DE102012009309B4 - Universale Verriegelungsvorrichtung für eine Steckvorrichtung und Verfahren für die Verriegelungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Verriegelungsvorrichtung für eine Steckvorrichtung mit – einem Hebelgriff (4), – mindestens einem Hebelbein (5) mit einem Rastenprofil (6) mit mehreren Rasten, – einer auf einer Steckdosenplatte (9) befestigten Steckdose (1), – wobei der Hebelgriff (4) und das mindestens eine Hebelbein (5) verbunden sind und ein Hebelsystem (3) bilden, welches auf der Steckdosenplatte (9) positioniert ist, wobei das mindestens eine Hebelbein (5) zusammen mit dem Rastenprofil (6) durch Ausübung einer Kraft auf den Hebelgriff (4) in Öffnungen der Steckdosenplatte (9) hinein- und herausgeführt werden kann, – einer Stromdetektionseinheit (7) zur Erkennung eines elektrischen Verbrauchsstroms, – einem Relaisschalter (8), welcher von der Stromdetektionseinheit (7) eingeschaltet wird, – einem elektromagnetischen Riegel (12), welcher nach dem Einschalten des Relaisschalters (8) bestromt wird, welcher sich bei seiner Bestromung und Entstromung in das Rastenprofil (6) des mindestens einen Hebelbeins (5) hinein- bzw. herausbewegt, wodurch eine Verriegelung bzw. eine Entriegelung der Steckvorrichtung hervorgerufen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrauchsstrom ein Wechselstrom ist und nach dem Einführen eines Steckers (2) in die Steckdose (1) und Einschalten eines Verbrauchers, mithilfe der Stromdetektionseinheit (7) in ein Steuersignal umgewandelt wird, welches an den Relaisschalter (8) weitergeleitet wird, wodurch der Riegel (12), abhängig von der Größe des Steckers (2) in eine der Rasten des Rastenprofils (6) hineinbewegt und eingerastet wird und das Hebelsystem (3) zur Verrieglung bringt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verriegelung einer Steckvorrichtung, wobei sie prinzipiell für jede beliebige Steckvorrichtung anwendbar sind. Für Steckvorrichtungen sind bis jetzt mehrere Verriegelungsmechanismen vorgeschlagen worden, wobei jede Steckvorrichtung in der Regel für eine speziell für sie passende Verriegelungsvorrichtung eingesetzt wird. Mit anderen Worten wird die Verriegelung speziell für das Paar Steckverbinder und Steckbuchse (kurz: Steckvorrichtung) ausgelegt. Allgemein wird bei solchen Verriegelungsmechanismen ein Riegel (oder Schiebestift) vorgesehen, welcher Bestandteile entweder des Steckverbinders (im Folgenden: Stecker) oder der Steckbuchse (im Folgenden: Steckdose) ist, wofür im komplementären Teil eine Vorrichtung, z. B. eine Mulde, vorhanden ist, welche den Riegel zur Verriegelung aufnimmt und die Trennung der Steckvorrichtung verhindert.
• Aus der GB 1 492 951 A und EP 0 848 456 B1 ist eine elektrische Steckverbindung, geeignet zur Übertragung von schwachen Leistungen, zur mechanischen Sperrung von Trennung deren zwei komplementären Teile, d. h. deren Steckverbinder und Steckerbuchse bekannt.
• Die DE 31 05 808 A1 beschreibt einen elektrischen Steckverbinder, geeignet zur Übertragung von schwachen Leistungen, von relativ geringer Bauhöhe, bestehend aus Oberteil und Unterteil, die in ihren Hohlräumen mit Kontaktgliedern bestückt und komplementär gestaltet miteinander steckbar sind. Nach der Verrastung von Oberteil und Unterteil kann die Sperrwirkung, entweder mittels Hilfswerkzeug, z. B. Schraubenzieher, oder auch durch Druck auf einen Bügel aufgehoben werden.
• Die DE 33 27 087 C1 enthält ein Zwischenstück zur Sicherung von einem Netzsteckern gegen unbefugten Gerätegebrauch, das einen eigenen Netzstecker und mindestens eine eigene, eingebaute Steckdose aufweist. Über der eingebauten Steckdose ist ein für eine Mehrzahl verschiedener Netzstecker passender Überwurf mittels einer Sperrvorrichtung in verschiedenen Positionen verriegelbar. Zudem ist durch die gleiche Sperrvorrichtung ein Schalter betätigbar, der die elektrische Verbindung zwischen Stecker und Steckdose des Zwischenstücks steuert.
• Die US 4 944 693 A betrifft ein zur Übertragung von schwachen Leistungen geeignetes Steckgehäuse, das zwei Verriegelungsarme aufweist, die beim Steckvorgang in das komplementäre Teil gleiten und sich dort einrasten bzw. verriegeln lassen.
• Aus der DE 44 46 853 A1 ist ein zylindrischer Stecker bekannt, geeignet zur Übertragung von starken Leistungen, mit einem länglichen Hohlgehäuse, in dessen vorderer Hälfte ein Steckerkörper verschiebbar angeordnet ist. Der Stecker kann mit einem passenden Gegenstecker durch Anwendung eines Hebels mit kleiner Kraft zusammengesteckt werden. Hierbei wird ein Paar Arme mit einer Verriegelungsnut in Eingriff gebracht. Beim Zuführen eines elektrischen Stromes zu der Steckvorrichtung wird eine elektromagnetische Spule erregt, um einen Stößel in eine Lage nach unten zu verschieben und eine Verriegelung hervorzurufen. Die Steckerbuchse und der Stecker können während der Stromversorgung nicht auseinandergezogen werden. Wenn der Stromversorgungsvorgang beendet ist, wird die elektromagnetische Spule aberregt, um den Stößel in eine Lage nach oben zu verschieben, so dass die Arme von der Befestigungsringnut freigegeben werden und infolgedessen die Entriegelung ermöglicht wird. Diese Verriegelung lässt sich nur autorisiert lösen.
• Die EP 0 562 347 A1 schlägt einen elektrischen Stecker, für schwache Leistungen, mit einer mechanischen Verriegelung vor, an dessen Gehäuse eine Anschlagfläche angeordnet ist, an der sich eine Rastfeder mit einem Rastfuß in der Verriegelungsstellung, etwa in Richtung auf den Gegenstecker, abstützt. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Einwirken von axialen Trennkräften, der Rastfuß der Rastfeder nicht nach außen in die Lösestellung gedrückt werden kann. Die Entriegelung lässt sich unautorisiert durch Drücken auf ein Vorrichtungsteil, z. B. auf einen Knopf, auslösen.
• Die WO 96 056 33 A1 offenbart ein Verriegelungssystem für eine stationäre Steckdose für starke Leistungen, welches die Steckdose und dessen komplementären Stecker verriegelt, wenn der Schaltknopf der Steckdosengehäuse eingeschaltet ist. Diese Verriegelung lässt sich unautorisiert durch Drücken auf den Schaltknopf lösen.
• Die DE 196 49 705 C2 beschreibt eine Verbindungsvorrichtung für starke Leistungen, die mit einem magnetischen Haltemechanismus ausgestattet ist, wobei ein Stecker und eine Steckdose mittels eines Magneten aneinandergehalten sind. Zusätzlich werden der Stecker und die Steckdose mittels einer Verriegelungseinrichtung aus einem Verriegelungsarm an der Steckdose und einem Betätigungshebel an dem Stecker mit einander verriegelt. Die Entriegelung kann unautorisiert durch Drücken auf den Betätigungshebel hervorgerufen werden.
