hebelführung (107) ausbildet, wobei jeweils ein Wälzkörperteil (108A, 108B) an einem der beiden Kipphebel (104, 104A) angeordnet ist.
Ladedose (1) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelgetriebe (100) mit dem wenigstens einen Kipphebel (104, 104A), dem Antriebsorgan (101) und der Hebelführung (107), sowie optional mit wenigstens einem Abtriebsorgan (105) einstückig ausgebildet ist.
Ladedose (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stecksicherung (60), die aus einer Freigabestellung, in der die Stecksicherung (60) ein Lösen des Steckers (2) von einer den Stecker (2) in der Ladedose (7) fixierenden Haltevorrichtung (9) begünstigt, in eine Stecksicherung, in der die Stecksicherung (60) ein Lösen des Steckers (2) von der Haltevorrichtung (9) behindert, überführbar ausgestaltet ist, wobei Stecksicherung (60) am Hebelgetriebe (100) angeordnet ist.
Ladedose (1) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsorgan (101) die Stecksicherung (60) ausbildet.