DE102011056558B4

DE102011056558B4 - Sicherungsvorrichtung für eine elektrische Steckverbindung, elektrische Steckverbindungsvorrichtung sowie Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Sicherungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011056558B4
Application number: DE102011056558.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Lotz; Thomas Schmidt
Original assignee: Kuester Holding GmbH
Current assignee: Kuester Holding GmbH
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2031-12-17
Also published as: DE102011056558A1

Abstract

Sicherungsvorrichtung (1) für eine, insbesondere elektrische, Steckverbindung, wobei die Sicherungsvorrichtung (1) ein Verriegelungselement (2) aufweist, das wahlweise in eine Verriegelungsstellung oder eine Freigabestellung überführbar ist und das in der Verriegelungsstellung in eine Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) eingreift, wobei eine Sensorvorrichtung (6) vorgesehen ist, die ermittelt, ob die Form der Öffnung, der Ausnehmung (4) oder der Nut (18) und/oder die Form des Verriegelungselements (2) von einer festlegbaren Sollform abweicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung, die Ausnehmung (4) oder die Nut (18) Teil der Sensorvorrichtung (6) ist, dass das Verriegelungselement (2) zusätzlich zu einer Verriegelungsfunktion als Tastsonde zum Abtasten der Form der Öffnung, der Ausnehmung (4) oder der Nut (18) fungiert und dass das Verriegelungselement (2) eine Querschnittsveränderung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherungsvorrichtung für eine, insbesondere elektrische, Steckverbindung, wobei die Sicherungsvorrichtung ein Verriegelungselement aufweist, das wahlweise in eine Verriegelungsstellung oder einen Freigabestellung überführbar ist und das in der Verriegelungsstellung in eine Öffnung oder Ausnehmung oder Nut oder dergleichen eingreift, wobei eine Sensorvorrichtung vorgesehen ist, die ermittelt, ob die Form der Öffnung, der Ausnehmung oder Nut und/oder die Form des Verriegelungselementes von einer festgelegten Sollform abweicht.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Steckverbindungsvorrichtung nach Anspruch 13 sowie ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer solchen Sicherungsvorrichtung gemäß Anspruch 14.
Eine Ladestromsteckverbindung für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 oder 2 ist aus der DE 196 49 707 A1 bekannt.
Ein Ladestecker mit Verriegelungserkennung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 geht auch aus der nachveröffentlichten DE 10 2010 044 138 A1 hervor.
Aus der DE 195 09 336 A1 ist eine Einspeise-Steckverbindung bekannt, welche beim Aufladen eines Elektrofahrzeuges einem unvollständigen Zusammenstecken des speiseseitigen und des empfangsseitigen Verbinders vorbeugen sowie die Einsteckarbeit erleichtern soll. Die Einspeise-Steckverbindung besitzt einen speiseseitigen Verbinder zum Anschluß an eine Stromversorgungseinrichtung und einen empfangsseitigen Verbinder zum Einbau in einer Fahrzeugkarosserie. Der Verbinderkörper ist über einen an seinem Umfang angeformten Flansch einstückig mit einem Zylinderteil des Hauptgehäuses des Schutzgehäuses ausgebildet. Eine Öffnung erstreckt sich vom Zylinderteil des Hauptgehäuses zu einem Seitengehäuse. In dieser Öffnung ist der zum Eingriff in den empfangsseitigen Verbinder ausgebildeter Verriegelungshebel drehbar angeordnet. Da der Verriegelungshebel von außen sichtbar ist, kann geprüft werden, ob die Verbinder voliständig zusammengesteckt und miteinander verriegelt sind, Aus DE 10 2009 053 408 A1 ist eine Steckverbindung zum elektrischen Anschluss eines Elektrofahrzeugs an eine Ladestation bekannt. Die Steckverbindung umfasst eine Ladekupplung und einen darin einsteckbaren Ladestecker. Erfindungswesentlich ist bei dieser Steckverbindung, dass eine automatische Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist, die den Ladestecker nach dessen Einstecken in die Ladekupplung selbsttätig in der Ladekupplung verriegelt.