• Aus der DE 196 49 707 C2 , DE 196 50 097 C2 und DE 196 50 099 C2 ist ein Ladesteckverbinder für ein Elektrofahrzeug mit einem Stromversorgungssteckverbinderteil und einem Stromaufnahmesteckverbinderteil bekannt. Bei der Kupplung der beiden Steckverbinderteile wird eine Verriegelungsvorrichtung aktiviert. Das Trennen der Steckverbinderteile kann einfach unautorisiert durch Drücken des Druckteils des Verriegelungshebels vorgenommen werden, um die Verriegelung beider Steckverbinderteile zu lösen und den Stromversorgungssteckverbinderteil herauszuziehen.
• Bei der DE 197 05 798 C2 handelt es sich um eine elektrische Steckverbinderanordnung für starke Leistungen, aus einem ersten Steckverbinderteil mit einem schwenkbaren Hebel und aus einem zweiten Steckverbinderteil, das eine Hülse zum Aufnehmen des ersten Steckverbinderteils aufweist, die zusammen eine Verriegelungseinrichtung beinhalten. Die Verriegelung lässt sich unautorisiert durch Drücken auf ein Vorrichtungsteil lösen.
• In DE 196 42 687 C2 wird eine Verriegelungsvorrichtung zur Absicherung einer Ladesteckdose an einem Fahrzeug mit einer Traktionsbatterie beschrieben. Die Ladesteckdose ist durch einen Schwenkdeckel abdeckbar, welcher in Schließstellung flächenbündig zu dem ihn umgebenden karosseriefesten Wandungsteil verläuft und mittels der Verriegelungsvorrichtung in Schließsteilung verriegelbar ist. Der Schwenkdeckel mit der Verriegelungsvorrichtung in einer Sicherungsstellung verriegelbar ist. Dabei entspricht die Sicherungsstellung einer bestimmten Offenstellung, in welcher durch den Schwenkdeckel eine Sperrwirkung gegenüber Entnahme eines eingeführten Ladesteckers ausübbar ist.
• Die DE 101 51 163 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Laden von Batterien für Elektrofahrzeuge, die bei unsachgemäßer Handhabung vor Beschädigungen geschützt ist. Der fahrzeugseitige Stecker weist einen simplen Verriegelungsmechanismus auf, mit dem sich der Stecker in der Buchse des Fahrzeugs fest verriegeln lässt. Die Verriegelung und die Entriegelung erfolgen durch unautorisiertes Schwenken eines Hebels.
• Aus der DE 60 2005 000 754 T2 , EP 1 557 909 B1 und US 7 186 129 B2 ist ein für elektrische Verbindung geeigneter Steckverbinder für schwache Leistungen mit einem Verriegelungsmechanismus bekannt, der einen Verbindungszustand mit einem passenden Steckverbinder beibehält. Die Steckerbuchse und der Steckverbinder weisen konforme Eingriffsvorsprüngen bzw. Haken, wodurch beim Einstecken des Steckverbinders in die Steckerbuchse, die Eingriffsvorsprünge in die Haken einrasten und die Verriegelung hervorrufen. Die Vorrichtung enthält einen sog. Fingerteil, der unautorisiert eingedrückt werden kann, um den Haken von der Einrastvorrichtung der Steckerbuchse zu lösen.
• Aus der WO 2010 15927 A1 ist eine Ladekabelverriegelungsvorrichtung für Elektrofahrzeuge mit einer fahrzeugseitigen Steckdose zur Aufnahme eines mit einer Ladestation verbindbaren Ladekabels, und einer an der fahrzeugseitigen Steckdose angeordneten Verriegelungseinrichtung bekannt, wobei die Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln und Freigeben des Ladekabels mit der Aufnahme gebildet ist. Die Verriegelungseinrichtung ist mit einer Verschlusseinrichtung des Fahrzeugs derart gekoppelt, dass beim Aktivieren der Verschlusseinrichtung das Ladekabel mit der fahrzeugseitigen Steckdose verriegelbar, und bei deren Deaktivieren entriegelbar ist. Mittels eines elektrischen Antriebs kann ein in der fahrzeugseitigen Steckdose vorhandener Bolzen in die passende Mulde des fahrzeugseitigen Steckers hin- und her bewegt werden und die Verriegelung ermöglichen. Die Verriegelung lässt sich unautorisiert durch Drücken auf ein Vorrichtungsteil lösen.
• Die US 7 963 793 B2 beschreibt Arretiermechanismen für Ladegriffe zum Einsatz beim Laden von Hybrid-/Elektrofahrzeugen. Der Ladegriff umfasst einen Körper, der eine Aufnahme zum Eingriff mit dem Ladeanschluss enthält und eine Verriegelung, die drehbar an dem Körper angebracht ist. Der Ladeanschluss soll das passende Teil zum Eingriff des Ladegriffs enthalten. Die Entriegelung lässt sich unautorisiert durch die Betätigung eines Vorrichtungsteils erfolgen.
• Sind eine Steckdose und ein Stecker so kompatibel, dass die Stifte des Steckers in die Buchsen der Steckdose passen, kann der vorgesehene Leistungs- and Signaltransfer bei bestimmungsgemäßem Gebrauch erfolgen. Sind die Verriegelungsteile auf Seiten der Steckbuchse und der Steckdose nicht kompatibel, ist trotz erfolgreichem Leistungs- oder Signaltransfer keine Verriegelung möglich.
• Die normierten Steckvorrichtungen, welche für elektrische Haushaltsgeräte im Einsatz sind, (z. B. Schuko-Steckvorrichtungen in Deutschland) sind seit langem etabliert. Für diese Steckvorrichtungen sind jedoch keine Verriegelungsmechanismen vorgesehen und der Stecker kann leicht manuell von der Steckdose getrennt werden. In manchen Anwendungsfällen, beispielsweise beim Laden der Transaktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs in öffentlichen Ladestationen über die Steckdose für privaten Haushalt, wäre es vorteilhaft, wenn der infrastrukturseitige Stecker und die Ladebuchse der Ladestation so verriegelt werden könnten, dass keine mutwillige oder versehentliche Trennung zwischen Stecker und Steckdose erfolgen kann, bis der geplante Ladevorgang abgeschlossen ist. Ist die Steckvorrichtung nicht verriegelt, gibt es für das Fahrzeug, das auf einem öffentlichen Platz abgestellt ist, keine Gewähr, dass der Stecker und die Ladebuchse (Steckdose) nicht vorsätzlich, unerwünscht und böswillig oder versehentlich, während der Ladezeit (in der Regel mehrere Stunden lang) getrennt werden. Das Risiko für den Fahrer eines Elektrofahrzeugs besteht hier darin, dass er nach einigen Stunden zu seinem Fahrzeug zurückkehrt und seine Fahrt mit einer nicht genügend geladenen Traktionsbatterie startet.
• Bei den oben zitierten Patentanmeldungen und -schriften handelt es sich um Steckvorrichtungen mit komplementären Steckerteilen. Die Verriegelung von standardisierten Steckvorrichtungen für private Haushalte, welche ursprünglich ohne Verriegelungsvorrichtung konzipiert wurden, ist aktuell nicht möglich. Es fehlt eine Verriegelungsvorrichtung für Steckvorrichtungen, welche sowohl im privaten Haushalt als auch in öffentlichen Ladestationen im Einsatz sind.
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, Stecker, die nicht für eine Verriegelung ausgelegt sind mit der Steckbuchse bzw. -dose verriegeln zu können. Die Erfindung kommt u. a. beim Laden der Transaktionsbatterie der Elektrofahrzeuge und aller Systeme, welche während des Ladevorgangs unbeaufsichtigt sind, zugute.
