DE102013017845A1 - Electrical connector for in particular electric vehicles - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Steckverbindung für insbesondere Elektrofahrzeuge. Diese verfügt in ihrem grundsätzlichen Aufbau über einen Steckverbinder (1, 2) aus im Wesentlichen Steckdose (1) und Stecker (2). Ferner ist eine Verriegelungseinheit (4, 5) mit wenigstens einem Sperrelement (4) sowie einem Übertragungselement (5) zur lösbaren Kopplung von Steckdose (1) und Stecker (2) vorgesehen. Schließlich findet sich ein Aktuator (6) zum Betätigen des Übertragungselementes (5) mit dem daran endseitig angeordneten Sperrelement (4). Erfindungsgemäß ist das Sperrelement (4) an das Übertragungselement (5) angeformt.The invention relates to an electrical connector for electric vehicles in particular. This has in its basic structure via a connector (1, 2) of essentially socket (1) and plug (2). Further, a locking unit (4, 5) with at least one blocking element (4) and a transmission element (5) for releasably coupling the socket (1) and plug (2) is provided. Finally, there is an actuator (6) for actuating the transmission element (5) with the locking element (4) arranged thereon at the end. According to the invention, the blocking element (4) is integrally formed on the transmission element (5).
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung für insbesondere Elektrofahrzeuge, mit einem Steckverbinder aus im Wesentlichen Steckdose und Stecker, ferner mit einer Verriegelungseinheit mit wenigstens einem Sperrelement und einem Übertragungselement zur lösbaren Kopplung von Steckdose und Stecker, und mit einem Aktuator zum Betätigen des Übertragungselementes mit dem daran endseitig angeordneten Sperrelement.The invention relates to an electrical connector for electric vehicles in particular, with a connector of substantially socket and plug, further comprising a locking unit with at least one locking element and a transmission element for releasable coupling of socket and plug, and with an actuator for actuating the transmission element with the thereto end arranged locking element.
Elektrofahrzeuge bezeichnen allgemein Verkehrsmittel, die mit elektrischer Energie angetrieben werden. Hierbei kann es sich um Schienenfahrzeuge, Straßenfahrzeuge, Wasserfahrzeuge oder sogar Luftfahrzeuge handeln. Das Mobilitätsverhalten der Menschen im Umgang mit solchen Elektrofahrzeugen wird größtenteils im Rahmen der sogenannten Elektromobilität beschrieben und untersucht.Electric vehicles generally refer to means of transport powered by electrical energy. These may be rail vehicles, road vehicles, watercraft or even aircraft. The mobility behavior of people in dealing with such electric vehicles is largely described and examined in the context of so-called electromobility.
Da Elektrofahrzeuge typischerweise mit einer Vielzahl an Akkumulatoren zur elektrischen Energieversorgung ausgerüstet sind, kommt dem Nachladen an sogenannten Stromtankstellen eine besondere Bedeutung zu. Solche Stromtankstellen können öffentlich oder auch nicht öffentlich zugänglich sein und sind im einfachsten Fall als Steckdose ausgebildet. Mit Hilfe der Steckdose wird der Akkumulator des betreffenden Elektrofahrzeuges über eine Kabelverbindung aufgeladen. Da der Ladevorgang regelmäßig mehrere Stunden dauert und meistens kostenpflichtig ist, sind Maßnahmen zur Sicherung bzw. Verriegelung des Steckverbinders erforderlich.Since electric vehicles are typically equipped with a large number of rechargeable batteries for supplying electrical energy, recharging at so-called charging stations is of particular importance. Such charging stations can be public or not publicly available and are in the simplest case designed as a socket. With the help of the socket of the battery of the electric vehicle in question is charged via a cable connection. Since the charging process usually takes several hours and is usually chargeable, measures to secure or lock the connector are required.