Eine solche Verriegelungseinrichtung kann beispielsweise einen Verriegelungsaktuator aufweisen, der einen mit einem Antrieb beweglichen Verriegelungsstift aufweist, wobei der Verriegelungsstift in einer Verriegelungsstellung in eine Öffnung oder Ausnehmung oder Nut oder dergleichen eingreift und so ein Trennen der Steckverbindung, beispielsweise durch auseinanderziehen eines Steckers und einer Buchse, mechanisch blockiert.
Nachteiliger Weise kann es jedoch vorkommen, dass die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen – insbesondere durch häufigen Gebrauch oder unsachgemäße Handhabung – beschädigt wird. Insbesondere können im Bereich des Randes – ggf. rampenartige – Ausbrechungen, Abplatzungen oder Abreibungen auftreten, die dazu führen, dass die Steckverbindung – trotz des Eingriffs des Verriegelungsstiftes in die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen – gelöst werden kann. Beispielsweise kann es vorkommen, dass die Beschädigung als Anlaufschräge wirkt, die bei Auseinanderziehen der Steckverbindung den Verrieglungsstift in die Freigabestellung drückt.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Sicherungsvorrichtung anzugeben, die eine erhöhte Sicherheit bietet.
Die Aufgabe wird durch eine Sicherungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 oder 2 gelöst. Danach ist eine Sensorvorrichtung vorgesehen ist, die – vorzugsweise automatisch – ermittelt, ob die Dimension und/oder die Form der Öffnung, der Ausnehmung, der Nut oder dergleichen und/oder die Dimension und/oder die Form des Verriegelungselements von einer festgelegten und/oder festlegbaren Solldimension und/oder Sollform abweicht, insbesondere ob die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen und/oder das Verriegelungselement beschädigt ist, und/oder ob die Steckverbindung vollständig hergestellt ist.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass zuverlässig erkannt wird, eine Steckverbindung ordnungsgemäß hergestellt und/oder verriegelt ist. Erfindungsgemäß ist es daher vorteilhaft möglich, einen elektrischen Stromfluss durch die Steckverbindung nur in diesem Fall freizugeben und ansonsten den elektrischen Stromfluss nicht freizugeben oder diesen zu unterbrechen. Eine Unterbrechung kommt beispielsweise in Betracht, wenn eine Beschädigung der Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen während eines Ladevorganges auftritt oder wenn während eines Ladevorganges die Steckverbindung beispielsweise durch Gewalteinwirkung – und sei es nur teilweise – gelöst wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement zusätzlich zu einer Verriegelungsfunktion als Tastsonde fungiert, insbesondere zum Abtasten der Dimension und/oder der Form der Öffnung, der Ausnehmung oder der Nut oder das Verriegelungselement Teil der Sensorvorrichtung ist. Diese Ausführungen haben den besonderen Vorteil, dass sie mit wenigen zusätzlichen Bauteilen auskommen und dass insbesondere auf zusätzliche bewegliche Teile verzichtet werden kann. Insoweit kann die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung besonders störunanfällig ausgebildet sein und kostengünstig hergestellt werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung, Nut oder dergleichen Teil der Sensorvorrichtung ist. Dies beispielsweise um durch Abtasten zu ermitteln, ob das Verriegelungselement beschädigt ist oder nicht. Hierfür ist es vorgesehen, dass die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen als Tastsonde fungiert, vorzugsweisedass die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen als Tastsonde zum Abtasten der Dimension und/oder der Form des Verriegelungselements fungiert.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement eine Querschnittsveränderung und/oder eine Querschnittsverringerung und/oder eine Dickenveränderung und/oder eine Dickenverringerung aufweist und/oder eine Abstufung. Die Abstufung, Querschnittsveränderung, Querschnittsverringerung, Dickenveränderung, Dickenverringerung kann insbesondere vorteilhaft im Bereich eines Endes des Verriegelungselements angeordnet sein. Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement dem in die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen eingreifenden Ende gegenüberliegend endseitig eine Abstufung und/oder eine Querschnittsveränderung und/oder eine Querschnittsverringerung und/oder eine Dickenveränderung und/oder eine Dickenverringerung aufweist. Insbesondere diese Ausführungsformen sind, wie im Folgenden noch detaillierter aufgezeigt wird, besonders dazu geeignet, ein Ausbruch des Randes der Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen zuverlässig feststellen zu können.