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Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung für eine Steckverbindung zwischen einem Stecker und einer Dose.
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Im Bereich der Elektromobilität (E-Mobility) sind verschiedene Ladestecksysteme für die Energieversorgung elektrisch betriebener Fahrzeuge bekannt. Diese dienen z.B. zum Laden am Wechselstromnetz oder zum schnellen Laden mit Gleichstrom.
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Dabei sind auch derartige Ladedosen bekannt, die eine Verriegelung aufweisen, so dass ein Ladestecker während des Ladens nicht gelöst werden kann. Häufig wirken derartige Verriegelungen radial in eine Ausnehmung am korrespondierenden Stecker. Allerdings fordert die Norm IEC 62196 für sogenannte „Typ-1-Stecker“ eine axiale Verriegelung.
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Problematisch bei axialen Verriegelungen ist jedoch häufig, dass sich diese zurückdrücken lassen. Daher kann es bei der Verwendung einer derartigen axialen Verriegelung zu Manipulationen an der Ladedose am Auto führen. Trotz autoseitiger Verriegelung könnte insofern ein Ladestecker entwendet werden, oder der Ladevorgang könnte widerrechtlich unterbrochen werden.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine derartige Verriegelungseinrichtung für eine Steckverbindung zwischen einem Stecker und einer Dose anzugeben, die eine einfache und preisgünstige axiale Verriegelung ermöglicht, die nicht manipulierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist somit eine Verriegelungseinrichtung für eine Steckverbindung zwischen einem Stecker und einer Dose vorgesehen, mit einem Aktuator und einem Sperrschieber, wobei der Aktuator um eine Rotationsachse rotierbar ist, der Sperrschieber in seiner Längsrichtung zwischen einer Entriegelungsposition und einer Verriegelungsposition verschiebbar ist, und der Aktuator und der Sperrschieber derart ausgebildet sind und miteinander in Wechselwirkung stehen, dass eine Rotation des Aktuators immer mit einer Längsverschiebung des Sperrschiebers verbunden ist und umgekehrt, wobei eine Längsverschiebung des Sperrschiebers mittels einer Rotation des Aktuators immer möglich ist, während eine Rotation des Aktuators mittels einer Längsverschiebung des Sperrschiebers nur außerhalb der Verriegelungsposition möglich ist.
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Es ist somit ein wesentlicher Punkt der Erfindung, die Verriegelungseinrichtung mit einer derartigen Kombination aus einem Aktuator und einem Sperrschieber zu versehen, bei der eine Bewegung des einen Bauteils immer auch eine Bewegung des anderen Bauteils bedingt. Wesentlich ist dabei nun, dass der Sperrschieber über den Aktuator immer angetrieben werden kann, unabhängig davon, in welcher Position sich der Sperrschieber befindet. Das bedeutet, dass mittels des Aktuators der Sperrschieber immer von der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition gebracht werden kann und umgekehrt. Im Gegensatz dazu kann mittels des Sperrschiebers eine Bewegung des Aktuators und damit auch eine Bewegung des Sperrschiebers selbst nur dann erreicht werden, wenn sich der Sperrschieber außerhalb der Verriegelungsposition befindet. Dies stellt sicher, dass ein Einwirken auf den Sperrschieber in der Verriegelungsposition keine Rotation des Aktuators bewirken kann, womit auch keine Verschiebung des Sperrschiebers selbst zugelassen wird. Die Erfindung geht damit einen völlig neuen Weg, indem eine Manipulationssicherung für den Sperrschieber über dessen Wechselwirkung mit dem Aktuator erzielt wird, ohne dass zusätzliche Einrichtungen erforderlich wären.
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Für die Ausgestaltung von Aktuator und Sperrschieber und für deren Wechselwirkung im Sinne der Erfindung gibt es nun verschiedene Möglichkeiten. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Aktuator eine Antriebsscheibe aufweist, die Antriebsscheibe eine erste Bewegungsübertragungseinrichtung und eine zweite Bewegungsübertragungseinrichtung aufweist, der Sperrschieber ebenfalls eine erste Bewegungsübertragungseinrichtung und eine zweite Bewegungsübertragungseinrichtung aufweist, die erste Bewegungsübertragungseinrichtung der Antriebsscheibe mit der ersten Bewegungsübertragungseinrichtung des Sperrschiebers in Wechselwirkung steht und die zweite Bewegungsübertragungseinrichtung der Antriebsscheibe mit der zweiten Bewegungsübertragungseinrichtung des Sperrschiebers in Wechselwirkung steht. Durch diese Aufteilung in zwei Teile, über die die Wechselwirkung zwischen Aktuator einerseits und Sperrschieber andererseits erfolgt, ist es möglich, die Funktionalitäten dieser Wechselwirkungen so zu wählen, dass letztlich in der Verriegelungsposition über eine Längsverschiebung des Sperrschiebers keine Rotation des Aktuators ermöglicht wird, während gleichwohl umgekehrt in derselben Position, also in der Verriegelungsposition, eine Bewegung aus der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition über den Aktuator initiiert werden kann.