Denn ansonsten besteht die Gefahr, dass beim Aufladen des Akkumulators beim abgestellten Elektrofahrzeug Unberechtigte den Stecker aus der Steckdose ziehen und dadurch der Ladevorgang unterbrochen wird. Als Folge hiervon ist nicht nur die Aufladung des Akkumulators bzw. der mehreren Akkumulatoren unvollständig, sondern besteht darüber hinaus noch die Gefahr, dass seitens der unbefugten Person elektrischer Strom ohne zu zahlen abgezapft wird.Because otherwise there is a risk that when charging the battery when the parked electric vehicle unauthorized pull the plug from the socket and thus the charging process is interrupted. As a result, not only is the charging of the rechargeable battery or of the multiple rechargeable batteries incomplete, but there is also the risk that the unauthorized person taps off electrical power without paying.
Zu diesem Zweck befasst sich eine elektrische Steckverbindung für insbesondere Elektrofahrzeuge nach dem gattungsbildenden Stand der Technik entsprechend der
Bei der bekannten Lehre ist das Übertragungselement zwischen dem Aktuator und dem endseitig angeordneten Sperrelement als Betätigungszug ausgebildet. Außerdem ist das fragliche Übertragungselement an seinem einen Ende mit einem Halter für das Sperrmittel bzw. Sperrelement verbunden, in welchem das Sperrmittel bzw. Sperrelement verschiebbar aufgenommen wird. Der Halter verfügt üblicherweise über einen Flanschabschnitt zum Ankoppeln an die Steckdose. – Eine solche Ausführungsform ist montage- und herstellungstechnisch schon deshalb aufwendig, weil der Halter und insbesondere das Übertragungselement sowie das endseitig angeordnete Sperrelement getrennt voneinander ausgelegt sind und montiert werden müssen. Berücksichtigt man, dass das Sperrelement typischerweise als Verriegelungszapfen ausgelegt ist, so können letztlich auch Funktionsstörungen nicht mit letzter Sicherheit ausgeschlossen werden. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.In the known teaching, the transmission element between the actuator and the locking element arranged at the end is designed as an actuating cable. In addition, the transmission element in question is connected at its one end to a holder for the blocking or locking element, in which the blocking means or blocking element is slidably received. The holder usually has a flange section for coupling to the socket. Such an embodiment is expensive in terms of assembly and production because the holder and in particular the transmission element and the locking element arranged at the end are designed separately from one another and must be mounted. Taking into account that the blocking element is typically designed as a locking pin, so ultimately malfunction can not be ruled out with the utmost security. Here, the invention aims to provide a total remedy.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige elektrische Steckverbindung so weiterzuentwickeln, dass der Aufbau und die Herstellung vereinfacht sind und montagetechnische Vorteile beobachtet werden sowie die Funktionssicherheit gegenüber dem Stand der Technik noch einmal deutlich gesteigert ist.The invention is based on the technical problem of developing such an electrical connector so that the structure and the production are simplified and mounting advantages are observed and the reliability over the prior art is again significantly increased.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße elektrische Steckverbindung im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement an das Übertragungselement angeformt ist.To solve this technical problem, a generic electrical connector in the invention is characterized in that the blocking element is integrally formed on the transmission element.
Nach vorteilhafter Ausgestaltung handelt es sich bei dem Übertragungselement um ein flexibles Betätigungselement vorzugsweise in der Art eines Zug-/Druck-Kabels. Meistens kommt ein Bowdenzugkabel mit Seele und Hülle zum Einsatz. Dabei ist das Sperrelement vorteilhaft an diese Seele angeformt.According to an advantageous embodiment, the transmission element is a flexible actuating element, preferably in the manner of a tension / compression cable. Mostly a Bowden cable with soul and shell is used. In this case, the blocking element is advantageously integrally formed on this soul.
