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Die Erfindung betrifft eine geschaltete Steckdose zum Einsatz als Containersteckdose auf Schiffen umfassend ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum umschließt und eine Gehäuseöffnung aufweist, eine in die Gehäuseöffnung eingesetzte elektrische Buchse mit mehreren voneinander isoliert angeordneten elektrischen Kontakten, die sich in einer Steckrichtung erstrecken, einen im Gehäuseinnenraum angeordneten elektrischen Leistungsschalter, welcher ein mechanisches Betätigungselement aufweist, das mechanisch mit zumindest einem elektrischen Kontaktpaar gekoppelt ist und dieses in einer AUS-Position des Betätigungselements trennt zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung zwischen zumindest einem Stromanschluss und einem elektrischen Kontakt der elektrischen Buchse und in einer EIN-Position des Betätigungselements in elektrischen Kontakt bringt zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem zumindest einem Stromanschluss und dem elektrischen Kontakt der elektrischen Buchse, ein mechanisches Kopplungselement, welches das Betätigungselement des Leistungsschalters mit der elektrischen Buchse koppelt zur Betätigung des Leistungsschalters durch einen in die Buchse eingesetzten Stecker.
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Solche geschalteten Steckdosen werden dazu eingesetzt, um Stromverbindungen herzustellen, beispielsweise um Kühlcontainer auf Schiffen an eine Stromversorgung anzuschließen und hierdurch die Kühlung der Container weiter zu gewährleisten. Aufgrund ihres spezifischen Einsatzzweckes auf Schiffen müssen diese Steckdosen gegen Personengefährdende Stromflüsse und Spannungen geschützt sein. Zu diesem Zweck ist, neben anderen Sicherheitsvorkehrungen wie einer mechanischen Abschirmung der elektrischen Kontakte, die Steckdose geschaltet, d. h. in einem Zustand, in dem kein Stecker mit der Steckdose verbunden ist, liegen an den elektrischen Kontakten der Steckdose keine Spannungen an. Dies wird erreicht, indem die Steckdose einen Leistungsschalter beinhaltet, der die Spannungsversorgung von der Versorgungsleitung zu den elektrischen Kontakten unterbricht. Grundsätzlich kann dieser Leistungsschalter die Spannungsversorgung zu allen elektrischen Kontakten der Buchse unterbrechen, allerdings sind auch Varianten vorstellbar, bei denen nur die elektrische Verbindung zu einigen Kontakten der Buchse unterbrochen wird und diese Varianten sind ebenfalls von der Erfindung umfasst.
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Containersteckdosen mit einer solchen Schaltfunktion sind aus
EP 1 766 731 B1 und
DE 20 2008 011 268 U1 bekannt. Bei diesen vorbekannten Containersteckdosen wird der Leistungsschalter durch eine Bewegung des Steckers in der Buchse automatisch betätigt und schaltet hierdurch beim Einsteckvorgang des Steckers, wodurch die elektrische Verbindung zu den elektrischen Kontakten der Buchse geschlossen wird. Bei
EP 1 766 731 B1 ist der Leistungsschalter hierzu am Gehäuseboden eines Gehäuses befestigt, in dessen Wand die Steckdose eingesetzt ist und wird über eine mechanische Umsetzung einer Drehbewegung des Steckers in der Steckdose betätigt. Bei
EP 1 766 731 B1 ist die Steckdose an einer rückwärtigen Wand eines Gehäuses befestigt, in dessen frontseitige Wand die Steckdose eingesetzt ist. Die Betätigung des Leistungsschalters erfolgt hier über eine mechanische Umsetzung einer Drehbewegung des Steckers in der Steckdose mittels mechanischer Kopplungselemente.
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Grundsätzlich besteht eine wesentliche Anforderung an geschaltete Steckdosen dieser Bauart und für dieses Einsatzzweck darin, dass die elektrische Verbindung erst dann hergestellt werden kann, wenn eine zuverlässige Spannungsübertragung zwischen den elektrischen Kontakten von Buchse und Stecker erreicht wird. Dies ist erforderlich, um Spannungsüberschläge zu verhindern, da diese sowohl die Steckdose als auch den Stecker beschädigen könnten und unmittelbar oder als Folge zu Gefährdungen von Menschen, welche mit dem Stecker und der Steckdose hantieren, führen können.
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Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Containersteckdose bereitzustellen, welche hinsichtlich Montage- und Fertigungskosten gegenüber den vorbekannten Steckdosen verbessert ist und zugleich eine gleichwertige oder erhöhte mechanische Robustheit aufweist.
