DE102015118312A1

DE102015118312A1 - Steckverbindungsanordnung

Info

Publication number: DE102015118312A1
Application number: DE102015118312.9A
Authority: DE
Inventors: Dirk Remisch; Sascha Martens
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-04-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckverbindungsanordnung (10) insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Stecker (12) und einer Buchse (14), die jeweils elektrische Kontakte (10) aufweisen, um zusammen einen lösbaren elektrischen Kontakt zu bilden, wobei der Stecker (12) und die Buchse (14) komplementär zueinander ausgebildet sind, wenigstens einem Verriegelungselement (18), das an der Buchse (14) beweglich gelagert ist und mit einer Antriebseinheit zum Bewegen des Verriegelungselements (18) verbunden ist, wobei das beweglich gelagerte Verriegelungselement (18) eine Nocke (20) aufweist, die dazu ausgebildet ist, in eine Ausnehmung (22) des Steckers (12) einzugreifen und den Stecker (12) in der Buchse (14) zu fixieren.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steckverbindungsanordnung insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Stecker und einer Buchse, die jeweils elektrische Kontakte aufweisen, um zusammen einen lösbaren elektrischen Kontakt zu bilden, wobei der Stecker und die Buchse komplementär zueinander ausgebildet sind, und mit wenigstens einem Verriegelungselement, das an der Buchse beweglich gelagert ist und mit einer Antriebseinheit zum Bewegen des Verriegelungselements verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinheit zum Bereitstellen von Antriebsleistung und mit einem elektrischen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie.
Steckverbindungsanordnungen zum elektrischen Verbinden von Kraftfahrzeugen mit externen elektrischen Energiequellen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Die Steckverbindungsanordnungen weisen üblicherweise einen Stecker und eine Buchse auf, die komplementär zueinander ausgebildet sind, um eine elektrische Verbindung zu bilden, wobei der Stecker und/oder die Buchse eine Verrieglung in Form eines Stiftes aufweisen, um ein Trennen der elektrischen Verbindung während des Ladevorgangs des elektrischen Energiespeichers und die damit verbundenen Lichtbögen zu vermeiden. Eine derartige Steckverbindungsanordnung ist beispielsweise bekannt aus der DE 10 2010 040 787 A1 .
Nachteilig bei den bekannten Steckverbindungsanordnungen ist es, dass die Stecker und die Buchsen unter Umweltbedingungen Verschleißerscheinungen aufweisen, wodurch die Steckkräfte der Stecker in den Buchsen ansteigen. Ferner sind die genormten Steckkräfte für derartige Steckverbindungsanordnungen für bestimmte Personenkreise sehr schwer zu überwinden, so dass die bekannten Steckverbindungsanordnungen unkomfortabel für den Benutzer sein können.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steckverbindungsanordnung bereitzustellen, die mit technisch geringem Aufwand eine komfortable Handhabung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Steckverbindungsanordnung dadurch gelöst, dass das beweglich gelagerte Verriegelungselement eine Nocke aufweist, die dazu ausgebildet ist, in einer Ausnehmung des Steckers einzugreifen und den Stecker in der Buchse zu fixieren.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Kraftfahrzeug gelöst durch eine Steckverbindungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, um den elektrischen Energiespeicher mit einer externen elektrischen Energiequelle zu verbinden.
Dadurch, dass das Verriegelungselement eine Nocke aufweist, die in einer Ausnehmung des Steckers eingreift, kann die Antriebseinheit eine zusätzliche Kraft auf den Stecker ausüben, so dass Steckkräfte des Steckers in der Buchse reduziert werden und das Einstecken und Herausziehen des Steckers unterstützt werden kann. Ferner kann der Stecker in der Buchse durch das Verriegelungselement mit technisch geringem Aufwand fixiert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit vollständig gelöst.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verriegelungselement an der Buchse drehbar gelagert und mit einer Antriebseinheit zum Rotieren des Verriegelungselements verbunden.