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ermittelt die Sensorvorrichtung – direkt oder indirekt – die Eingreiftiefe des Verriegelungselements in die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen. Hierdurch kann die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen von dem Verriegelungselement gewissermaßen abgetastet werden, insbesondere um zu ermitteln, ob die Dimension und/oder die Form der Öffnung, der Ausnehmung, der Nut oder dergleichen von einer festgelegten und/oder festlegbaren Solldimension und/oder Sollform abweicht, insbesondere ob die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen beschädigt ist, und/oder ob die Steckverbindung vollständig hergestellt ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung – direkt oder indirekt – die Eingreiftiefe des Verriegelungselements in die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen mittels zumindest eines Schalters und/oder mittels zumindest eines Hallsensors ermittelt.
Eine Beschädigung des Verriegelungselements, insbesondere eines Verriegelungsbolzens, kann insbesondere dadurch festgestellt werden, dass überprüft wird, ob und/oder bei welcher Eindringtiefe das Verriegelungselement, insbesondere das eingreifender Ende des Verriegelungselements, am Boden der Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen anliegt. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass für einen Test des Verriegelungselements ein Teststeckelement zum Herstellen einer vorübergehenden Steckverbindung eingesteckt wird, dessen Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen eine vorbestimmte Solldimension und/oder Sollform aufweist. Sollte beispielsweise das Ende des Verriegelungselements abgebrochen sein, würde dieses tiefer als vorgesehen in die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen eintauchen, um das abgebrochene Ende in Anlage zu dem Boden der Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen zu bringen, was detektiert und – vorzugsweise elektronisch – ausgewertet wird.
Die vorübergehende Verwendung eines Teststeckelements zum Zweck der Überprüfung der Sicherungsvorrichtung bietet sich vorteilhaft insbesondere dann an, wenn die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen eines elektrischen Steckelements als Durchgangsöffnung ausgebildet ist, die naturgemäß keinen Boden aufweist.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung eine festgelegte und/oder festlegbare erste Eingreiftiefe in die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen eingetaucht ist, wenn die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen die Solldimension und/oder die Sollform aufweist, insbesondere wenn die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen nicht beschädigt ist und eine vollständige Steckverbindung hergestellt ist.
Darüber hinaus kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung um eine zweite – vorzugsweise von der ersten Eingreiftiefe verschiedene, insbesondere größere, – Eingreiftiefe in die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen eingetaucht ist, wenn die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen nicht die Solldimension und/oder die Sollform aufweist, insbesondere wenn die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen – beschädigt ist und beispielsweise Ausbrüche aufweist.
Bei einer besonders zuverlässigen Ausführung der erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung weist das Verriegelungselement eine Abstufung und/oder einen Vorsprung auf, der in der Verriegelungsstellung auf dem Rand der Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen aufliegt, wenn die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen die Solldimension und/oder die Sollform aufweist.
Darüber hinaus kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Abstufung und/oder der Vorsprung in der Verriegelungsstellung zumindest teilweise in der Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen angeordnet ist, wenn die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen nicht die Solldimension und/oder die Sollform aufweist. In dieser Situation greift das Verriegelungselement tiefer in die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen ein, was beispielsweise durch eine Schalteranordnung detektiert werden kann.