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Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem das Kopplungselement an einem ersten Ende einen Betätigungsstift umfasst, der sich parallel zu der Steckrichtung erstreckt und geführt ist für eine Schaltbewegung in Steckrichtung und das Kopplungselement am anderen Ende mit dem Betätigungselement gekoppelt ist. Die erfindungsgemäße Steckdose zeichnet zunächst dadurch aus, dass der Stecker durch eine alleinige lineare Bewegung in Steckrichtung in die Steckdose eingesetzt und darin verankert wird. Die aus dem Stand der Technik bekannte zusätzliche Drehbewegung um die Steckrichtungsachse findet bei der erfindungsgemäß bereitgestellten Steckdose nicht zum Zweck der Betätigung des Leistungsschalters statt. Hierdurch wird zunächst die Bedienung der Steckdose vereinfacht, da die elektrische Verbindung durch alleiniges Einstecken des Steckers mit einer Einschubbewegung hergestellt wird und keine zusätzliche Rotation notwendig ist. Erfindungsgemäß wurde hierzu erkannt, dass die gewünschte Aufschaltung der Spannung auf die elektrischen Kontakte der Buchse auch bei einer solchen alleinig linearen Steckbewegung in sicherer Weise erzielt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Steckdose muss aufgrund dieser Konstruktionsweise keine Führung aufweisen, welche für eine Rotation des Steckers in der Steckdose ausgebildet wäre. Hierdurch können wesentliche Bauteile bei der erfindungsgemäßen Steckdose entfallen und die Konstruktion kann insgesamt mit einer nur geringen Anzahl von Bauteilen ausgeführt werden und hierbei sehr robust und montagefreundlich gestaltet werden. Bei der erfindungsgemäßen Steckdose ist es lediglich notwendig, dass ein Betätigungsstift durch das Einschieben des Steckers in die Steckdose in Steckrichtung betätigt und bewegt wird und diese Schaltbewegung des Betätigungsstiftes auf das Kopplungselement übertragen wird. Diese Übertragung kann beispielsweise realisiert werden, indem der Betätigungsstift einstückig am Kopplungselement selbst ausgebildet ist. Erfindungsgemäß umfasst sind auch Varianten mit zwei oder mehr Betätigungsstiften. Das Kopplungselement überträgt diese Bewegung auf ein Betätigungselement des Leistungsschalters, um diesen zu schalten. Als Betätigungselement des Leistungsschalters ist hierbei der von außerhalb erreichbare Knopf oder Schalter des Leistungsschalters zu verstehen, der beispielsweise als Drehschalter, Kippschalter oder als Druckschalter oder in noch anderer Weise ausgeführt sein kann. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Steckdose wird eine einfache Übertragung der Steckbewegung auf den Leistungsschalter mit einer Umsetzung dieser Bewegung in einen Schaltvorgang am Leistungsschalter realisiert. In diese Übertragung können nur wenige Bauteile eingebunden sein, insbesondere kann die Übertragung durch ein einziges Bauteil, nämlich das Kopplungselement, mit daran entsprechend ausgebildetem Betätigungsstift und einer entsprechenden Aufnahme für das Betätigungselement des Leistungsschalters ausgeführt werden.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die elektrischen Kontakte der Buchse und der Betätigungsstift von einer Buchsenwandung umschlossen sind, die in Einsteckrichtung vorne eine Einstecköffnung aufweist, die sich parallel zu der Steckrichtung erstrecken und geführt sind für eine Schaltbewegung in Steckrichtung.
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Mit dieser Ausgestaltung wird einerseits eine versehentliche Berührung mit den elektrischen Kontakten der Buchse weitestgehend vermieden, weil diese durch die Buchsenwandung abgeschirmt sind. Die Buchsenwandung erstreckt sich dabei vorzugsweise entgegen der Einsteckrichtung zumindest so weit, wie sich auch die elektrischen Kontakte erstrecken, vorzugsweise weiter als die elektrischen Kontakte. Zum anderen wird mit dieser Ausführungsform der Betätigungsstift vor unerwünschten mechanischen Einwirkungen geschützt, insbesondere vor Krafteinwirkungen, die schräg zur Einsteckrichtung ausgeübt werden und den Betätigungsstift beschädigen könnten. Der Betätigungsstift steht vorzugsweise entgegen der Einsteckrichtung nicht über die Buchsenwandung hervor, weiter vorzugsweise erstreckt sich die Buchsenwandung entgegen der Einsteckrichtung weiter als der Betätigungsstift. Die Buchsenwandung kann hierbei durch eine zylindrische Wand oder durch ein strukturiertes Gehäuse gebildet werden, welches die elektrischen Kontakte einzeln, insgesamt oder sowohl einzeln als auch insgesamt umgibt.
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Noch weiter ist es bevorzugt, dass das Kopplungselement an seinem ersten Ende zwei Betätigungsstifte umfasst, die sich vorzugsweise parallel erstrecken und weiter vorzugsweise einstückig am Kopplungselement ausgebildet sind. Mit dieser Ausgestaltung wird einerseits eine Kraftübertragung von einem in Einsteckrichtung eingeschobenen Stecker auf das Kopplungselement an zwei voneinander beabstandeten Punkten erreicht, wodurch das Kopplungselement insgesamt eine besser definierte und weniger die Führungen beanspruchende Bewegung ausführt. Die Ausgestaltung mit zwei Betätigungsstiften ist insbesondere dann bevorzugt, wenn aufgrund der Betätigung des Betätigungselementes am Leistungsschalter auf das Kopplungselement Kräfte einwirken, die schräg zur Einsteckrichtung wirken, insbesondere wenn das Betätigungselement mittels Anlaufschrägen am Kopplungselement, keilförmigen Flächen oder dergleichen betätigt wird. Dabei ist insbesondere weiter bevorzugt, dass die beiden Betätigungsstifte in einer gemeinsamen Ebene liegen, in welcher das Kopplungselement geführt ist und die Bewegung in Einsteckrichtung ausführt. Diese Ebene liegt vorzugsweise so, dass sie das Betätigungselement des Leistungsschalters einschließt oder zumindest benachbart zu der Lage des Betätigungselementes des Leistungsschalters verläuft. Durch diese Anordnung wird eine für die Führung des Kopplungselementes besonders vorteilhafte Kraftlinie in Einsteckrichtung erreicht, welche die Bauteile insgesamt belastbarer, weniger anfällig gegen Beschädigungen und weniger anspruchsvoll hinsichtlich der Führung in Einsteckrichtung gestaltbar macht.