• Eine solche Anordnung ist aus der DE 33 27 087 C1 und DE 196 42 687 C2 bekannt. Bei DE 33 27 087 C1 handelt sich für die Verriegelung jedoch um ein vollständiges mechanisches Konzept, während die Verriegelung der vorliegenden Erfindung elektrisch ist. Die Verriegelung in DE 196 42 687 C2 ist nicht universal, nur ein Stecker mit einer bestimmten Höhe kann verriegelt werden, während in der vorliegenden Erfindung Stecker mit unterschiedlichen Höhen verriegelbar sind.
• Die Erfindung betrifft eine kostengünstige und einfache universale Einrichtung, welche ohne aktives elektronisches Hilfsmittel erkennt, dass nach dem Einstecken des Steckers ein elektrischer Verbraucher einschaltet wird, um dann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verriegelung der Steckvorrichtung in Funktion zu setzen. Der Erfindung liegt zusätzlich die Aufgabe zugrunde, die Entriegelung der Steckvorrichtung zu veranlassen, sobald der Verbrauchsstrom niedriger als ein definierter Mindestwert wird.
• Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsformen und anhand der folgenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
• 1 Schematisches Grundkonzept und die Architektur der universalen Verriegelungsvorrichtung.
• 2a) Das allgemeine Verriegelungskonzept und dessen elektromechanische Ansteuerung, b) Der Riegel.
• 3 Positionierungen des Riegels zwischen den Rasterzähnen (Rastenzähnen), a) Magnetspule nicht bestromt (nicht verriegelter Zustand), b) Magnetspule bestromt (verriegelter Zustand).
• 4 Positionierungen des asymmetrischen Riegels zwischen den Rasterzähnen. a) Magnetspule nicht bestromt, b) Magnetspule bestromt.
• 5 Ausführungsform für das Hebelsystem mit Rasterfallen.
• 6 Ausführungsform für das Hebelsystem mit Rastersägezähnen (Rastsägezähnen). a) Das Gesamtsystem, b) Magnetspule nicht bestromt (nicht verriegelter Zustand), c) Magnetspule bestromt (verriegelter Zustand).
• 7 Flussdiagramm für den Verriegelungsvorgang.
• 8 Ausführungsform mit schließbarem bzw. lösbarem Hebel.
• 9 Die fünf Betriebszustände der Ausführungsform mit schließbarem bzw. lösbarem Hebel.
• 10 Ausführungsform mit abknickbaren Hebelbeinen.
• 11 Ausführungsform für ein Hebelsystem mit zwei Hebelbeinen, deren eins drehbar ist.
• 12 Ausführungsform für ein einbeiniges drehbares Hebelsystem.
• 13 Ausführungsform für das Hebelsystem mit a) Hebelfeder und b) Blattfeder.
• 1 zeigt schematisch das Grundkonzept und die Architektur der universalen Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Verriegelung einer Steckvorrichtung aus einer Steckdose (1) und einem Stecker (2). Die Vorrichtung weist ein Hebelsystem (3) auf, welches aus einem Hebelgriff (4) und mindestens einem Hebelbein (5) besteht. Der Hebelgriff (4) ist mit den Hebelbeinen (5) verbunden, wobei die Hebelbeine (5) durch Ausübung einer Kraft auf den Hebelgriff (4) in die Steckdosenplatte (9) bewegt werden können. Mindestens ein Hebelbein (5) weist ein Rasterprofil (Rastenprofil) (6) auf, welches bei der Bewegung des Hebelsystems (3) bzw. der Hebelbeine (5) in die Steckdosenplatte (9) hinein- und davon heraus geführt werden kann. Der wechselnde Verbrauchsstrom wird mithilfe einer Stromdetektionseinheit (7) in Wechselspannung umgewandelt und als Steuersignal an den Relaisschalter (8) weitergeleitet, was zur Bestromung des Riegels (12) und zur dessen Bewegung zum Rasterprofil (8) des Hebelbeins (5) und folglich zur Verrieglung des Hebelsystems (3) führt, wenn das Hebelsystem (3) seine maximale Einstecklage in der Steckdosenplatte (9) erreicht und folglich eine Trennung des Steckverbinders (2) verhindert.
• In 2a werden eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für das Basiskonzept der Verriegelung und deren elektromechanische Ansteuerung dargestellt. Es handelt sich hier zunächst allgemein um die mechanische Form des Systems und um das Konzept der Stromsensorik und Verriegelungsansteuerung der Erfindung.
• Die Verriegelung beinhaltet (Anspruch 1) unter anderem ein sog. Hebelsystem (3), welches aus einem Hebelgriff (4) und mindestens einem Hebelbein (5) besteht. Für das Ausführungsbeispiel von 2a ist die Verwendung zweier Hebelbeine vorteilhaft. Die Hebelbeine (5) stehen vorzugserweise stets senkrecht auf der Steckdose (1) bzw. auf der Steckdosenplatte (9) und können in die Steckdosenplatte (9) hinein- und davon herausgeführt werden. Die Hebelbeine (5) werden durch Ausübung einer Kraft auf den Hebelgriff (4) in die Steckdosenplatte (9) geführt. Der Hebelgriff (4) verbindet die oberen Aussendenden der Hebelbeine (5) miteinander und hat vorteilhaft eine Aussparung für das Kabel (10). Mindestens eines der Hebelbeine (5) hat (Anspruch 1) ein Rasterprofil (6) (Rasterzähne (11) in 2a), das mit dem Hebelbein (5) in die Steckdosenplatte (9) geführt wird. Für die Hebelbeine (5) und die Rasterzähne (11) sollen geeignete und dichte Führungskanäle (in 2 nicht dargestellt) in der Steckdosenplatte (9) vorgesehen sein, damit eine stabile und nicht wacklige aber bequeme Bewegung der Hebelbeine (5) garantiert wird.
• Eins der wichtigsten Systemteile ist, (Anspruch 4), der asymmetrische Riegel (12) mit magnetisierbarem Riegelstift, mit einer kurzen Riegelstirn (13) und einer langen Riegelstirn (14) (s. 2b). Für die Riegelmotorik eignet sich ein Hubmagnet. Der asymmetrische Riegel (12) ist senkrecht auf die Hebelbeine (5) bewegbar. Dafür muss auch ein Führungskanal (in 2 nicht dargestellt) vorgesehen sein, damit eine stabile und nicht wacklige aber bequeme Bewegung des Riegels (12) garantiert wird. Durch die Bewegung des Riegels (12) soll eine Einrastung und/oder Verzahnung des Riegels (12) zwischen zwei Rasterzähnen (11) stattfinden. Dabei ist vorteilhaft, dass der Riegel (12) und seine Teile geschützt unter der Steckdosenplatte (9) liegen. Ein Ende des Riegels (12) ist mit der Riegelfeder (15) verbunden, welche an einem Haltepunkt (16) unterhalb der Steckdosenplatte (9) mit dem Steckdosengerüst befestigt ist. Der Riegel (12) ist von einer Magnetspule (17) umgeben, so dass er bei einer elektrischen Bestromung der Magnetspule (17) durch die erzeugte magnetische Kraft in seinem Führungskanal bewegt wird.