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Die verschiedenen Bewegungsübertragungseinrichtungen können nun unterschiedlich ausgebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Bewegungsübertragungseinrichtung der Antriebsscheibe und die erste Bewegungsübertragungseinrichtung des Sperrschiebers derart ausgebildet und zueinander angeordnet sind, dass ihre Wechselwirkung in der Verriegelungsposition aufgehoben ist, insofern als dass mittels des Sperrschiebers keine Rotation der Antriebsscheibe erzielbar ist. Dies bedeutet, dass mittels einer Manipulation des Sperrschiebers keine Kraft auf die Antriebsscheibe ausgeübt werden kann, so dass insgesamt das System nicht bewegbar ist und damit auch eine Bewegung des Sperrschiebers selbst unterbunden wird.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die erste Bewegungsübertragungseinrichtung der Antriebsscheibe eine Nocke ist, die erste Bewegungsübertragungseinrichtung des Sperrschiebers eine Kulisse ist und die Nocke in der Kulisse aufgenommen ist. Durch eine Rotation der Antriebsscheibe drückt die Nocke damit auf die Kulisse, was wiederum zu einer Verschiebung des Sperrschiebers führt. Diese Verschiebung ist in beide Richtungen möglich. Durch eine entsprechende Rotation der Antriebsscheibe kann sowohl eine Bewegung des Sperrschiebers von der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition als auch zurück von der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition erzielt werden.
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Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die zweite Bewegungsübertragungseinrichtung der Antriebsscheibe eine Kurvenkontur ist, die zweite Bewegungsübertragungseinrichtung des Sperrschiebers ein Anschlag ist und die Kurvenkontur an dem Anschlag anliegt und bei einer Bewegung von Antriebsscheibe und Sperrschieber zueinander an dem Anschlag entlang gleitet. Die zweiten Bewegungsübertragungseinrichtungen können somit aufeinander Druck ausüben, so dass mittels der Kurvenkontur der Antriebsscheibe bei Bewegung der Antriebsscheibe der Sperrschieber von der Entriegelungsposition in die Verriegelungsposition gebracht werden kann, jedoch nicht zurück.
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In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, dass die Kurvenkontur außerhalb der Verriegelungsposition mit einem gekrümmten Bereich an dem Anschlag anliegt und bei einer Bewegung von Antriebsscheibe und Sperrschieber zueinander an dem Anschlag entlang gleitet und in der Verriegelungsposition mit einem ebenen Bereich an dem Anschlag anliegt. Dabei gewährleistet der gekrümmte Bereich, dass bei einer Rotation der Antriebsscheibe der Sperrschieber immer weiter in Richtung der Verriegelungsposition geschoben wird, wobei beim Erreichen der Verriegelungsposition durch den ebenen Bereich der Kurvenkontur, die an dem Anschlag anliegt, sichergestellt wird, dass bei einem Druck auf den Sperrschieber zum Aktuator hin keine Bewegung der Antriebsscheibe mehr möglich ist. In der Verriegelungsposition wird nämlich der Druck auf den Sperrschieber in Richtung zum Aktuator hin schlicht durch den ebenen Bereich aufgefangen, wobei mangels eines bei einer ebenen Fläche vorhandenen Drehmoments keine Rotation der Antriebsscheibe generiert wird.
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Zur Ausgestaltung des Anschlags des Sperrschiebers, der mit der Kurvenkontur in Kontakt steht, sind unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen möglich. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der Anschlag mit einem gekrümmten Bereich an der Kurvenkontur anliegt. Auf diese Weise wird die Reibung bei Bewegungen außerhalb der Verriegelungsposition minimiert, während in der Verriegelungsposition selbst aufgrund des ebenen Bereichs der Kurvenkontur gleichwohl keine Rotation der Antriebsscheibe erzielt werden kann, so dass eine Manipulation ausgeschlossen ist.
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Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Sperrschieber einen Verriegelungskopf aufweist, der an dem der Antriebsscheibe abgewandten Ende vorgesehen ist, die Nocke und die Kulisse relativ zueinander derart ausgestaltet sind, dass die Nocke außerhalb der Verriegelungsposition mit der Kulisse wenigstens auf einer Seite in Kontakt steht und bei einer Bewegung von Antriebsscheibe und Sperrschieber zueinander an der Kulisse entlang gleitet und in der Verriegelungsposition jedenfalls auf ihrer dem Verriegelungskopf zugewandten Seite im Abstand von der Kulisse steht. Durch diesen Abstand wird sichergestellt, dass keine Kraft vom Sperrschieber aus auf die Antriebsscheibe ausgeübt werden kann, so dass eine Rotation der Antriebsscheibe und damit auch eine Bewegung des Sperrschiebers unterbunden wird.