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Noch weiter ist es bevorzugt, dass das Betätigungselement ein Druckschalter oder ein Kippschalter ist, der direkt mit dem mechanischen Kopplungselement gekoppelt ist und über eine lineare Bewegung des Kopplungselementes parallel zur Steckrichtung betätigt wird. Die Ausgestaltung des Leistungsschalters mit einem Druckschalter oder einem Kippschalter als Betätigungselement stellt eine mögliche Ausführungsform von Leistungsschaltern dar, die als Zulieferprodukt zur Gestaltung von Leistungsschaltungsbaugruppen verfügbar ist. Eine wirtschaftlich effiziente und zugleich technisch robuste Gestaltung von solchen Leistungsschaltungsbaugruppen orientiert sich vorzugsweise an den so verfügbaren Zulieferkomponenten. Ein Kippschalter zeichnet sich dabei dadurch aus, dass er einen Hebel aufweist, der aus dem Leistungsschalter herausragt und der um eine Kippachse hin- und herverschwenkt werden kann, um die Betätigung des Leistungsschalters zu bewirken. Ein Druckschalter kann mit einer oder zwei Tasten ausgeführt sein, wobei die Ausführung mit einer Taste als Tastschalter mit federnder Rückstellung des Schalters aus der EIN-Position in die AUS-Position ausgeführt sein kann oder als rastender Taster, der bei einmaliger Druckbetätigung in die EIN-Position einrastet und bei nochmaliger Druckbetätigung in die AUS-Position zurückgeht. Insbesondere können Leistungsschalter, die mit einem Druckschalter ausgeführt sind, als Zwei-Taster ausgeführt werden. Hierbei ist eine der beiden Tasten zu betätigen, um die EIN-Position einzuschalten, der andere der beiden Taster ist entsprechend zu betätigen, um die AUS-Position einzuschalten. Durch die erfindungsgemäß bereitgestellte direkte Betätigung des Druckschalters bzw. Kippschalters wird eine hinsichtlich Montage und Fertigung der erfindungsgemäßen Steckdose entscheidende Vereinfachung erreicht, indem auf eine aufwändige Übersetzung mittels mehrerer Baukomponenten verzichtet wird. Die Betätigung kann dabei durch eine direkte Kraftübertragung auf den Kippschalter bzw. Druckschalter über eine Öffnung im Kopplungselement, über Anlaufschrägen, Keile oder dergleichen erfolgen.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Betätigungselement ein Kippschalter ist, dessen Kippachse etwa parallel zu der Steckrichtung verläuft und der mittels einer mit dem Betätigungsstift verbundenen Anlaufschräge betätigt ist, vorzugsweise mittels zwei in Steckrichtung beabstandeten Anlaufschrägen, oder etwa senkrecht zur Steckrichtung verläuft und der in einer Öffnung in dem Kopplungselement aufgenommen ist. Diese Ausführungsform ermöglicht es, Leistungsschalter mit einem Kippschalter zu verwenden und diese alternativ in zwei Montageausrichtungen in der erfindungsgemäßen Containersteckdose zu verbauen. Bei der ersten Ausgestaltung ist die Kippachse des Kippschalters parallel zur Steckrichtung ausgerichtet, so dass die lineare Bewegung des Kopplungselementes in eine senkrecht hierzu verlaufende Betätigungsrichtung des Kippschalters gewandelt werden muss. Dies wird erfindungsgemäß durch eine Anlaufschräge am Kopplungselement erzielt, welche den Kippschalter seitwärts zur Steckrichtung bewegt. Dabei kann entweder vorgesehen sein, dass der Kippschalter federbelastet aus dieser so nach Einstecken des Steckers erreichten EIN-Position in die AUS-Position zurückgeht. Alternativ können auch zwei gegeneinander wirkende Anlaufschrägen vorgesehen sein, wobei eine Anlaufschräge zur Betätigung des Kippschalters in die EIN-Position und die andere Anlaufschräge zur Betätigung des Kippschalters in die AUS-Position wirkt. Die beiden Anlaufschrägen können hierbei insbesondere parallel zueinander verlaufen und in Steckrichtung voneinander beabstandet an dem Kopplungselement positioniert sein.
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Bei der anderen Ausgestaltung ist die Kippachse des Kippschalters senkrecht zur Steckrichtung ausgerichtet. Bei dieser Ausgestaltung kann der Kippschalter in vereinfachter Weise durch die lineare Steckrichtungsbewegung betätigt werden, beispielsweise indem der Kippschalter in einer Öffnung im Kopplungselement hin- und hergeführt wird.
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Noch weiter ist es bevorzugt, dass das Betätigungselement ein Druckschalter ist, der durch einen Einschalttaster und einen Ausschalttaster gebildet wird und der Betätigungsstift mit einer ersten Anlaufschräge gekoppelt ist, welche die Einschalttaste bei Bewegung des Betätigungsstiftes in eine erste Richtung betätigt und mit einer zweiten Anlaufschräge gekoppelt ist, welche den Ausschalttaster bei Bewegung des Betätigungsstiftes in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung betätigt. Mit dieser Ausführungsform wird in montagetechnisch einfacher Weise erreicht, einen Leistungsschalter mit einem Druckschalter aus zwei Tastern in die erfindungsgemäße Steckdose zu integrieren. Hierbei wird der EIN-Taster bei einer Bewegung des Kopplungselementes in Einsteckrichtung durch eine entsprechende Anlaufschräge am Kopplungselement betätigt und der Ausschalttaster bei einer Bewegung des Kopplungselementes in eine hierzu entgegengesetzte Richtung betätigt, um bei Ziehen des Steckers aus der Steckdose der Leistungsschalter auf diese Weise in die Trennstellung gebracht. Die beiden Anlaufschrägen können hierbei je nach Einbaulage des Leistungsschalters in Bezug auf die Einsteckrichtung in einer Linie entlang der Einsteckrichtung verlaufen oder nebeneinander parallel zur Einsteckrichtung angeordnet sein.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Betätigungselement ein Drehschalter ist, der mit dem Betätigungsstift mittels einer mechanischen Übertragungseinheit gekoppelt ist, welche eine lineare Bewegung des Betätigungsstiftes in eine Drehbewegung des Drehschalters umsetzt. Mit dieser Ausführungsform wird eine ebenfalls geläufige Ausgestaltung von Leistungsschaltern, bei denen das Betätigungselement ein Drehschalter ist, zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Containersteckdose in solcher Weise integriert, dass eine montagetechnisch und fertigungstechnisch vorteilhafte Ausgestaltung erreicht wird. Als Drehschalter ist hierbei ein Betätigungselement zu verstehen, welches um eine aus dem Leistungsschalter sich heraus erstreckende Achse drehende Komponente zu verstehen, die außerhalb des Gehäuses des Leistungsschalters an dieser Drehachse befestigt ist. Im Gegensatz hierzu ist beim Kippschalter der Kipphebel an der Drehachse innerhalb des Gehäuses des Leistungsschalters befestigt. Die zur Betätigung des Drehschalters notwendige mechanische Übertragungseinheit kann einstückig an dem Kopplungselement ausgebildet sein, beispielsweise als entsprechende Kulisse oder dergleichen. Ebenso kann vorgesehen sein, diese mechanische Übertragungseinheit zweistückig auszuführen, beispielsweise indem die lineare Bewegung von einem ersten Übertragungselement auf ein zweites Übertragungselement übertragen wird und hierbei in eine Rotation des zweiten Übertragungselementes umgesetzt wird.