• Wird der Riegel (12) in Richtung des Hebelbeins (5) bewegt, wird das Riegelende zwischen zwei Rasterzähne (11) geführt. Der Riegelstift hat eine kurze Riegelstirn (13), welche die lange Riegelseite (18) schneidet und eine lange Riegelstirn (14), die die kurze Riegelseite (19) schneidet. Die Positionierung und Auslegung des Riegels (12) in der Steckdose (1) muss dergestalt sein, dass im Falle einer nicht bestromten Magnetspule (17) die lange Riegelseite (18) vollständig außerhalb der Lücke zwischen zwei benachbarten Rasterzähnen (11) (kurz: Rasterzahnlücke (20)) liegt (s. 3a). Mit anderen Worten soll die Federkraft der Riegelfeder (15) so gewählt sein, dass die besprochene bevorzugte Riegelpositionierung bzw. die Lage der Stirnseiten realisiert werden kann. In diesem Fall, wenn also die Magnetspule (17) nicht bestromt ist und die lange Riegelseite (18) vollständig außerhalb der Rasterzahnlücke (20) liegt, kann das Hebelsystem (3) (Hebelgriff (4) und Hebelbeine (5)) in die Steckdosenplatte (9) hinein- und aus ihr herausgeführt werden, sofern auf das Hebelsystem (3) eine Kraft parallel zu den Hebelbeinen (5) ausgeübt wird. Bei dieser Bewegung berühren die beiden Riegelstirnen (13) und (14) die Rasterzähne (11). Die Rasterzähne (11) wirken jedoch nicht als Hindernisse gegen eine manuelle Bewegung des Hebelsystems (3), da die Schrägen der Stirnseiten bzw. der Winkel α zwischen der kurzen Riegelstirn (13) und langen Riegelstirn (14) groß genug sind (s. 2b), damit eine bequeme Bewegung des Hebelsystems (3), ohne große Zieh- oder Steckkraft möglich ist (Ein bevorzugter Wert für den Winkel α ist 45°). Hierbei dient der Riegel (12) der Stabilisierung der Bewegung des Hebelsystems (3), denn ohne diese Riegelfunktion (mit zwei unterschiedlichen Riegelstirnen) könnte das Hebelsystem (3) bei unbestromtem Riegel (12) mit kleiner Kraftausübung in der Steckdosenplatte (9) bewegt werden, was in manchen Fällen unerwünscht ist. Insbesondere, wenn die Steckdosenplatte (9) nicht parallel zur horizontalen Ebene liegt. Das Hebelsystem (3) könnte sich aufgrund seines eigenen Gewichts dabei leicht in der Steckdosenplatte (9) bewegen.
• Wird ein Riegel (12) benutzt, der nur eine lange Riegelstirn (14) zur Verriegelung hat, d. h. die Länge der kurzen Riegelstirn (13) ist Null, soll eine Zusatzvorrichtung vorhanden sein, mit deren Hilfe die Funktion der kurzen Riegelstirn (13), das heißt, wie oben beschrieben, die Stabilisierung der Bewegung des Hebelsystems (3) bei unbestromtem Riegel, realisiert wird. Dies kann beispielsweise mithilfe einer Kugel oder eines Zylinders ermöglicht werden (in keiner Figur dargestellt), welche einen Durchmesser bisschen größer als der Abstand zwischen zweier Rasterzähne (11) aufweisen und mittels einer Feder zwischen ihnen gedrückt werden. Diese Vorrichtung soll vorteilhaft unter der Steckdosenplatte (9) installiert sein. In dem Fall rastet die Kugel oder der Zylinder wechselhaft zwischen den Rasterzähnen (11). Bei der Ausübung einer definierten Kraft auf den Hebelgriff (4) und bei geeignet dosiertem Federdruck, kann die Kugel oder der Zylinder ausgerastet werden und dann zwischen den nächsten Rasterzähnen (11) eingerastet werden und die Stabilisierung der Bewegung des Hebelsystems (3) unterstützen.
• In den meisten Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, dass ein in Betrieb genommenes Hebelsystem (3) ohne manuellen Druck in die Steckdosenplatte (9) zurückgeht. Das heißt, dass nach dem Ende eines Einsatzes, d. h. nachdem die Verriegelung beendet und der Stecker (2) entfernt worden ist, das Hebelsystem (3) automatisch in die Steckdosenplatte (9) zurückkehrt. Ein triviales Mittel ist (Anspruch 2), wie in 2a dargestellt, die Ziehfeder (21), welche geneigt ist, zu deren Entspannung, das Hebelsystem (3) nach innen in die Steckdosenplatte (9) hineinzuziehen. In 2a ist die Ziehfeder (21) gezogen und angespannt, weil das Hebelsystem (3) nach außen, aus der Steckdosenplatte (9) heraus gezogen ist. Die eine Seite der Ziehfeder (21) ist an einem Ende eines Hebelbeins (5) befestigt und deren andere Seite ist mit dem Ziehfederhalter (22) verbunden, der wiederum mit dem Steckdosengerüst befestigt ist. Will der Anwender das Hebelsystem (3) manuell nach außen ziehen, muss er der Ziehfeder (21) eine Kraft entgegensetzen. Lässt der Anwender den Hebelgriff (4) los, wird das Hebelsystem (3) von der Ziehfeder (21) in die Steckdosenplatte (9) gezogen. Dadurch wird der Raum vor der Steckdose (1) nicht mehr durch das Hebelsystem (3) gefüllt und beengt. 2a zeigt der Übersichtlichkeit halber nur eine Ziehfeder (21). Vorteilhafter ist es aber, wenn die beiden Hebelbeine (5) mittels zweier Ziehfedern (21) nach innen in die Steckdosenplatte (9) gezogen werden, um eine einseitige Verankerung des Hebelsystems (3) zu verhindern.
• Wird die Magnetspule (17) bestromt, soll der Riegel (12) (Anspruch 1) in Richtung Hebelbein (5) gedrückt werden (s. 3b). In dem Fall wird die Bewegung des Hebelsystems (3) nach außen verhindert, weil die lange Riegelstirn (14) nicht vollständig außerhalb der Rasterzahnlücke (20) liegt. Eine Bewegung des Hebelsystems (3) nach innen ist weiterhin möglich, weil die kurze Riegelstirn (13) stets vollständig außerhalb der Rasterzahnlücke (20) liegt. Wird die Bestromung der Magnetspule (17) beendet, kehrt der Riegel (12) aufgrund der Federkraft der Riegelfeder (15) (s. 2b) in die Position von 3a zurück und die Verriegelung wird beendet.
• Wird eine Ziehfeder (21) eingesetzt, wird die kurze Riegelstirn (13) überflüssig, da das Hebelsystem (3) ohnehin nach innen in die Steckdosenplatte (9) hineingezogen und stabilisiert wird. Der Nachteil einer Ziehfeder (21) ist, dass der Anwender deren Ziehkraft überwinden muss, um das Hebelsystem (3) herauszuziehen. Außerdem erhöht der Einsatz eines zusätzlichen Teils, wie eine Ziehfeder, die Kosten und den Produktionsaufwand.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Riegel (12) nach dem Einstecken des Steckers (2) und der Erkennung eines Stromverbrauchs in eine Rasterzahnlücke (20) hineinzuschieben (3b), so dass danach die Bewegung des Hebelsystems nach außen verhindert und das Hebelsystem (3) einseitig (d. h. für Bewegungen nach außen) verriegelt wird. Dies wird realisiert, indem die Bestromung der Magnetspule (17) davon abhängig wird, ob über den Stecker (2) (s. 2a) eine elektrische Leistung übertragen wird.
• In der vorliegenden Erfindung wird zur Erkennung eines Wechselstromflusses in Richtung der Steckdose (1) eine Stromdetektionseinheit (7) eingesetzt. Diese kann einen Ferritring (23) beinhalten (s. 2a), der zwischen den Steckdosenbuchsen (24) und dem Versorgungsanschluss der Steckdose (1) angebracht ist. Der Phasenleiter L1 und der Neutralleiter N werden, vor ihren Anschlüssen an die Steckdosenbuchsen (24), in gleichen Wickelrichtungen auf den Ferritring (23) aufgewickelt. Für das Funktionsprinzip braucht auch nur einer der Leiter L1 oder N um den Ferritring (23) gewickelt werden. Solche Vorrichtungen werden üblicherweise als Stromwandler (7) oder Stromtransformator zur berührungslosen bzw. galvanisch getrennten Messung des Wechselstroms und der Energie verwendet.