Eine solche Schalteranordnung kann beispielsweise einen Tastschalter aufweisen, dessen Tastkugel auf einer Gleitfläche gleitet, wenn das Verriegelungselement verschoben wird. Die Gleitfläche kann eine Vertiefung für die Tastkugel aufweisen, die mit einer Alles-in-Ordnung-Stellung des Verriegelungselements korrespondiert. Diese Stellung kann beispielsweise als die Stellung festgelegt sein, die auftritt, wenn das Verriegelungselement um die erste Eingreiftiefe in die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen eingreift und/oder wenn eine Abstufung oder Vorsprung des Verriegelungselements auf dem Rand der Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen aufliegt.
Wie bereits erläutert kann die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen in einem, insbesondere zum Zweck der Überprüfung der Sicherungsvorrichtung vorübergehend zu verwendenden Teststeckelement, insbesondere in einem Teststecker, angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen in einem Teststeckelement, insbesondere in einem Teststecker, angeordnet ist, das zusätzlich als Schutzkappe für ein elektrisches Steckelement ausgebildet ist.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Sicherungsvorrichtung ist eine Steckverbindung mit einem Teststeckelement, insbesondere einem Teststecker, herstellbar, das eine Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen mit einer Solldimension und/oder Sollform bereitstellt. Die Solldimension und/oder Sollform ist auf die Solldimension und die Sollform des Verriegelungselements vorzugsweise derart abgestimmt, dass das Verriegelungselement in der Verriegelungsstellung eine Sollposition einnimmt und dass das Verriegelungselement eine von der Sollposition abweichende Stellung einnimmt, wenn das Verriegelungselement beschädigt ist, beispielsweise das eingreifende Ende abgebrochen ist. Die Abweichung von der Sollposition ist ein klarer Hinweis darauf, dass das Verriegelungselement beschädigt ist.
Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass eine Überprüfung des Verriegelungselements mit der Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen eines elektrischen Steckelements anstelle eines Teststeckelements erfolgt.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ist eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen, die – direkt oder indirekt – einen Stromfluss durch eine zu sichernde elektrische Steckverbindung in Abhängigkeit vom Ermittlungsergebnis der Sensorvorrichtung steuert, insbesondere unterbricht und/oder freigibt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Steuerungsvorrichtung – direkt oder indirekt – einen Stromfluss durch eine zu sichernde elektrische Steckverbindung nur dann freigibt, wenn die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen die Solldimension und/oder die Sollform aufweist und/oder wenn die Steckverbindung vollständig hergestellt ist, insbesondere wenn ein zu einer Steckverbindung gehörender Stecker vollständig in eine zu der Steckverbindung gehörende Buchse eingesteckt ist.
In erfindungsgemäßer Weise kann die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung besonders vorteilhaft Teil einer elektrische Steckverbindungsvorrichtung, insbesondere eines Ladesteckers und/oder einer Ladebuchse sein. Ganz besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Sicherungsvorrichtung in einem Elektrofahrzeug oder einer Ladestation verwendet werden oder Teil eines Elektrofahrzeugs oder einer Ladestation sein.
Zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung und/oder einer elektrische Steckverbindungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Steckverbindung mit einem Teststeckelement, insbesondere einem Teststecker, hergestellt wird. Hierbei kann insbesondere – wie bereits erwähnt – vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Teststecker eine Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen mit einer Solldimension und/oder Sollform bereitstellt.
Darüber hinaus kann, beispielsweise mithilfe einer Sensorvorrichtung, die Eingreiftiefe des Verriegelungselements in die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ermittelt werden, ob das Verriegelungselement am Boden der Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen anliegt. Zum Ermitteln der Eingreiftiefe und/oder des Anliegens am Boden kann die Sensorvorrichtung beispielsweise zumindest einen Schalter und/oder zumindest einen Hallsensor aufweisen.