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Noch weiter ist es bevorzugt, dass das Betätigungselement ein Drehschalter ist, der mittels einer Kulisse mit dem Betätigungsstift gekoppelt ist und über ein exzentrisch zur Drehachse des Drehschalters betätigt ist. Mit dieser Ausgestaltung wird eine spezifische Ausgestaltung zur Betätigung eines Drehschalters in montage- und fertigungstechnisch vereinfachter Weise realisiert. Hierbei kann der Drehschalter mittels eines exzentrisch daran befestigten Stiftes in einer entsprechend gebogenen oder schräg zur Einsteckrichtung verlaufenden Kulissenführung geführt werden und hierdurch die lineare Bewegung des Kopplungselementes in eine Rotationsbewegung des Drehschalters übersetzt werden.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Betätigungselement ein Drehschalter ist, der mittels eines gerundeten Zahnradsegments oder eines Zahnrads mit dem Betätigungsstift gekoppelt ist, das über ein mit dem Betätigungsstift verbundenes Zahnstangensegment betätigt ist. Bei dieser Ausgestaltung kann der Drehschalter des Leistungsschalters unmittelbar mit dem Zahnrad bzw. Zahnradsegment drehmomentfest gekoppelt sein und das Zahnstangensegment an dem mechanischen Kopplungselement ausgebildet sein oder mit diesem wiederum gekoppelt sein. Die lineare Bewegung des Kopplungselementes wird hierdurch auf das Zahnstangensegment übertragen – was direkt oder indirekt erfolgt – und das Zahnstangensegment wirkt mit dem Zahnrad bzw. Zahnradsegment zusammen, um diese lineare Bewegung in eine Drehbewegung zur Betätigung des Drehschalters umzusetzen.
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Noch weiter ist es bevorzugt, dass das Betätigungselement ein Drehschalter ist, der mittels eines Treibriemens, welcher ein mit dem Drehschalter verbundenes Kopplungselement teilweise umschlingt und der mit dem Betätigungsstift verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung wird eine Umsetzung der linearen Bewegung in eine Drehbewegung mittels eines Treibriemens erzielt, was durch reibschlüssige oder formschlüssige Übertragung erfolgen kann, indem der Treibriemen mit entsprechenden Reibflächen oder Formschlussflächen, wie beispielsweise Zahnsegmenten, versehen ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht oftmals eine unmittelbare Umschlingung eines Betätigungselementes in Gestalt eines entsprechend gestalteten Drehknopfs an einem als Zulieferteil verfügbaren Leistungsschalter, wodurch die Bereitstellung eines zusätzlichen Bauteils zur Betätigung des Leistungsschalters über das mechanische Kopplungselement hinaus entfällt.
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Noch weiter ist es bevorzugt, dass der Betätigungsstift solcherart bemessen und mit dem Betätigungselement des Leistungsschalters gekoppelt ist, dass eine Schaltung des Leistungsschalters aus der AUS-Position in die EIN-Position erst erfolgt, nachdem der Stecker soweit in die Buchse eingeführt ist, dass ein elektrischer Kontakt zu den elektrischen Kontakten hergestellt wurde, vorzugsweise ein Kontakt, der sich in Steckrichtung über mindestens 2, vorzugsweise über mindestens 5 mm erstreckt. Mit dieser Ausgestaltung wird einerseits sichergestellt, dass bei Einstecken eines Steckers in die erfindungsgemäße Steckdose die Spannung auf die elektrischen Kontakte der Steckdose erst dann aufgegeben wird, wenn ein ausreichender elektrischer Kontakt zwischen den Kontakten des Steckers und den Kontakten der Steckdose hergestellt ist. Hierdurch wird vermieden, dass ein Lichtbogen zwischen diesen elektrischen Kontakten überschlägt, solange diese noch nicht im unmittelbaren elektrischen Kontakt stehen, sondern durch einen Abstand voneinander getrennt sind, der allerdings durch die angelegte Spannung mit einem Lichtbogenüberschlag überbrückt werden kann. Solche Lichtbogenüberschläge führen regelmäßig zu Beschädigungen von Steckdose und Stecker und können die Person, welche den Stecker in die Steckdose steckt, gesundheitlich gefährden. Je nach Ausgestaltung der elektrischen Kontakte kann diese ausreichende elektrische Kontaktierung bereits erreicht sein, wenn die elektrischen Kontakte sich in Steckrichtung um 2 mm oder mehr überschneiden, insbesondere wird aus Sicherheitsgründen bevorzugt, dass sich die elektrischen Kontakte in Steckrichtung um 5 oder mehr mm überschneiden, wenn die Spannung auf die elektrischen Kontakte der Steckdose durch den Leistungsschalter aufgeschaltet wird.