• In diesem Fall induzieren die Wechselströme der beiden Richtungen R_N und R_L1 in dem Ferritring (23) kooperierende magnetische Flüsse, welche dann zwischen den Polen der Ringspule (25) eine Spannung induzieren. Dadurch entsteht ein Stromsensor bzw. Phasensensor. Die in der Ringspule (25) induzierte Leistung soll (Anspruch 3) in der Magnetspule (17) des Riegels (12) ein ausreichend großes Magnetfeld erzeugen, so dass der Riegel, wie oben beschrieben, bewegt werden kann.
• In manchen Anwendungsfällen, z. B. beim Laden der Transaktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs über die Steckdosen der privaten Haushalte, kann sich der Verbrauchsstrom in Abhängigkeit von der Verbrauchssituation zeitlich zwischen 1 A und 16 A ändern. Deshalb und wegen der Erwärmung bei hohen Strömen dürfen die Wicklungszahlen, nicht zu hoch und nicht nah beieinander sein. Andererseits sollen die Wicklungszahlen des Leistungskabels um den Ferritring (23) groß genug sein, um die erforderliche Sensibilität des o. g. Stromsensors oder Phasensensors zu gewährleisten. Eine andere Einschränkung ist die Trägheit des Riegels (12) und seine mechanische Reibung mit der Umgebung. Die in der Magnetspule (17) induzierte Leistung muss groß genug sein, um die Riegelbewegung veranlassen zu können. Es muss eine Maßnahme zur Ableitung der im elektrischen Steuerkreis v. a. im Stromwandler (7) erzeugten Wärme ergriffen werden.
• Die im Ferritring (23) induzierte Leistung ist in der Regel nicht ausreichend für die Bewegung des Riegels. Dafür dient die Lösung (Anspruch 3), bei der die Wechselspannung der (sekundären) Ringspule (25) als Steuersignal an Relaisschalter (8) weitergeleitet wird. Eine Gleichrichtung der Wechselspannung der Ringspule (25), durch den Relaisgleichrichter (26), ist zugunsten eines stabilen Steuersignals vorteilhaft (s. 2a). Wird der Relaisschalter (8) eingeschaltet wird die Netzspannung an die Primärwicklung des Transformators (28) gelegt, und dessen vom Riegelgleichrichter (27) gleichgerichtete Sekundärspannung der Magnetspule (17) des Riegels (12) weitergeleitet. Da die Primärleistung des Transformators (28) von der Netzseite kommt, kann grundsätzlich genügend Leistung für eine ausreichende Magnetisierung und somit die Bewegung des Riegels (12) bereitgestellt werden. Es lassen sich verschiedene Relaisvarianten einsetzen, wie Reed-Relais, AC-Relais, DC-Relais etc. Für AC-Relais ist der Einsatz von Relaisgleichrichter nicht erforderlich.
• Eine sensible Stromdetektion ist in meisten Fällen notwendig, weil sich, z. B. bei den Anwendungen wie dem Laden der Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs und ähnlichen Anwendungen, der Ladestrom abhängig vom Ladezustand der Transaktionsbatterie ändert. Zu Beginn des Ladevorgangs, wenn die Transaktionsbatterie leer ist, ist der Ladestrom hoch, wobei der hohe Ladestrom genügend Energie in die Ringspule (25) induzieren kann, um den Relaisschalter (8) zu schalten. Mit wachsendem Ladezustand nimmt der Ladestrom ab, dabei soll die Einschaltung des Relais standhalten, bis der Ladezustand den maximalen Grenzwert bzw. der Ladestrom seine untere Grenze erreicht hat.
• Es ist prinzipiell möglich, dass entweder der L1- oder der N-Leiter, mit geringerem Aufwand als deren mehrfache Wicklung auf den Ferritring (23) nur einmal durch das Loch des Ferritrings geführt werden. Allerdings wird dadurch die Sensibilität der Stromdetektion reduziert. 4 zeigt eine einfachere Ausführungsform ohne Relaisschalter und Gleichrichter. Es enthält der Einfachheit halber nur die elektrische Ansteuerung, die übrigen Teile entsprechen denen der 2a. Lediglich die L1-Leitung ist durch das Loch des Ferritrings (23) geführt worden. Sind die Wicklungszahl der Ringspule (25) und/oder der Verbrauchsstrom groß genug und/oder ist die Trägheit des Riegels (12) sehr niedrig, kann die in der Ringspule (25) induzierte Leistung der Magnetspule (17) die erwünschte magnetische Energie zur Bewegung des Riegels (12) bereitstellen, ohne dass Relaisgleichrichter, Relaisschalter und Transformator eingesetzt werden. Der Stromsensor ist in diesem Fall zugleich auch die Leistungsquelle zur Bewegung des Riegels. Die Methode eignet sich dann nur zur Detektion von sehr hohen Verbrauchströmen und ihre Anwendung ist sehr eingeschränkt.
• 5 zeigt eine andere Ausführungsform für die Rastervorrichtung des Hebelsystems (3). Hierbei wird ein Hebelbein (5) mit den sog. Rasterfallen (29) eingesetzt. Der Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber der von 2a ist vor allem die kompaktere Form und stabilere Konstruktion für das Hebelsystem (3). Dabei ist der Bewegungsmechanismus des Riegels (12) identisch wie in der Ausführungsform des Hebelsystems (3) mit Rasterzähnen (11) (s. 2a).
• Zur Erfüllung der Funktion der einseitigen Verriegelung des Hebelsystems (3) reicht es prinzipiell aus, dass eine Asymmetrie bei der Form des Riegels (12) oder des Rasterprofils (6) vorhanden ist. Diese asymmetrische der Form des Riegels (12) mit symmetrischer Form der Rasterzähne (11) wurden oben beschrieben (s. 2a und 3).
• 6a zeigt eine andere Ausführungsform für die Rastervorrichtung des Hebelsystems (3), in der asymmetrische Rasterzähne, d. h. Rastersägezähne (31) (als Rasterprofil (6)) mit symmetrischem Riegel (12) verwendet werden (Anspruch 5). Hier werden keine asymmetrischen Riegelstirnen für den Riegel, wie in 2b und 3, notwendig. Die asymmetrische Form der Rastersägezähne (31), mit einer kurzen Sägezahnstirn (32) und einer langen Sägezahnstirn (33) (s. 6b), ermöglicht die einseitige Verriegelung beim Herausziehen des Hebelsystems (3). Der symmetrische Riegel (12) muss möglichst dünn sein, damit dessen Haftung zwischen zwei Rastersägezähnen (31) garantiert wird. Die Riegel muss ausreichend dick oder dessen Beschaffenheit geeignet sein, damit keine Bruchgefahr für den Riegel (12) vorhanden ist. In der Ausführungsform von 6a wird, anstatt der Riegelfeder (15) von 2a, die Möglichkeit der Nutzung einer Blattfeder (34) als mögliches Federungssystem gezeigt. 6b zeigt den Zustand mit nicht bestromter Magnetspule, d. h. den nicht verriegelten Zustand. 6c zeigt den Zustand mit bestromter Magnetspule, d. h. den verriegelten Zustand.
• Im nichtverriegelten Zustand (s. 6b) ist der Riegel (12) nicht vollständig zum Hebelbein (5) geführt, so dass beim Herausziehen des Hebelsystems (3) der Riegel (12) die kurze Sägezahnstirn (32) berührt und sich vom Hebelbein (5) entfernt. Die Bewegung des Hebelsystems (3) wird in beiden Richtungen nach außen und innen möglich. Allerdings muss gewisse Kraft ausgeübt werden, um den Riegel durch den Druck auf die Sägezahnstirnen (12) zu bewegen. Dies führt dazu, dass das Hebelsystem (3) nicht unbeabsichtigt aufgrund seines eigenen Gewichts oder anderer Störkräfte leicht bewegbar wird. Wird eine Ziehfeder (21) eingesetzt, wird die kurze Sägezahnstirn (32) überflüssig, da das Hebelsystem (3) ohnehin nach innen in die Steckdosenplatte hineingezogen und stabilisiert wird.