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Dabei ist es gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Kulisse die Form eines Langlochs aufweist und die Nocke im Querschnitt kreisförmig mit einem geraden Abschnitt ausgebildet ist, wobei der gerade Abschnitt derart angeordnet ist, dass dieser der Kulisse in der Verriegelungsposition zugewandt ist. Das bedeutet, dass außerhalb der Verriegelungsposition eine Wechselwirkung zwischen Nocke und Kulisse über dem kreisförmigen Abschnitt der Außenwand und der Nocke erfolgt, während in der Verriegelungsposition der gerade Abschnitt zum Tragen kommt. Dieser gerade Abschnitt bedeutet geometrisch, dass die Wandung der Nocke von der Kulisse weiter entfernt ist, so dass es auf diese Weise zum Abstand zwischen Nocke und Kulisse kommt, wodurch die Manipulation des Sperrschiebers ausgeschlossen ist.
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Schließlich ist es gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Breite des Langlochs und der Durchmesser der Nocke außerhalb ihres geraden Bereichs derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Nocke innerhalb des Langlochs mit Spiel beweglich ist. Auf diese Weise ist zwischen Nocke und Langloch ein Ziehen sowie ein Drücken möglich, wobei jedoch in der Verriegelungsposition ein Drücken der Kulisse des Sperrschiebers auf die Nocke der Antriebsscheibe aufgrund des Abstands dazwischen vermieden ist. Dies stellt die Manipulationssicherung dar.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 ein Teil einer Verriegelungseinrichtung für eine Steckverbindung zwischen einem nicht weiter dargestellten Stecker und einer Dose gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 die Aufnahme des in 1 gezeigten Teils in einem Gehäuse zusammen mit einem Sperrschieber gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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3a die Wechselwirkung zwischen einer Antriebsscheibe und einem Sperrschieber der Verriegelungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung außerhalb der Verriegelungsposition von der Seite her, auf der eine Kurvenkontur mit einem Anschlag zusammenwirkt,
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3b die Wechselwirkung zwischen der Antriebsscheibe und dem Sperrschieber der Verriegelungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Verriegelungsposition von der Seite her, auf der die Kurvenkontur mit dem Anschlag zusammenwirkt,
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4a die Wechselwirkung zwischen der Antriebsscheibe und dem Sperrschieber der Verriegelungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung außerhalb der Verriegelungsposition von der Seite her, auf der eine Nocke mit einer Kulisse zusammenwirkt,
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4b die Wechselwirkung zwischen Antriebsscheibe und Sperrschieber der Verriegelungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Verriegelungsposition von der Seite her, auf der die Nocke mit der Kulisse zusammenwirkt, und
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5 die Anordnung der Nocke innerhalb der Kulisse in der Verriegelungsposition gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer vergrößerten Darstellung.
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Aus 1 ist ein Teil einer Verriegelungseinrichtung für eine Steckverbindung zwischen einem nicht weiter dargestellten Stecker und einer Dose gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ersichtlich. Die Verriegelungseinrichtung ist dabei Bestandteil der Dose und weist einen Motor 1 auf, dessen Welle mit einer Rastvorrichtung 2 versehen ist. Auf die Rastvorrichtung 2 ist eine Antriebsscheibe 3 aufgerastet, die zusammen mit der Welle des Motors und der Rastvorrichtung 2 einen Aktuator 4 für die Verriegelungseinrichtung bildet.
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Wie aus 2 ersichtlich, ist der Aktuator 4 in einem Gehäuse 5 aufgenommen, das auch einen Sperrschieber 6 aufnimmt. Das Gehäuse 5 weist Führungseinrichtungen 7 für den Sperrschieber auf. Der Sperrschieber 6 und die Antriebsscheibe 3 des Aktuators 4 sind miteinander verbunden, wozu auf die im Folgenden beschriebenen Figuren verwiesen wird.
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Wie den 3a und 3b entnehmbar, weist die Antriebsscheibe 3 eine Kurvenkontur 8 auf, mit der diese mit einem Anschlag 9 des Sperrschiebers in Wechselwirkung steht. Die Kurvenkontur 8 ist derart ausgebildet, dass sie einen längeren gekrümmten Bereich 10 und einen kürzeren geraden Bereich 11 aufweist. Durch die Rotation der Antriebsscheibe 3 wird der Sperrschieber nach rechts gedrückt. Diese Bewegung nach rechts entspricht einer Bewegung von einer Entriegelungsposition in eine Verriegelungsposition. Wenn für die vorliegende Erfindung auch nicht weiter von Interesse, so darf hier kurz darauf hingewiesen werden, dass die Verriegelungsfunktion über einen Verriegelungskopf 12 erzielt wird, der in der Verriegelungsposition einen hier nicht weiter dargestellten Rasthaken eines Ladesteckers an einer radialen Bewegung hindert, die ein Lösen des Ladesteckers von der Dose ermöglichen würde.