Um die stoffschlüssige Verbindung zwischen einerseits dem Sperrelement und andererseits der Seele zur Verfügung zu stellen, ist das Sperrelement meistens aus einem mit der Seele bzw. allgemein mit dem Übertragungselement verbindbaren Schmelzwerkstoff hergestellt. Dabei empfiehlt die Erfindung als Schmelzwerkstoff einen metallischen oder nicht metallischen Werkstoff.In order to provide the cohesive connection between on the one hand the blocking element and on the other hand the soul, the blocking element is usually made of a connectable to the soul or generally with the transmission element melting material. The invention recommends as a melting material a metallic or non-metallic material.
Sofern ein metallischer Werkstoff zum Einsatz kommt, kann es sich um eine Legierung handeln. Ganz besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang eine Druckgusslegierung und insbesondere Zinkdruckgusslegierung. Eine solche Zinkdruckgusslegierung setzt sich regelmäßig und vorteilhaft aus Zink, Aluminium, Magnesium und Kupfer zusammen.If a metallic material is used, it can be an alloy. Very particularly preferred in this context is a diecasting alloy and in particular zinc diecasting alloy. Such Zinc die-cast alloy is regularly and advantageously composed of zinc, aluminum, magnesium and copper.
Zur Verbindung der Seele des Bowdenzugkabels aus beispielsweise Stahllitzen mit dem fraglichen metallischen Werkstoff respektive der Druckgusslegierung kann so vorgegangen werden, dass die Seele in eine Gießkammer mit Gießkolben eingebettet wird, welche den Einspritzmechanismus bilden. Sobald flüssiges Metall bzw. die fragliche Legierung in die Gießkammer eingespritzt wird, verbindet sich der Schmelzwerkstoff wunschgemäß mit der Seele und wird gleichzeitig die Form des Sperrelementes endseitig der Seele und folglich endseitig des Übertragungselementes definiert.To connect the core of the Bowden cable from, for example, steel strands with the questionable metallic material or the diecasting alloy can proceed so that the soul is embedded in a casting chamber with casting piston, which form the injection mechanism. As soon as liquid metal or the alloy in question is injected into the casting chamber, the melting material combines as desired with the soul and at the same time the shape of the blocking element is defined at the end of the soul and thus end of the transmission element.
In vergleichbarer Art und Weise wird für den Fall vorgegangen, dass als Schmelzwerkstoff ein nichtmetallischer Werkstoff eingesetzt wird. In diesem Fall hat sich der Rückgriff auf Kunststoff als besonders günstig erwiesen. Tatsächlich wird auch bei der Ausbildung des Sperrelementes aus Kunststoff vergleichbar vorgegangen, wie beim Rückgriff auf die zuvor beschriebene Druckgusslegierung. Das heißt, in vergleichbarer Weise mag ein Einspritzmechanismus mit Kolben und Kammer gebildet werden, wobei die Seele des Bowdenzugkabels erneut in die Kammer bzw. Einspritzkammer eingelegt wird. Sobald nun Kunststoff in die Einspritzkammer bzw. Spritzkammer eingespritzt wird und mit Hilfe des Kolbens die Kammer einen Verschluss erfährt, wird endseitig der Seele erneut das Sperrelement definiert. Zugleich verbindet sich der die Seele umhüllende Kunststoff in diesem Fall formschlüssig mit der Seele, so dass insgesamt die erfindungsgemäß besondere Formschlussverbindung zwischen dem Sperrelement und dem Übertragungselement vorliegt.In a comparable manner, it is proceeded for the case that a non-metallic material is used as the melting material. In this case, the use of plastic has proven to be particularly favorable. In fact, the procedure is similar in the formation of the blocking element made of plastic, as in recourse to the diecasting alloy described above. That is, in a similar manner, an injection mechanism with piston and chamber may be formed, wherein the soul of the Bowden cable is re-inserted into the chamber or injection chamber. As soon as plastic is injected into the injection chamber or injection chamber and the chamber undergoes a closure with the aid of the piston, the blocking element is again defined at the end of the core. At the same time, the plastic enveloping the soul in this case connects in a form-fitting manner to the core, so that overall there is the form-fitting connection between the blocking element and the transmission element that is particular to the invention.