• Zur Verriegelung soll das Hebelsystem (3) (Anspruch 1) nach dem Einstecken des Steckers (2) in die Steckdose (1) durch Drücken auf dem Hebelgriff (4) in die Steckdosenplatte (9) hineingeführt werden. Unmittelbar nach dem Einstecken des Steckers (2) und Fließen des Verbrauchsstroms wird die Magnetspule (17), wie oben beschrieben, bestromt und der Riegel (12) wird zum Hebelbein (5) und dessen Rasterprofil (6) bewegt. Ist die Riegelspitze zufällig direkt gegenüber einer Rasterfalle (29) oder genau zwischen zwei Rasterzähnen (11), geht der Riegel (12) in die Rasterfalle (29) oder zwischen die Rasterzähne (11). In dem Fall ist ein Herausschieben des Hebelsystems (3) nicht mehr möglich, weil ein Teil der langen Riegelseite (18) in der Rasterfalle (29) oder zwischen zwei Rasterzähnen (11) liegt. Ansonsten, wenn die Riegelspitze nicht direkt gegenüber einer Rasterfalle (29) oder genau zwischen zwei Rasterzähnen (11) liegt, ist das Hebelsystem (3) in beiden Richtungen nach außen oder innen bewegbar, bis der Riegel (12) in die nächste Rasterfalle (29) oder Rasterzahnlücke (20) fällt. Wird das Hebelsystem (3) weiter nach innen gedrückt, stößt der Hebelgriff (4) schließlich auf die Hinterseite des Steckers (2), d. h. an der Stelle, wo üblicherweise das Steckerkabel (30) mit dem Stecker (2) verbunden ist. Folglich erreicht das Hebelsystem (3) seine maximale Einstecklage und das Steckerkabel (30) führt am Hebelgriff (4) an der Stelle der Aussparung für das Kabel (10) weiter nach außen. Hier sind zwei Fälle zu unterscheiden. Im ersten (selteneren) Fall erreicht das Hebelsystem (3) seine maximale Einstecklage genau dann, wenn der Riegel (12) in eine Rasterfalle (29) oder Rasterzahnlücke (20) fällt. In dem Fall ist der Verriegelungsvorgang abgeschlossen. Dabei kann das Hebelsystem (3) weder nach außen noch nach innen bewegt werden, der Stecker (2) kann nicht ausgesteckt werden. Im zweiten (häufigeren) Fall befindet sich der bestromte Riegel (12) in keiner Rasterfalle (29) oder in keiner Rasterzahnlücke (20). In dem Fall ist der Verriegelungsvorgang noch nicht abgeschlossen, aber die Verriegelung ist passiv vorhanden, d. h. der Riegel (12) ist angeregt und zum Hebelbein (5) bewegt worden. Wird der Versuch unternommen, das Hebelsystem (3) hoch zu ziehen, um den Stecker (2) zu lösen, fällt der Riegel (12) in eine höher liegende Rasterfalle (29) oder Rasterzahnlücke (20). Der Verriegelungsvorgang ist somit abschlossen. Diese Vorgehensweise gilt auch für die Ausführungsform von 6. 7 zeigt den gesamten Verriegelungsvorgang in einem Flussdiagramm.
• Vor dem Einstecken des Steckers (2) muss das Hebelsystem (3) hoch gezogen werden, damit genügend Raum zum Einstecken des Steckers (2) entsteht. Dennoch ist eine Führung des Steckers (2) zwischen die Hebelbeine (5) angesichts des engen vorhandenen Raums schwierig. Insbesondere wenn ein Adapter zwischen ihm und der Steckdose (1) verwendet wird.
• 8 zeigt eine Ausführungsform (Anspruch 8) für das Hebelsystem (3), in der der Hebelgriff (4) gegen das Hebelsystem (3) bewegbar ist. Mit anderen Worten, der Hebelgriff (4) wird im Hebelsystem (3) einseitig gelöst bzw. in der Klapprichtung (35) des Hebels aufgeklappt. 8a zeigt das 3D-Bild des Systems, während 8b schematisch den Schließ- und Lösemechanismus des Hebels darstellt. Die Hebelbeine (5) sind miteinander mithilfe mindestens eines Hebelbeinbinders (36) verbunden. Die Fußklappe (37) befindet sich unter der Steckdosenplatte (9) und ist mit dem Fuß eines der Hebelbeine (5), mittels eines Fußklappenscharniers (38) und einer sog. Fußfeder (41) verbunden. Die Fußfeder (41) zieht die Fußklappe (37) nach oben, wodurch die Fußklappe (37) im Normalfall geschlossen ist. Die Hebellösung ist zunächst durch den geschlossenen Hebelriegel (42) so lange verhindert, bis der Hebelgriff (4) bzw. das Hebelsystem (3) durch eine Zugkraft nach außen bis zum Endanschlag gezogen wird. In dem Fall stößt die Fußklappe (37) gegen den Stopper (43), wodurch die Fußklappe (37) in der Klapprichtung (39) der Fußklappe nach unten gedrückt wird, wodurch wiederum das im Hebelbein (5) installierte Zugseil (44) nach unten mitgezogen und anschließend der Hebelriegel (42) geöffnet wird. Da in dem Moment die Zugkraft aufrecht bleibt, wird der Hebelgriff (4) durch das auf ihn ausgeübte Moment aufgeklappt. Der Lösungsvorgang des Hebels ist schematisch in den 9a bis 9c dargestellt (Es gelten dabei die Bezugszeichen von 8). Nachdem das Hebelsystem nach außen gezogen ist (9a und 9b) ist, wird der Hebelgriff geöffnet (9c). Nach der Hebelöffnung wird der Stecker in die Steckdose gesteckt. Anschließend wird der Hebelgriff (4) zugeklappt und nach unten gedrückt. Demzufolge wird die Fußklappe (37) durch die Zugkraft der Fußfeder (41) zugeklappt, wodurch durch die Zugkraft auf das Zugseil (44) und anschließend auf den Hebelriegel (42) der Hebelgriff (4) geschlossen wird (s. 9d). Beim Fließen des Verbrauchsstroms schließt sich der Riegel zu (9e), wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen.
• 10 zeigt eine andere Ausführungsform (Anspruch 9) mit abknickbaren Hebelbeinen (5). Der wichtigste Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und denen aus 2, 5, 6 und 8 ist, dass sich die beiden Hebelbeine (5) gleichzeitig manuell auf einer Seite abknicken lassen. Dadurch wird der Raum vor der Steckdose (1) frei, damit Einstecken des Steckers erleichtert wird. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft für Einsätze, in denen die Steckdosenplatte (9) nicht parallel zur horizontalen Bodenfläche ist. Alle o. g. Arten der Rasterung des Hebelsystems (3) über Rasterzähne (11), Rastersägezähne (31) und Rasterfallen (29) können verwendet werden. In 10 werden zwar Rasterzähne verwendet. Es können aber auch Rasterfallen (29) oder Rastersägezähnen (31), wie oben beschrieben, eingesetzt werden. 10a zeigt eine nicht gesteckte Steckdose (1), wobei das Hebelsystem (3) nach oben abgeknickt ist. Es hat gegenüber der allgemeinen Ausführungsform von 2a den Vorteil, dass der räumliche Bereich vor der Steckdose (1) vom Hebelgriff (4) nicht beansprucht und versperrt wird. Die abgeknickten Hebelbeine (5) sind miteinander mithilfe zweier Klappbeinscharnier (45) verbunden. 10b zeigt eine gesteckte Steckdose. Nach Aufklappen der Hebelbeine nach unten wird das Hebelsystem (3), zum Sichern der Steckvorrichtung, wie in 10c dargestellt, senkrecht auf die Steckdosenplatte (9) gedrückt und in die Steckdosenplatte (9) hineingeführt, bis der Hebelgriff (4), wie in 10d, den Stecker (2) berührt und das Hebelsystem (3) sich nicht mehr in die Steckdosenplatte (9) hineinführen lässt. In den Bedienungszuständen von 10c und 9d ist es vorteilhaft, dass sich die Hebelbeine (5), während deren Bewegung auf keinen Fall leicht abknicken lassen. Sonst wird die manuelle Bedienung schwierig, wenn sich die Hebelbeine (5) beim Hineinführen des Hebelsystems (3) wackeln. Um das Abknicken der Hebelbeine (5) zu erschweren dient ein Riegel, z. B. wie der Kugelriegel (46) mit einer auf Feder gefangenen Kugel (47), wie in 10a aufgezeichnet (Feder in 10a nicht erkennbar). Nach dem Aufklappen des Hebelsystems (3) wird der Kugelriegel (46) in den Kugelriegelkanal (48) geführt, in den eine Mulde als Kugelfalle integriert ist (in 10a nicht erkennbar), welche die Kugel aufnimmt, wodurch das Abknicken der Hebelbeine (5) erschwert wird. Die leichte Erschwerung des Abknickens der Hebelbeine (5) dient der Stabilisierung des Hebelsystems (3) in der Steckdosenplatte (9) bei dessen Bewegung. Es darf nicht ein vom Anwender beabsichtigtes Abknicken der Hebelbeine (5) verhindern.