Bei einer besonderen Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem ersten Schritt zunächst mithilfe eines Teststeckelement überprüft wird, ob das Verriegelungselement beschädigt ist oder nicht. Wenn festgestellt ist, dass das Verriegelungselement nicht beschädigt ist, wird in einem zweiten, nachfolgenden Schritt das Teststeckelement durch ein Steckelement ersetzt und dadurch eine Steckverbindung des Steckelements mit einem Gegensteckelement hergestellt, wobei nun ermittelt wird, ob die Öffnung, Ausnehmung, Nut oder dergleichen des Steckelements beschädigt ist oder nicht.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung in der Verriegelungsstellung bei intakter Ausnehmung,
2 die Sicherungsvorrichtung in der Freigabestellung oder bei nicht vollständig hergestellter Steckverbindung,
3 die Sicherungsvorrichtung in der Verriegelungsstellung bei beschädigter Ausnehmung,
4 ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Steckverbindungsvorrichtung mit einer anderen erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung,
5 ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Teststeckelement eingesteckt ist,
6 ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem ein Teststeckelement eingesteckt ist, bei unbeschädigtem Verriegelungselement und
7 das andere Ausführungsbeispiel, bei dem ein Teststeckelement eingesteckt ist, bei beschädigtem Verriegelungselement.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung 1 für eine elektrische Steckverbindung. Der Übersichtlichkeit halber sind die Bauteile der Steckverbindung nur ansatzweise gezeichnet. Die Sicherungsvorrichtung 1 weist ein Verriegelungselement 2, nämlich einen Verriegelungsbolzen 3 auf, der wahlweise in eine Verriegelungsstellung oder eine Freigabestellung überführbar ist. In der Verriegelungsstellung greift der Verriegelungsbolzen 3 in eine Ausnehmung 4 ein, was in den 1 und 3 dargestellt ist.
In der Freigabestellung greift der Verriegelungsbolzen 3 nicht in die Ausnehmung 4 ein, so dass der Teil 5 der Steckverbindung mechanisch nicht mehr blockiert ist und relativ zu einem anderen – nicht dargestellten – Teil der Steckverbindung und relativ zu dem Verriegelungsbolzen 3 bewegt werden kann. Dies ist in 2 dargestellt.
Es ist eine Sensorvorrichtung 6 vorgesehen, die ermittelt, ab die Dimension und/oder die Form der Ausnehmung 4 von einer festgelegten Solldimension und/oder Sollform abweicht. Auf diese Weise wird ermittelt, ob die Ausnehmung 4 beschädigt ist, insbesondere ob sie Ausbrechungen, Abplatzungen oder Abreibungen aufweist.
Hierbei fungiert der Verriegelungsbolzen 3 – zusätzlich zu seiner Verriegelungsfunktion – als Tastsonde. Der Verriegelungsbolzen 3 weist endseitig eine Abstufung 7 auf, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass sie auf dem Rand der Ausnehmung 4 aufliegt und ein weiteres Eintauchen des Verriegelungsbolzens in die Ausnehmung 4 verhindert ist, wenn die Ausnehmung 4 eine Solldimension und/oder eine Sollform aufweist. Diese Situation ist in 1 dargestellt. In dieser Situation taucht der Verriegelungsbolzen um eine erste Eingreiftiefe tief in die Ausnehmung 4 ein.
Der Verriegelungsbolzen 3 ist längsverschieblich – in der Figur nach oben und unten – angeordnet. Es ist ein Tastschalter 8 vorgesehen, der gewissermaßen indirekt ermittelt, wie tief der Verriegelungsbolzen 3 in die Ausnehmung 4 eintaucht. Der Tastschalter 8 weist eine Kugel 11 auf, die auf einer Gleitfläche 9 mit einer Vertiefung 10 entlang gleitet, wenn der Verriegelungsbolzen 3 verschoben wird.
Wenn die Kugel des Tastschalters 8 in die Vertiefung eintaucht, wird hier durch den Tastschalter 8 ein elektrischer Kontakt geschlossen, was – beispielsweise einer elektronischen Steuerungsvorrichtung – anzeigt, dass sich der Verriegelungsbolzen 3 in der Verriegelungsstellung befindet und lediglich um eine erste Eingreiftiefe in die Ausnehmung 4 eingetaucht ist, weil die Ausnehmung 4 unbeschädigt ist und daher sowohl die Solldimension, als auch die Sollform aufweist. In dieser Situation könnte vorgesehen sein, dass eine – nicht dargestellte elektronische Steuerungsvorrichtung – einen Stromfluss durch die Steckverbindung freigibt.