Auf diese Weise wird zunächst einmal erreicht, dass das Übertragungselement und das Sperrelement eine Baueinheit definieren. Tatsächlich beobachtet man hierbei, dass das Sperrelement mit dem Übertragungselement durch eine Spritzgussverbindung formschlüssig verbunden ist. Etwaige getrennte Herstellungsverfahren, eine getrennte Lagerhaltung und Montage sind folglich entbehrlich. Daraus resultiert ein besonders kompakter und folglich auch kostengünstiger Aufbau.In this way, it is first of all achieved that the transmission element and the blocking element define a structural unit. In fact, one observes here that the blocking element is positively connected to the transmission element by means of an injection-molded connection. Any separate manufacturing processes, separate storage and assembly are therefore unnecessary. This results in a particularly compact and therefore cost-effective design.
Hinzu kommt als weitere Möglichkeit, dass das Sperrelement endseitig des Übertragungselementes eine praktisch beliebige Form und Ausdehnung aufweisen kann. Aufgrund der Tatsache, dass zur Definition des Sperrelementes ein Schmelzwerkstoff zum Einsatz kommt, lassen sich ganz besonders bevorzugt auch bogenförmige Gestaltungen für das Sperrelement realisieren.In addition, as a further possibility that the blocking element end side of the transmission element may have a virtually arbitrary shape and extent. Due to the fact that the definition of the blocking element, a melting material is used, it is very particularly preferred also realize arcuate designs for the blocking element.
In diesem Zusammenhang hat es sich ferner als günstig erwiesen, wenn das Sperrelement in einem Halter aufgenommen wird. Dabei mag der Halter in seinem Innern mit einer Führung für das Sperrelement ausgerüstet sein. Sofern das Sperrelement bogenförmig ausgelegt ist, verfügt auch der Halter über eine entsprechende bogenförmige Führung. Der Halter als solcher mag an eine Steckdose als Bestandteil des Steckverbinders angeschlossen werden. Grundsätzlich kann natürlich auch der Stecker mit dem entsprechenden Halter ausgerüstet werden.In this context, it has also proved to be beneficial when the blocking element is received in a holder. In this case, the holder may be equipped in its interior with a guide for the blocking element. If the blocking element is designed arcuate, and the holder has a corresponding arcuate guide. The holder as such may be connected to a socket as part of the connector. In principle, of course, the connector can be equipped with the appropriate holder.
Im Regelfall verfügt jedoch die Steckdose über den Halter und auch den Aktuator mit davon beaufschlagtem Übertragungselement. Das heißt, die Steckdose, der Halter, das Übertragungselement und schließlich der Aktuator werden typischerweise in einer Stromtankstelle oder einer vergleichbaren Energieversorgungseinheit aufgenommen. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass beispielsweise automatisch bei Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen der Steckdose in oder an der Stromtankstelle und dem Stecker in oder an dem Elektrofahrzeug der Aktuator beaufschlagt wird, um mit Hilfe der Verriegelungseinheit die Steckdose und den Stecker gegenseitig zu verriegeln. Neben einer solchen automatischen Verriegelung ist natürlich auch eine manuelle Verriegelung über einen Verriegelungsschalter denkbar und wird von der Erfindung umfasst. Im Falle der automatischen Verriegelung mag der in die Steckdose eingesteckte Stecker einen Kontaktschalter betätigen, welcher seinerseits den Aktuator zur Verriegelung des Steckers in der Steckdose beaufschlagt.As a rule, however, the socket has the holder and also the actuator with it acted upon transmission element. That is, the socket, the holder, the transmission element and finally the actuator are typically received in a charging station or comparable power supply unit. This makes it possible that, for example, automatically when producing an electrical contact between the socket in or at the charging station and the plug in or on the electric vehicle, the actuator is acted upon to lock with the help of the locking unit, the socket and the plug each other. In addition to such an automatic locking of course, a manual locking via a locking switch is conceivable and is encompassed by the invention. In the case of automatic locking of the plugged into the socket plug may operate a contact switch, which in turn acts on the actuator for locking the plug in the socket.