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Diese Ausführungsform kann einerseits solcherart umgesetzt werden, dass die Betätigungsstifte entsprechend kürzer ausgestaltet sind, sodass ein Kontakt zwischen der Fläche am Stecker, welche die Betätigungsstifte in Steckrichtung schiebt, erst dann auftritt, wenn die elektrischen Kontakte sich um die gewünschte Distanz überschneiden. Ebenso kann diese Ausführungsform auch solcherart realisiert werden, dass die Betätigungsstifte durch den Stecker zunächst über eine Distanz bewegt werden müssen, die der gewünschten Überschneidung der elektrischen Kontakte entspricht, bevor eine Betätigung des Leistungsschalters erzielt wird. In diesem Fall können die Betätigungsstifte und die elektrischen Kontakte sich entgegen der Steckrichtung über eine übereinstimmende Distanz überschneiden und die am Stecker ausgebildete Fläche zur Betätigung des Betätigungsstiftes fluchtend mit den Stirnseiten der elektrischen Kontakte des Steckers ausgeführt sein. Es ist grundsätzlich zu verstehen, dass je nach Ausführung des Steckers, der daran bereitgestellten Fläche zur Betätigung des Betätigungsstiftes und nach Lage der elektrischen Kontakte an Stecker und Buchse die Betätigungsstifte und die mechanische Ankopplung des Betätigungselementes des Leistungsschalters entsprechend angepasst werden kann, um die erfindungsgemäße Ausführungsform zu realisieren. Dabei wird darauf hingewiesen, dass Stecker und Buchsengestaltungen hinsichtlich der Art und Lage der Kontakte und deren Erstreckung in Steckrichtung einschlägigen Normen unterfallen, woraus entsprechende Gestaltungsvorgaben für den Fachmann zur Umsetzung dieser Ausführungsform unmittelbar ableitbar sind.
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Noch weiter ist es bevorzugt, die erfindungsgemäße Steckdose fortzubilden durch ein Federelement, welches auf das Kopplungselement eine Kraft ausübt, die es in die AUS-Position bewegt. In einer grundsätzlichen Ausgestaltung ist es denkbar, dass der Leistungsschalter selbst eine federnde Rückstellung in die AUS-Position aufweist, die ausreichend stark ist, um auch das mechanische Kopplungselement mit dem daran ausgebildeten oder damit verbundenen Betätigungsstift in die AUS-Position zu bewegen. Für eine bevorzugte und verbesserte Funktionsweise ist es aber bevorzugt, diese rückstellende Wirkung an der erfindungsgemäßen Containersteckdose durch ein separates Federelement bereitzustellen, um zuverlässig und genau die Trennung und Spannungsfreischaltung der elektrischen Kontakte der Buchse beim Herausziehen eines Steckers zu bewirken. Grundsätzlich ist es für einen sicheren Betrieb der erfindungsgemäßen Steckdose erforderlich, dass die elektrischen Kontakte der Buchse spannungsfrei geschaltet werden, bevor eine Trennung des elektrischen Kontakts zwischen Stecker und Buchse stattgefunden hat, insbesondere ist es bevorzugt, dass die Spannungsfreischaltung bewirkt wird, bevor die Überschneidung der elektrischen Kontakte von Stecker und Buchse in Steckrichtung den Wert von 2 mm, vorzugsweise 5 mm unterschreitet. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es bevorzugt, die mechanischen Bauteile, welche in die Übertragung der Betätigungsbewegung von dem Stecker auf den Leistungsschalter eingebunden sind, mittels eines entsprechenden Federelementes solcherart vorzuspannen, dass sie in die AUS-Position, also den ausgefahrenen Betätigungsstift entgegen der Steckrichtung vorgespannt sind. Ein solches Federelement kann beispielsweise als Schraubenfeder ausgeführt sein, die eine Druckkraft ausübt, ebenso sind andere Federelemente wie Spiralfedern oder dergleichen hierzu konstruktiv einsetzbar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Kopplungselement einstückig den/die Betätigungsstift(e) und eine Anschlusseinheit zur direkten Ankopplung an das Betätigungselement des Leistungsschalters umfasst. Durch diese einstückige Ausgestaltung des Kopplungselementes mit dem Betätigungsstift bzw. den Betätigungsstiften sowie der Anschlusseinheit wird eine vereinfachte Montage mit reduzierter Anzahl an Bauteilen ermöglicht und zugleich eine robuste Ausführung der erfindungsgemäßen Containersteckdose bereitgestellt, die unempfindlich gegenüber Fehlbedienungen und außerhalb der üblichen Betriebskräfte auftretenden Belastungen ist. Unter einstückig ist hierbei zu verstehen, dass das Kopplungselement entsprechend aus einem einzigen Bauteil besteht oder aus zwei Bauteilen, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind, als vorgefertigte Einheit bereitgestellt wird.
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Schließlich ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die elektrischen Kontakte der Buchse als Kontakthülsen ausgeführt sind zur Aufnahme von elektrischen Kontaktstiften des Steckers im Innenraum und dass der/die Betätigungsstift(e) solcherart bemessen und mit dem Betätigungselement des Leistungsschalters gekoppelt ist/sind, dass eine Schaltung des Leistungsschalters aus der AUS-Position in die EIN-Position erst erfolgt, nachdem die elektrischen Kontakte des Steckers mindestens 2, vorzugsweise mindestens 5mm in die elektrischen Kontakte der Buchse eingeschoben sind.