• 11 zeigt eine Ausführungsform (Anspruch 10) für ein Hebelsystem (3) mit zwei Hebelbeinen (5), deren eins drehbar ausgeführt ist und länger das das andere Hebelbein ist. Wird das Hebelsystem (3) bis zum Endanschlag nach außen gezogen, kommt das kürzere Hebelbein (5) aus der Steckdosenplatte (9) heraus, so dass das längere Hebelbein (5) um seine Achse senkrecht auf der Steckdosenplatte (9) rotiert werden kann. Dadurch wird der Bereich über der Steckdosenplatte (9) zum Einstecken eines Steckers frei.
• 12 zeigt eine Ausführungsform für ein einbeiniges drehbares Hebelsystem (3), welche ähnlich wie die Ausführungsform von 11 ist, aber mit nur einem Hebelbein (5).
• Alle Varianten der Ausführungsformen der Hebelsysteme in dieser Beschreibung können je nach Anwendungsfall mit Rasterzähnen (11), Rasterfallen (29) oder Rastersägezähnen (31) sowie mit oder ohne Ziehfedern (21) ausgerüstet werden und weisen auf die Stromsensorik und Riegelansteuerung von 2a. Für mechanische Verriegelung der vorliegenden Erfindung lassen sich auch andere Methoden der Stromsensorik einsetzen.
• In der Regel wird das Hebelsystem (3) nach dem Drücken in die Steckdosenplatte (9) bis zur maximalen Einstecklage losgelassen. Vorteilhaft ist (Anspruch 6), dass danach ein weiterer Druck auf dem Stecker (2) bestehen bleibt, damit seine Lage in der Steckdose besser stabilisiert wird. Dazu hilft ein Federungssystem, wie in 13a oder 13b. Dabei wird mindestens ein Hebeljoch (49) verwendet, das das Stecker-Gehäuse berührt und durch ein Federungssystem, wie die Hebelschraubfeder (50) (s. 13a) oder die Hebelblattfeder (51) (s. 13b) von dem Hebelgriff (4) Abstand hält.
• Durch die Ausrüstung einer Steckdose mit der universalen Verriegelungsvorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung (Anspruch 7) kann eine unbeabsichtigte oder mutwillige Trennung des Steckers (2) von der Steckdose (1) verhindert werden.
• Ein Vorteil ist, dass die universale Verriegelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung keine Blindleistung verbraucht, wenn der Stecker (2) nicht eingesteckt ist. Es wird also zur Überwachung und Erkennung, ob ein Stecker (2) eingesteckt ist, keine Leistung benötigt. Die Stromdetektionseinheit (7) der vorliegenden Erfindung verbraucht im nichtgesteckten Zustand der Steckdose (1) keine Leistung. Dies ist von Vorteil u. a. für die Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Die prognostizierte am häufigsten verwendete Ladebetriebsart für die Elektrofahrzeuge wird das Laden über Steckdosen sein, welche in den privaten Haushalten eines Landes verwendet werden. Die von den Stromversorgungsunternehmen landesweit installierten Ladestationen sollen dann außer den komplizierten intelligenten Steckdosen für > 16 A, auch mit den üblichen haushaltsüblichen Steckdosen für < 16 A ausgerüstet sein, damit flexibles Beladen aller Elektrofahrzeuge garantiert werden kann. Außerdem sind Ladestationen mit komplizierten intelligenten Steckdosen sehr teuer. Zudem muss die Anzahl der Ladestationen vielfach höher als die der Elektrofahrzeuge sein, um eine komfortable und flexible Elektromobilität zu garantieren. Sind die Millionen Ladestationen mit einer komplizierten intelligenten Überwachung für die Verriegelung ausgerüstet, die stets quasi aktiv sind und, unabhängig davon, ob diese im Einsatz sind, elektrische Energie verbrauchen, wird insgesamt eine hohe Energieverbrauch erwartet.
• Mithilfe der elektrischen Einrichtung der Verriegelung der vorliegenden Erfindung wird keine elektrische Energie umgesetzt, wenn die Vorrichtung nicht in Betrieb ist. Der Energieverbrauch der Vorrichtung ist nur während des Einsatzes. Der Energieverbrauch ist z. B. beim Beladen des Elektrofahrzeugs abhängig von dem aktuellen Ladestrom und über drei Größenordnungen geringer als die verbrauchte Ladeenergie.
• Es ist vorstellbar, dass in Zukunft Adapter verwendet werden, um landesgrenzüberschreitendes Laden von Elektrofahrzeugen zu ermöglichen. Dies ist einerseits deshalb wichtig, weil die Stromnetze in verschiedenen Ländern unterschiedlich ausgelegt sind. Andererseits sind die heterogenen Steckvorrichtungen für Haushalte. Einsatz von Adaptern erleichtert die Elektromobilität. Beispielsweise, können, auf einer grenzüberschreitenden Reise zwischen den drei Ländern Deutschland, der Schweiz und Italien, nicht drei verschiedene Ladekabel im Fahrzeug getragen werden. Es lässt sich ein einzelnes Ladekabel mit speziellen länderspezifischen Reiseadaptern verwenden. Mithilfe der vorliegenden Erfindung lässt sich auch das zusammengesteckte System von Stecker-Adapter-Steckdose verriegeln, da die Höhe des Hebelsystems (3) der Erfindung variable und einstellbar ist.
• Die meisten großen Ladestationen für die Elektrofahrzeuge sind mit einer aufwändigen elektronischen Einheit ausgerüstet, um die unterschiedliche Überwachungen durchzuführen, wie beispielsweise die Erkennung der Höhe des Strombedarfs des Fahrzeugs oder die Kommunikation mit dem Netzbetreiber über das Fahrzeug. Da eine Ladestation in diesem Fall über eine ausgeklügelte intelligente Elektronik verfügt, kann die Überwachung des Ladestroms der vorliegenden Erfindung dadurch erfolgen. In dem Fall erübrigt sich die Stromdetektionseinheit (7) der vorliegenden Erfindung. Das Hebelsystem (3) der vorliegenden Erfindung kann auch mit den vorhandenen intelligenten Ansteuerungssystemen der Ladestationen eingesetzt werden.
• Alle in dieser Beschreibung dargestellten mechanischen Bewegungen im Hebelsystem (3) lassen sich sowohl manuell, das heißt beispielsweise per Hand, als auch maschinell, das heißt mithilfe beispielsweise eines elektrischen oder pneumatischen Motors realisiert werden. Alle Ansprüche betreffen sowohl manuelle als auch maschinelle Bewegungen des Hebelsystems.
• Bezugszeichenliste