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Steckverbindung nach Anspruch 10. Das fragliche Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement an das Übertragungselement angeformt und dazu das Sperrelement aus einem Schmelzwerkstoff hergestellt wird, welcher sich endseitig mit dem Übertragungselement verbindet. – Im Ergebnis wird eine elektrische Steckverbindung für insbesondere Elektrofahrzeuge und ein zugehöriges Verfahren zu seiner Herstellung zur Verfügung gestellt, welches einen besonders kompakten und kostengünstigen Aufbau ermöglicht. Dazu trägt insbesondere die Tatsache bei, dass das Sperrelement endseitig an das Übertragungselement angeformt ist und folglich Übertragungselement und Sperrelement eine Baueinheit bilden. Die Baueinheit aus dem Übertragungselement und dem Sperrelement kann unschwer – beispielsweise mit Hilfe eines Halters – einerseits an ein Teil des Steckverbinders, insbesondere die Steckdose, angeschlossen werden und andererseits die gewünschte mechanische Verbindung mit dem Aktuator eingehen. Dadurch werden besondere Kostenvorteile beobachtet.The invention also relates to a method for producing an electrical plug connection according to claim 10. The method in question is characterized in that the blocking element is formed on the transmission element and for this purpose the blocking element is made of a melting material, which connects end to the transmission element. - As a result, an electrical connector for particular electric vehicles and an associated method for its production is provided, which allows a particularly compact and inexpensive construction. Contributes in particular to the fact that the blocking element is integrally formed on the transmission element and thus form the transmission element and blocking element a structural unit. The assembly of the transmission element and the blocking element can easily - for example by means of a holder - on the one hand to a part of the connector, in particular the socket, are connected and on the other hand enter into the desired mechanical connection with the actuator. As a result, special cost advantages are observed.
Hinzu kommt, dass nicht nur das Übertragungselement und das Sperrelement eine Baueinheit bilden können. Das gilt auch für den Aktuator und das Übertragungselement. Dadurch lässt sich insgesamt eine abgedichtete Baugruppe aus dem Aktuator, dem Übertragungselement und dem Sperrelement ggf. nebst Halter realisieren, die als Einbaumodul komplett in eine Stromtankstelle eingesetzt und hierin montiert werden kann. In addition, not only the transmission element and the blocking element can form a structural unit. This also applies to the actuator and the transmission element. This allows a total of a sealed assembly of the actuator, the transmission element and the locking element, if necessary, together with the holder realize that can be used as a built-in module completely in a charging station and mounted therein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only one exemplary embodiment; show it:
In den Figuren ist eine elektrische Steckverbindung für insbesondere Elektrofahrzeuge dargestellt. Die elektrische Steckverbindung verfügt über einen Steckverbinder
Neben dem Steckverbinder
Die Steckdose
Bei dem Übertragungselement
Erfindungsgemäß ist das Sperrelement
Um dies im Detail zu erreichen, ist das Sperrelement
In beiden Fällen wird der Werkstoff zur Verbindung mit der Seele
Auf diese Weise können das Sperrelement
Außerdem bilden meistens auch der Aktuator
Die
Die
In der unverriegelten Stellung nach der
Sobald der Stecker
Um den beschriebenen Verriegelungsvorgang zu initiieren, kann ein Kontaktschalter vorgesehen sein, der von dem Stecker
Anstelle der beschriebenen automatischen Verriegelung des Steckers
Um die entriegelte Stellung der Verriegelungseinheit
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