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Mit dieser Ausgestaltung wird eine besonders zuverlässige elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Kontakten von Stecker und Buchse erreicht und zugleich eine gewisse Führung durch diese elektrischen Kontakte in Steckrichtung bewirkt, die eine präzise und querkraftfreie Betätigung des Kopplungselementes unterstützt. Durch die gemäß dieser Ausführungsform vorgesehene Überschneidung ist besonders effizient, um einen Lichtbogenüberschlag beim Einstecken und Ausstecken zu verhindern und verwendet diese in effizienter Weise zum Aufbau der Baugruppe. Die Funktionsweise dieser Ausführungsform kann dabei solcherart sein, dass die Betätigungsstifte und/oder das Kupplungselement erst dann in eine Bewegung in Steckrichtung versetzt werden, wenn die gewünschte Überschneidung der elektrischen Kontakte erreicht oder überschritten wurde, beispielsweise indem der Betätigungsstift entsprechend kürzer ausgestaltet ist in Bezug auf die Kontaktfläche des Steckers, welche den Betätigungsstift in Steckrichtung bewegt. In funktionsgleicher Weise kann diese Ausführungsform auch so umgesetzt werden, dass die Betätigungsstifte unmittelbar zu Beginn des Einsteckvorgangs bewegt werden, diese Bewegung aber erst nach einer bestimmten Distanz zu einer Schaltung des Leistungsschalters führt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1A eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Containersteckdose in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,
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1B die Ausführungsform der 1 in einer teilgeschnittenen Draufsicht in AUS-Position,
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1C eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 1 in einem montierten Zustand in der AUS-Position,
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1D die Ausführungsform gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht in der EIN-Position,
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2A eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform in einer AUS-Position,
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2B eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform nach 2A in der EIN-Position,
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3A eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform in einer AUS-Position,
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3B eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 3A in der EIN-Position,
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4A eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform in der AUS-Position,
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4B eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 4A in der EIN-Position,
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5A eine perspektivische Ansicht einer fünften Ausführungsform in der AUS-Position,
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5B eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform nach 5A in der EIN-Position,
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6A eine perspektivische Ansicht einer sechsten Ausführungsform in der AUS-Position, und
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6B eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 6A in der EIN-Position.
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1A zeigt eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Containersteckdose, welche mit einem Leistungsschalter ausgerüstet ist, der eine Drehschalterbetätigung aufweist. Die Containersteckdose umfasst im Wesentlichen vier Baugruppen: ein erstes Gehäuseelement 10, welches die Steckdosenbuchse 11, einen Befestigungsflansch 12 sowie eine rückwärtige Gehäusestruktur 13 umfasst, ein zweites Gehäuseelement 20, welches mittels zwei an Gehäusestreben 21, 22 ausgebildeten Schnappelementen 21a, 22b mit dem ersten Gehäuseelement 10 formschlüssig verbunden werden kann, einen Leistungsschalter 30 sowie ein mechanisches Kopplungselement 40 zur Betätigung des Leistungsschalters.
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Das erste Gehäuseelement 10 umfasst eine Steckdosenbuchse 11, welche insgesamt vier voneinander isoliert ausgeführte elektrische Kontaktelemente 11a–d umfasst. Die vier elektrischen Kontaktelemente 11a–d sind als Hülsenabschnitte ausgebildet und können von rückwärtig an einem der Steckdosenkupplung 11 gegenüberliegenden Seite des Gehäuseflansches 12 elektrisch kontaktiert werden. Drei dieser Kontakte stellen die Anschlüsse für einen dreiphasigen Drehstromanschluss dar und werden mit einer Schaltseite des Leistungsschalters 30 elektrisch verbunden. Die andere Schaltseite des Leistungsschalters wird entsprechend mit einer dreiphasigen Drehstromenergiequelle verbunden, üblicherweise dem entsprechenden Bordleitungsnetz des Schiffes bzw. dem entsprechenden Verbraucher eines Containers, also dem Kühlaggregat als Beispiel. Die vierte Leitung ist eine der Sicherheit dienende Erdungsleitung und wird entsprechend mit einem stromleitenden, geerdeten Abschnitt des Schiffes bzw. einem zu erdenden Abschnitt des Containers bzw. Verbrauchers des Containers verbunden.
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Die Steckdosenkupplung 11 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt und umschließt die elektrischen Kontakte solcherart, dass diese lediglich von frontseits zugänglich sind. Die elektrischen Kontakte selbst sind innerhalb dieser zylindrischen Umrandung nochmals einzeln mit elektrisch isolierenden zylinderförmigen Wandungen umgeben, wie aus 1B im Detail ersichtlich. Durch eine frontseitige Ausführung als teilweiser Hinterschnitt mit vorspringenden Kurvensegmenten kann ein Stecker an der Steckdosenkupplung 11 mittels einer entsprechend als Bajonettverschluss ausgebildeten Überwurfringes in der eingesteckten Position verriegelt werden.
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Die Steckdosenkupplung 11 ist einstückig mit einem Gehäuseflansch 12 ausgeführt, der im Wesentlichen quadratisch ist und in den vier Ecken vier Öffnungen zur verschraubten Befestigung der Containersteckdose an einem Gehäuse, dem Container selbst oder dergleichen dient.
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Rückwärtig von dem Gehäuseflanschabschnitt 12 ist eine aus zwei vertikalen Wandversteifungen und einer Bodenplatte gebildete rückwärtige Gehäusestruktur ausgebildet. Diese dient dazu, um die erfindungsgemäße Containersteckdose in ihrer gesamten Struktur zu stabilisieren und als kompakte Einheit ausführen zu können.
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An der Bodenplatte 13a dieser Gehäusestruktur sind zwei Längsschienen ausgebildet, in welche zwei vorspringende Stege 21, 22 des zweiten Gehäusebauelements 20 eingeführt werden können. An den zur Steckdosenbuchse 11 hinweisenden Enden dieser Stege 21, 22 sind zwei Schnapphaken 21a, 22a ausgebildet, die in entsprechende Öffnungen bzw. Hinterschnitte an der Bodenplatte des ersten Gehäuseelements einrasten können. Hierdurch wird das zweite Gehäuseelement formschlüssig an dem ersten Gehäusebauelement 10 verriegelt.