Wenn die Ausnehmung 4 eine Beschädigung, bspw. in Form eines Ausbruchs 12 aufweist, wie dies in 3 dargestellt ist, taucht der Verriegelungsbolzen 3 tiefer, nämlich um eine zweite Eingreiftiefe in die Ausnehmung 4 ein. Die Kugel 11 des Tastschalters 8 befindet sich in dieser Situation nicht mehr in der Vertiefung 10, so dass durch den Tastschalter 8 ein elektrischer Kontakt geöffnet wird. Eine an den Tastschalter 8 angeschlossene Steuerungsvorrichtung, die in den Figuren nicht gezeigt ist, kann derart ausgebildet sein, dass die in dieser Situation einen Stromfluß durch die zu sicherende Steckverbindung – anders als in der Situation, die in 1 geschildert ist – nicht freigibt.
Auch wenn keine Beschädigung der Ausnehmung 4 vorliegt, sondern lediglich die Steckverbindung – bspw. durch nicht vollständiges Einschieben eines Steckers in eine Buchse – nicht korrekt hergestellt ist, oder wenn sich das Verriegelungselement in der Freigabestellung befindet, ist die die Kugel 11 des Tastschalters 8 nicht in der Vertiefung 10 positioniert, so dass der Tastschalter 8 seinen elektrischen Kontakt öffnet und eine angeschlossene Steuerungsvorrichtung darauf hin den Stromfluß durch die Steckverbindung nicht freigibt oder ggf. einen bereits bestehenden Stromfluß unterbricht. Diese Situation ist in 2 dargestellt.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Steckverbindungsvorrichtung 13 mit einer anderen erfindungsgemäßen Sicherungsvorrichtung 1, die in dieser Figur lediglich schematisch angedeutet ist. Die Steckverbindungsvorrichtung 13 weist einen Stecker 14 mit einer Öffnung 16 für ein Verriegelungselement 2 auf, der als Ladestecker für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Darüber hinaus weist die Steckverbindungsvorrichtung 13 eine Rückkopplung 15 auf, die als Ladekupplung eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Die Sicherungsvorrichtung 1 weist ein Verriegelungselement 2 auf, das als Verriegelungsbolzen 3 ausgebildet ist.
Bei dieser Ausführungsform kann insbesondere festgestellt werden, ob die Öffnung 16 beschädigt ist, insbesondere ob der Rand der Öffnung 16 ausgebrochen ist. Dies kann insbesondere in der Weise erfolgen, wie dies in Bezug auf die 1–– 3 ausführlich beschrieben ist, wobei er darauf hingewiesen ist, dass in 4 der Übersichtlichkeit halber eine Abstufung 7, die bei intakter Öffnung 16 auf dem Rand der selben auffliegt, nicht eingezeichnet ist.
Die Figur soll vielmehr illustrieren, dass bei einer solchen Ausführungsform die Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Verriegelungselements 2 dadurch ein Problem darstellen kann, dass die Öffnung 16 als Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Eine solche Durchgangsöffnung erlaubt es nämlich nicht festzustellen, ob der am Boden anliegende Verriegelungsbolzen 3 sich in einer Sollposition befindet und/oder eine Solleingreiftiefe aufweist. Zur Lösung dieses Problems ist vorgesehen, vorübergehend ein Teststeckelement 17 in die Kupplung 15 ein zu stecken, die eine umlaufende Nut 18 und dementsprechend einen Boden aufweist, an dem das Verriegelungselement 2 anliegen kann. Sollte das eingreifende Ende des Verriegelungsbolzens 3 beschädigt, beispielsweise abgebrochen sein, so taucht der Verriegelungsbolzen 3 tiefer als eigentlich vorgesehen in die Nut 18 ein, was der diktiert wird und was ein eindeutiges Signal für das vorliegen einer Beschädigung des Verriegelungsbolzen 3 ist.