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Aus den 4a und 4b ist das System aus Antriebsscheibe 3 und Sperrschieber 6 von der anderen Seite ersichtlich. Diesen Figuren ist entnehmbar, dass die Antriebsscheibe 3 eine Nocke 13 aufweist, die in eine als Langloch ausgebildete Kulisse 14 in dem Sperrschieber 6 eingreift. Durch eine Rotation der Antriebsscheibe 3 wird über die Nocke 13 auf die Kulisse 14 eine Kraft ausgeübt, so dass der Sperrschieber 6 in beide Richtungen längsbeweglich ist. Maßgeblich ist dabei, wie in 5 dargestellt, dass bei maximaler Rotation der Antriebsscheibe 3, bei der der gerade Bereich 11 der Kurvenkontur 8 am Anschlag 9 des Sperrschiebers 6 zum Anliegen kommt, zwischen der Nocke 13 und der Kulisse 14 ein Abstand 15 vorhanden ist. Die Nocke 13 liegt also in ihrem dem Verriegelungskopf 12 zugewandten Bereich nicht an der Kulisse 14 an, da die Nocke in ihrem in dieser Position der Kulisse in Richtung auf den Verriegelungskopf 17 zugewandten Bereich nicht, wie im sonstigen Bereich, kreisförmig ist, sondern einen geraden Abschnitt aufweist.
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Die Funktion der Verriegelungseinrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nun wie folgt:
Wenn die Antriebsscheibe 3 des Aktuators 4 durch den Motor 1 angetrieben wird, wird der Sperrschieber 6 nach vorne in Richtung hin zur Verriegelungsposition geschoben bis die Nocke 13 außer Eingriff gerät. Dafür sorgt die Kurvenkontur 8 an der Antriebsscheibe 3. Während des Vorschubs steht der gekrümmte Bereich 10 der Kurvenkontur 8 mit dem Anschlag 9 in Kontakt, während bei Erreichen der Verriegelungsposition der gerade Bereich 11 der Kurvenkontur 8 mit dem Anschlag in Kontakt kommt. In dieser Position ist nun der schon angesprochene Abstand 15 zwischen der Nocke 13 und der Kulisse 14 entstanden. Würde man nun versuchen, den Sperrschieber 5 vom Verriegelungskopf 12 her zurückzudrücken, würde die entsprechende Kraft linear in die Antriebsachse geleitet werden, da sie von dem geraden Bereich 11 aufgenommen wird, der an dem Anschlag 9 des Sperrschiebers 6 anliegt. Eine Bewegung der Antriebsscheibe 3 durch Rotation oder des Sperrschiebers 6 durch Verschieben wird dadurch nicht erzielt. Wenn der Sperrschieber 6 entriegelt werden soll, wird die Antriebsscheibe 3 mit Hilfe des Motors 1 zurückgedreht und nimmt dabei mit der Rückseite der Nocke 13, die jetzt in Wechselwirkung mit der Kulisse 14 tritt, den Sperrschieber 6 zurück.
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Insgesamt wird damit durch die verschiedenen Funktionen von Kurvenkontur 8 und Anschlag 9 einerseits sowie von der Nocke 13 und der Kulisse 14 andererseits erreicht, dass die Rotation der Antriebsscheibe 3 immer eine Längsbewegung des Sperrschiebers 6 bedingt, während mittels eines Drucks auf den Sperrschieber 6 in der Verriegelungsposition keine Bewegung und damit auch keine Entriegelung der Verriegelungseinrichtung möglich ist. Dafür sorgen einerseits der Abstand 15 zwischen der Nocke 13 und der Kulisse 14 im verriegelten Zustand sowie der gerade Bereich 11 der Kurvenkontur 8, die im verriegelten Zustand am Anschlag 9 des Sperrschiebers anliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motor
- 2
- Rastvorrichtung
- 3
- Antriebsscheibe
- 4
- Aktuator
- 5
- Gehäuse
- 6
- Sperrschieber
- 7
- Führungseinrichtungen
- 8
- Kurvenkontur
- 9
- Anschlag
- 10
- gekrümmter Bereich
- 11
- gerader Bereich
- 12
- Verriegelungskopf
- 13
- Nocke
- 14
- Kulisse
- 15
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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