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Der Leistungsschalter ist in der montierten Position, wie aus allen nachfolgenden Figuren ersichtlich, zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäusebauelement 10, 20 formschlüssig verriegelt und wird durch die seitlichen Wände 13b, c der rückwärtigen Gehäusestruktur des ersten Gehäusebauelements auch in seitlicher Richtung fixiert.
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Die Schnapphaken 21a, 22a können an den seitlichen Gehäusewänden 13a, b der rückwärtigen Gehäusestruktur 13 des ersten Gehäusebauelements vorbeigeführt werden und können in entsprechenden Fenstern 14a, b dieser Gehäusewände einrasten.
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Durch einen am zweiten Gehäusebauelement 20 ausgebildeten Quersteg 23 und zwei oberseitige Kantenverstärkungen 15a, b an den Gehäusewänden 13a, b des ersten Gehäusebauelements wird der Leistungsschalter weiterhin solcherart fixiert, dass er auch in vertikaler Richtung verriegelt ist.
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Der Leistungsschalter 30 weist an seinem oberen Schaltergehäuseabschnitt einen Drehschalter 31 auf, der einen exzentrischen Betätigungsfinger 32 umfasst.
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Dieser exzentrische Betätigungsfinger 32 ist in einer Kulissenführung 41 geführt, die an einer Kulissenplatte 42 des Kopplungselementes 40 angeordnet ist. Die Kulissenführung 41 weist eine schräg zu einer Einsteckrichtung 1 verlaufende Kulissenbahn auf.
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Die Kulissenplatte 42 ist an einem sich quer zur Einsteckrichtung 1 erstreckenden Quersteg 43 befestigt und liegt zwischen zwei Federführungsstiften 44a, b, die sich in Einsteckrichtung ausgehend von dem Quersteg 43 in Richtung des zweiten Gehäusebauelementes 20 erstrecken. Die Federführungsstifte 44a, b werden in zwei Federführungshülsen 24a, b am zweiten Gehäusebauelement 20 geführt. Zwei Schraubenfedern 45a, b sind um die Federführungsstifte 44a, b herum angeordnet und stützen sich zwischen den Führungshülsen 24a, b und dem Quersteg 43 ab.
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Ausgehend von dem Quersteg 43 erstrecken sich zwei Betätigungsstifte 46a, b entgegen der Steckrichtung 1 und sind im montierten Zustand durch zwei Öffnungen 16a, b in dem Gehäuseflansch 12 in den Innenraum der Steckdosenkupplung 11 geführt. Die Betätigungsstifte 46a, b verlaufen innerhalb der Steckdosenkupplung 11 benachbart und exzentrisch zur Mittellängsachse und Steckrichtung 1 zur zylindrischen Gehäusewandung der Steckdosenkupplung 11. Die Betätigungsstifte werden durch einen ringförmigen Wandabschnitt des Steckers betätigt, indem die Betätigungsstifte beim Einschieben des Steckers in die Steckdosenkupplung in Steckrichtung gegen die Federkraft der Federn 45a, b geschoben werden.
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Durch diese Einsteckbewegung des Steckers in die Steckdosenkupplung 11 wird das Kopplungselement 40 aus der in 1C gezeigten AUS-Position in die in 1D gezeigte EIN-Position bewegt, wobei der Betätigungsfinger 32 des Leistungsschalters 30 aus der ausgeschalteten Position des Drehschalters in die eingeschaltete Position des Drehschalters geführt wird. Hierdurch werden die elektrischen Kontakte 11a–c aus einer spannungsfreien Schaltung in eine spannungsführende Schaltung geschaltet. Wie aus 1B ersichtlich, weisen die Betätigungsstifte 46a, b eine Länge auf, die so bemessen ist, dass erst dann, wenn ein elektrischer Kontaktstift des Steckers in eine elektrische Kontakthülse der Steckdosenkupplung um einen Betrag X von 5 mm eingeführt ist zu einem Kontakt zwischen dem Stecker und den Betätigungsstiften führt. Erst dann wird durch den weitergeführten Einsteckvorgang des Steckers in die Steckdosenkupplung die Betätigung des Leistungsschalters über das Kopplungselement 40 bewirkt und die Einschaltung der Spannung an die elektrischen Kontakte 11a–c ausgeführt.
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Wird der Stecker 50 wieder gezogen, so wird die Kulissenplatte mittels der Druckfederelemente 45a, b entgegen der Einsteckrichtung in Richtung des Gehäuseflansches 12 gedrückt, sodass der Leistungsschalter wieder in die AUS-Position bewegt wird und die elektrischen Kontakte 11a–c spannungsfrei geschaltet werden. Dies erfolgt zu einem Zeitpunkt, zu dem zwischen den elektrischen Kontakten von Stecker und Buchse noch eine elektrische Verbindung mit einer Überschneidung der Stifte zu den Hülsen von x = 5 mm vorliegt. Der Stecker kann dann spannungsfrei weiter gezogen werden, ohne dass hierdurch ein Gefährdungspotenzial für den Benutzer auftritt.
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Die 2A, 2B zeigen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Containersteckdose, die im Wesentlichen baugleich mit der ersten Ausführungsform ist und sich lediglich in den folgenden Details von dieser unterscheidet:
Bei der zweiten Ausführungsform ist der Leistungsschalter mit einem Kippschalter als Betätigungselement ausgeführt. Die Kippachse des Kippschalters liegt innerhalb des Leistungsschalters und ist quer zur Einsteckrichtung 101 ausgerichtet.
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Der Kippschalter 132 ist in einer rechteckigen Öffnung 141 einer am Kopplungselement 140 ausgebildeten Platte 142 geführt und ragt durch diese nach oben durch. Die Kopplungsplatte 142 ist in ihrer Lage und Anordnung übereinstimmend zur Kulissenplatte 42 der ersten Ausführungsform angeordnet.