Das Teststreckelement 17 ist zusätzlich als Schutzkappe 19 für die Kupplung 15 ausgebildet. Dies hat den besonderen Vorteil, dass kein separates zusätzliches Bauteil nötig ist. Vielmehr wird zur Überprüfung der Sicherungsvorrichtung 1, insbesondere des Verriegelungselements 2, ein Bauteil benutzt, das ohnehin vonnöten ist. Es muss lediglich gewährleistet sein, dass die Nut 18 dieses Bauteils korrekt positioniert und dimensioniert ist.
Die 6 und 7 zeigen im Wesentlichen ein Ausführungsbeispiel, das – insbesondere hinsichtlich der Sensorvorrichtung 6 – genauso funktioniert, wie das in den 1 bis 3 illustrierte Ausführungsbeispiel, wobei jedoch ein Teststreckelement 17 mit einer als Sackloch ausgeführten Ausnehmung 4 eingesteckt ist.
Die Ausnehmung 4 ist derart dimensioniert und ausgeformt, die Kugel des Tastschalters 8 in die Vertiefung eintaucht, wenn die unbeschädigte Spitze des Verriegelungsbolzens 3 am Boden der Ausnehmung 4 anliegt. Der elektrische Kontakt des Tastschalters 8 ist in dieser Stellung geschlossen, was – beispielsweise einer elektronischen Steuerungsvorrichtung – anzeigt, dass der Verriegelungsbolzen 3 unbeschädigt ist. Diese Situation ist in 6 dargestellt.
Wenn jedoch der Verriegelungsbolzen 3 beschädigt ist, muss er tiefer in die Ausnehmung 4 eingreifen, um den Boden derselben zu erreichen. In dieser Situation taucht die Kugel des Tastschalters 8 nicht in die Vertiefung ein. Der Der elektrische Kontakt des Tastschalters 8 ist in dieser Stellung geöffnet, was – beispielsweise einer elektronischen Steuerungsvorrichtung – anzeigt, dass der Verriegelungsbolzen 3 beschädigt ist. Diese Situation ist in 7 dargestellt.
Bezugszeichenliste

1: Sicherungsvorrichtung
2: Verriegelungselement
3: Verriegelungsbolzen
4: Ausnehmung
5: Teil einer Steckverbindung
6: Sensorvorrichtung
7: Abstufung
8: Tastschalter
9: Gleitfläche
10: Vertiefung
11: Kugel
12: Ausbruch
13: Steckverbindungsvorrichtung
14: Stecker
15: Kupplung
16: Öffnung
17: Teststeckelement
18: Nut
19: Schutzkappe

Claims

Sicherungsvorrichtung (1) für eine, insbesondere elektrische, Steckverbindung, wobei die Sicherungsvorrichtung (1) ein Verriegelungselement (2) aufweist, das wahlweise in eine Verriegelungsstellung oder eine Freigabestellung überführbar ist und das in der Verriegelungsstellung in eine Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) eingreift, wobei eine Sensorvorrichtung (6) vorgesehen ist, die ermittelt, ob die Form der Öffnung, der Ausnehmung (4) oder der Nut (18) und/oder die Form des Verriegelungselements (2) von einer festlegbaren Sollform abweicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung, die Ausnehmung (4) oder die Nut (18) Teil der Sensorvorrichtung (6) ist, dass das Verriegelungselement (2) zusätzlich zu einer Verriegelungsfunktion als Tastsonde zum Abtasten der Form der Öffnung, der Ausnehmung (4) oder der Nut (18) fungiert und dass das Verriegelungselement (2) eine Querschnittsveränderung aufweist.