1

Steckdose, Steckbuchse

2

Stecker, Steckverbinder

3

Hebelsystem

4

Hebelgriff

5

Hebelbein

6

Rasterprofil

7

Stromdetektionseinheit, Stromwandler

8

Relaisschalter

9

Steckdosenplatte

10

Aussparung für das Kabel

11

Rasterzahn

12

Riegel

13

kurze Riegelstirn

14

lange Riegelstirn

15

Riegelfeder

16

Haltepunkt

17

Magnetspule

18

lange Riegelseite

19

kurze Riegelseite

20

Rasterzahnlücke

21

Ziehfeder

22

Ziehfederhalter

23

Ferritring

24

Steckdosenbuchse

25

Ringspule

26

Relaisgleichrichter

27

Riegelgleichrichter

28

Transformator

29

Rasterfalle

30

Steckerkabel

31

Rastersägezahn

32

kurze Sägezahnstirn

33

lange Sägezahnstirn

34

Blattfeder

35

Klapprichtung des Hebels

36

Hebelbeinbinder

37

Fußklappe

38

Fußklappenscharnier

39

Klapprichtung der Fußklappe

40

Hebelscharnier

41

Fußfeder

42

Hebelriegel

43

Stopper

44

Zugseil

45

Klappbeinscharnier

46

Kugelriegel

47

Auf Feder gefangene Kugel

48

Kugelriegelkanal

49

Hebeljoch

50

Hebelschraubfeder

51

Hebelblattfeder

R_N

Stromrichtung in Neutralleiter

R_L1

Stromrichtung in Phasenleiter

L1

Phasenleiter

N

Neutralleiter

α

Winkel zwischen der kurzen Riegelstirn und langen Riegelstirn

Claims (10)

1. Verriegelungsvorrichtung für eine Steckvorrichtung mit – einem Hebelgriff (4), – mindestens einem Hebelbein (5) mit einem Rastenprofil (6) mit mehreren Rasten, – einer auf einer Steckdosenplatte (9) befestigten Steckdose (1), – wobei der Hebelgriff (4) und das mindestens eine Hebelbein (5) verbunden sind und ein Hebelsystem (3) bilden, welches auf der Steckdosenplatte (9) positioniert ist, wobei das mindestens eine Hebelbein (5) zusammen mit dem Rastenprofil (6) durch Ausübung einer Kraft auf den Hebelgriff (4) in Öffnungen der Steckdosenplatte (9) hinein- und herausgeführt werden kann, – einer Stromdetektionseinheit (7) zur Erkennung eines elektrischen Verbrauchsstroms, – einem Relaisschalter (8), welcher von der Stromdetektionseinheit (7) eingeschaltet wird, – einem elektromagnetischen Riegel (12), welcher nach dem Einschalten des Relaisschalters (8) bestromt wird, welcher sich bei seiner Bestromung und Entstromung in das Rastenprofil (6) des mindestens einen Hebelbeins (5) hinein- bzw. herausbewegt, wodurch eine Verriegelung bzw. eine Entriegelung der Steckvorrichtung hervorgerufen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrauchsstrom ein Wechselstrom ist und nach dem Einführen eines Steckers (2) in die Steckdose (1) und Einschalten eines Verbrauchers, mithilfe der Stromdetektionseinheit (7) in ein Steuersignal umgewandelt wird, welches an den Relaisschalter (8) weitergeleitet wird, wodurch der Riegel (12), abhängig von der Größe des Steckers (2) in eine der Rasten des Rastenprofils (6) hineinbewegt und eingerastet wird und das Hebelsystem (3) zur Verrieglung bringt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ziehfeder (21) das Hebelsystem (3) in die Öffnungen der Steckdosenplatte (9) zieht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdetektionseinheit (7) einen Stromwandler aufweist, mithilfe dessen der Verbrauchsstrom in Wechselspannung umgewandelt und als das Steuersignal an den Relaisschalter (8) weitergeleitet wird, welcher dann die Primärspannung eines Transformators (28) einschaltet, dessen Sekundärspannung die Magnetspule (17) des elektromagnetischen Riegels (12) bestromt, wodurch der Riegel (12) dann in das Rastenprofil (6) des Hebelbeins (5) hineinbewegt und eingerastet wird und das Hebelsystem (3) zur Verrieglung bringt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Riegel (12) asymmetrisch ist und mindestens eine Riegelstirn und höchstens zwei Riegelstirnen aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Rastenprofil (6) in der Form von Rastsägezähnen (31) ausgebildet ist, die jeweils mindestens eine Sägezahnstirn und höchstens zwei Sägezahnstirnen aufweisen.
6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hebelgriff (4) oder dem mindestens einen Hebelbein (5) ein Hebeljoch (49) über ein Federungssystem befestigt ist, welches, nach Hineinführen des Hebelsystems (3) in die Öffnungen der Steckdosenplatte (9), dafür sorgt, dass ein konstanter Druck auf den Stecker (2) ausgeübt wird.
7. Verfahren für die Vorrichtung nach einem der vorangegangen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zunächst das Hebelsystem (3) von der Steckdosenplatte (9) nach außen gezogen, danach der Stecker (2) in die Steckdose (1) eingesteckt und anschließend das Hebelsystem (3) nach innen bis zu einer maximalen Einstecklage in die Öffnungen der Steckdosenplatte (9) geschoben wird, wobei durch die Stromdetektionseinheit (7) ermittelt wird, ob durch den Stecker (2) Strom fließt, wobei sich der Riegel (12) beim Stromfluss durch den Stecker (2) zum Hebelbein (5) bewegt, wobei die Verriegelung der Steckvorrichtung durch eine Einrastung des Riegels (12) in einen der Rasten des Rastenprofils (6) des Hebelbeins (5) vollstreckt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelgriff (4) in Bezug auf das mindestens eine Hebelbein (5) bewegbar ist und, nachdem das Hebelsystem (3) bis zu einem Endanschlag nach außen gezogen wird, der Hebelgriff (4) aufklappbar wird, wobei, durch Aufklappen des Hebelgriffs (4), der Bereich über der Steckdosenplatte (9) zum Einstecken des Steckers (2) frei wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass sich die Hebelbeine (5) nach dem Hochziehen gleichzeitig auf einer Seite abknicken lassen, wodurch der Bereich über der Steckdosenplatte (9) zum Einstecken des Steckers (2) frei wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelsystem (3) bis zu einem Endanschlag nach außen gezogen wird, so dass das Hebelsystem (3) um die Achse des Hebelbeins (5) senkrecht auf der Steckdosenplatte (9) rotiert werden kann, wodurch der Bereich über der Steckdosenplatte (9) zum Einstecken des Steckers (2) frei wird.

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