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Bei Einschieben des Steckers wird das Kopplungselement 140 in Einsteckrichtung nach hinten entgegen der Spannung der Federn geführt und kippt hierdurch den Kippschalter 132 nach hinten um, wodurch die EIN-Position des Leistungsschalters erreicht wird. Wird der Stecker wieder gezogen, wird die Öffnung 141 an dem Kopplungselement 140 durch die Federn 145a, b entgegen der Einsteckrichtung nach vorne bewegt, wodurch der Leistungsschalter wieder in die AUS-Position zurückbewegt wird, welche in 2A gezeigt ist.
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In den 3A, B ist eine Ausführungsform gezeigt, welche im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß 2A, B gleicht und sich nur in folgenden Merkmalen unterscheidet:
Bei der Ausführungsform gemäß 3A, B ist der Leistungsschalter mit einem Kippschalter als Betätigungselement versehen, dessen Kippachse innerhalb des Leistungsschalters angeordnet ist und sich parallel zur Einsteckrichtung 201 erstreckt. Der Kippschalter 232 ist in einer Kulissenführung 241 geführt, die einen schräg zur Einsteckrichtung verlaufenden Kulissenabschnitt aufweist und in einer Kulissenplatte 242 ausgebildet ist. Die Kulissenplatte 242 liegt ähnlich zu der Kulissenplatte 42 der ersten Ausführungsform.
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Durch Einstecken eines Steckers 250 in die Steckdosenkupplung der dritten Ausführungsform wird nach Herstellung eines ausreichenden elektrischen Kontakts zwischen den Kontaktelementen von Stecker und Buchse das Kopplungselement 240 über die Betätigungsstifte in Einsteckrichtung aus der in 3A gezeigten Position in die in 3B gezeigte Position bewegt. Der Kippschalter 232 wird hierdurch aus der in 3A gezeigten Position in die in 3B gezeigte Position gekippt und der Leistungsschalter hierdurch in die EIN-Position geschaltet. In entsprechend analoger Weise wird bei Ziehen des Steckers die Kulissenplatte 242 am Kopplungselement 240 zurück entgegen der Einsteckrichtung gedrückt und der Kippschalter hierdurch wiederum in die in 3A gezeigte Position gekippt.
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Die in den 4A, B gezeigte vierte Ausführungsform unterscheidet sich von den anderen Ausführungsformen darin, dass der Leistungsschalter hier als Druckschalter mit zwei Betätigungstastern 432a, b ausgeführt ist. Die in 4A gezeigte AUS-Position des Leistungsschalters ist gekennzeichnet durch einen herabgedrückten Betätigungstaster 432b und einen hervorstehenden Betätigungstaster 432a. Aus dieser AUS-Position wird der Leistungsschalter durch entsprechendes Verschieben des Kopplungselementes 440 in die EIN-Position geschaltet, indem der Betätigungstaster 432a an einer Anlaufschräge 441a entlangläuft und hierdurch herabgedrückt wird. Zugleich wird der Betätigungstaster 432b aus seiner herabgedrückten Position in die heraufgedrückte Position bewegt, was durch eine umgekehrt verlaufende Anlaufschräge 441b ermöglicht wird. Die Anlaufschrägen 441a, b sind an entsprechenden Fingern 442a, b angeordnet, die entsprechend der Kulissenplatte 42 der ersten Ausführungsform an dem Quersteg 443 positioniert sind und sich parallel von diesem Quersteg in Einsteckrichtung erstrecken.
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Bei Herausziehen des Steckers werden die Anlaufschrägen wiederum entsprechend so entgegen der Einsteckrichtung verschoben, dass der Betätigungstaster 432b herabgedrückt wird und der Betätigungstaster 432a herausgedrückt wird. Diese Bewegung wird in entsprechender Weise durch die Schraubenfedern 445a, b befördert.
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In den 5A, B und 6A, B ist der Leistungsschalter mit einem Drehschalter als Betätigungselement ausgeführt. Bei der in den 5A und 5B gezeigten fünften Ausführungsform ist das Betätigungselement als Zahnradsegment 532 ausgeführt und wirkt mit einem Zahnstangensegment 541 zusammen, das sich in Einsteckrichtung ausgehend von dem Quersteg 543 erstreckt. Durch Verschiebung des Kopplungselementes 540 in Einsteckrichtung bzw. entgegen der Einsteckrichtung durch die Federkraft der Rückstellfedern 545a, b wird der Leistungsschalter aus der in 5A gezeigten AUS-Position in die in 5B gezeigte EIN-Position geschaltet und umgekehrt.
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Bei der in 6A, B gezeigten sechsten Ausführungsform ist das Betätigungselement des Leistungsschalters als Drehknopf 632 ausgebildet, der von einem Treibriemen 641 um 360° umschlungen ist. Der Treibriemen 641 ist kein Endlosriemen, sondern mit seinem ersten Ende an einem Längssteg 642 befestigt, der sich ähnlich wie das Zahnstangensegment 541 vom Quersteg in Einsteckrichtung erstreckt. Das zweite Ende des Treibriemens ist am Quersteg 643 befestigt.
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Durch Einstecken des Steckers in die Steckdosenkupplung wird das Kopplungselement 640 der sechsten Ausführungsform in Einsteckrichtung linear bewegt, wobei diese Linearbewegung mittels des Treibriemens in eine Drehbewegung des Drehschalters 632 umgesetzt wird. Bei Herausziehen des Steckers aus der Steckdosenkupplung erfolgt eine entsprechend umgekehrte Rotation durch lineares Verschieben des Kopplungselementes 640 mittels der Rückstellfedern 645a, b.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1766731 B1 [0003, 0003, 0003]
- DE 202008011268 U1 [0003]