Sicherungsvorrichtung (1) für eine, insbesondere elektrische, Steckverbindung, wobei die Sicherungsvorrichtung (1) ein Verriegelungselement (2) aufweist, das wahlweise in eine Verriegelungsstellung oder eine Freigabestellung überführbar ist und das in der Verriegelungsstellung in eine Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) eingreift, wobei eine Sensorvorrichtung (6) vorgesehen ist, die ermittelt, ob die Form der Öffnung, der Ausnehmung (4) oder der Nut (18) und/oder die Form des Verriegelungselements (2) von einer festlegbaren Sollform abweicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung, die Ausnehmung (4) oder die Nut (18) Teil der Sensorvorrichtung (6) ist, dass die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) als Tastsonde zum Abtasten der Form des Verriegelungselements (2) fungiert und dass das Verriegelungselement (2) eine Querschnittsveränderung aufweist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Verriegelungselement (2) endseitig eine Abstufung (7) und/oder die Querschnittsveränderung aufweist oder dass b. das Verriegelungselement (2) endseitig und dem in die Öffnung, Ausnehmung oder Nut (18) eingreifenden Ende, gegenüberliegend, eine Abstufung (7) und/oder die Querschnittsveränderung aufweist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung – direkt oder indirekt – die Eingreiftiefe des Verriegelungselements (2) in die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) vorzugsweise mittels zumindest eines Schalters oder mittels zumindest eines Hallsensors ermittelt.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung – direkt oder indirekt – ermittelt, ob und/oder bei welcher Eindringtiefe das Verriegelungselement (2) an dem Boden der Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) anliegt.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (2) in der Verriegelungsstellung mit einer festlegbaren ersten Eingreiftiefe in die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) eingetaucht ist, wenn die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) die Sollform aufweist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (2) in der Verriegelungsstellung um eine zweite, vorzugsweise von der ersten Eingreiftiefe verschiedenen, insbesondere größeren Eingreiftiefe in die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) eingetaucht ist, wenn die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) nicht die Sollform aufweist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (2) eine Abstufung (7) und/oder einen Vorsprung aufweist, der in der Verriegelungsstellung auf dem Rand der Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) aufliegt, wenn die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) die Sollform aufweist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstufung (7) und/oder der Vorsprung in der Verriegelungsstellung zumindest teilweise in der Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) angeordnet ist, wenn die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) nicht die Sollform aufweist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) in einem Teststeckelement, insbesondere in einem Teststecker, angeordnet ist, das vorzugsweise zusätzlich als Schutzkappe für ein elektrisches Steckelement ausgebildet ist.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steckverbindung mit einem Teststeckelement, insbesondere in ein Teststecker, herstellbar ist, das eine Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) mit einer Sollform bereitstellt.
Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen ist, die – direkt oder indirekt – einen Stromfluss durch eine zu sichernde elektrische Steckverbindung in Abhängigkeit vom Ermittlungsergebnis der Sensorvorrichtung (6) steuert, insbesondere unterbricht oder freigibt, vorzugsweise nur dann freigibt, wenn die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) die Sollform aufweist und/oder wenn die Steckverbindung vollständig hergestellt ist.
Elektrische Steckverbindungsvorrichtung, insbesondere Ladestecker und/oder Ladebuchse eines Elektrofahrzeuges oder einer Ladestation, oder Elektrofahrzeug mit einer Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Sicherungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder einer elektrischen Steckverbindungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steckverbindung mit einem Teststeckelement (17), insbesondere einem Teststecker, hergestellt wird, das vorzugsweise eine Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) mit der Sollform bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingreiftiefe des Verriegelungselements (2) in die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) vorzugsweise mittels zumindest eines Schalters und/oder mittels zumindest eines Hallsensors ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ermittelt wird, ob und/oder bei welcher Eindringtiefe das Verriegelungselement (2) an dem Boden der Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) anliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst unter Verwendung des Teststeckelementes (17) ermittelt wird, ob das Verriegelungselement (2), insbesondere ein Verriegelungsbolzen (3), beschädigt ist und dass anschließend das Teststeckelement (17) durch ein Steckelement ersetzt wird und dadurch eine Steckverbindung des Steckelements mit einem Gegensteckelement hergestellt, und ermittelt wird, ob die Öffnung, Ausnehmung (4) oder Nut (18) des Steckelements beschädigt ist.