Dadurch kann das Verriegelungselement mit technisch geringem Aufwand realisiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Verriegelungselement als drehbare Scheibe ausgebildet, wobei die Nocke an einer äußeren Umfangsfläche der drehbaren Scheibe ausgebildet ist.
Dadurch kann das Verriegelungselement mit technisch geringem Aufwand bereitgestellt werden und zuverlässig in die Ausnehmung des Steckers eingreifen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Verriegelungselement und die Antriebseinheit dazu ausgebildet, den Stecker in die Buchse hineinzubewegen.
Dadurch kann die Einsteckkraft des Steckers in der Buchse erheblich reduziert werden, da der Stecker in die Buchse durch die Antriebseinheit hineinbewegt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen der Stecker und die Buchse eine Erfassungseinheit auf, um ein Einführen des Steckers in die Buchse zu erfassen, wobei die Erfassungseinheit dazu ausgebildet ist, die Antriebseinheit zu aktivieren.
Dadurch kann ein Einstecken des Steckers in die Buchse erfasst werden und das Einführen durch die Antriebseinheit unterstützt werden, so dass der Einsteckvorgang insgesamt erleichtert ist und die Einsteckkräfte reduziert werden können.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Verriegelungselement und die Antriebseinheit dazu ausgebildet sind, den Stecker aus der Buchse herauszubewegen.
Dadurch kann im Allgemeinen die Kraft zum Lösen des Steckers aus der Buchse reduziert werden, wodurch die Handhabung der Steckverbindungsanordnung im Allgemeinen vereinfacht ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Antriebseinheit dazu ausgebildet, ein Drehmoment an dem Verriegelungselement zu erfassen und auf der Grundlage des erfassten Drehmoments den Stecker aus der Buchse herauszubewegen.
Dadurch kann mit technisch geringem Aufwand eine Zugkraft erfasst werden, die auf den Stecker ausgeübt wird und der Stecker aus der Buchse herausbewegt werden, so dass die aufzuwendenden Zugkräfte im Allgemeinen reduziert werden können und die Handhabung der Steckverbindungsanordnung vereinfacht ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die drehbare Scheibe um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei die Drehachse orthogonal zu einer Einsteckrichtung des Steckers in die Buchse ausgerichtet ist.
Dadurch lässt sich das Verriegelungselement mit technisch geringem Aufwand bereitstellen und mit technisch geringem Aufwand der Stecker in die Buchse hinein und aus der Buchse hinausbewegen.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Nocke des beweglich gelagerten Verriegelungselements linear beweglich gelagert ist und dazu ausgebildet ist, in eine Ausnehmung des Steckers einzugreifen und den Stecker in der Buchse zu fixieren.
Dadurch ist eine präzise Fixierung des Steckers in der Buchse möglich.
Insgesamt können die Steckkräfte der Steckverbindungsanordnung durch die Antriebseinheit angetriebene Verriegelungselement erheblich reduziert werden, da die Nocke in der Ausnehmung den Stecker relativ zu der Buchse bewegen kann und so beim Einstecken und beim Herausziehen des Steckers den Nutzer unterstützen kann und eine zusätzliche Kraft auf den Stecker ausüben kann. Die Handhabung der Steckverbindungsanordnung ist dadurch im Allgemeinen komfortabler.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1a, b eine Steckverbindungsanordnung mit einem drehbare gelagerten Verriegelungselement; und
2 eine schematische Teilansicht eines Steckers und eines Verriegelungselements der Steckverbindungsanordnung.
In 1a, b weist eine Steckverbindungsanordnung schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Die Steckverbindungsanordnung 10 weist einen Stecker 12 und eine Buchse 14 auf, die komplementär zueinander ausgebildet sind. Der Stecker 12 und die Buchse 14 weisen jeweils elektrische Kontakte 16 auf, die zusammen einen lösbaren elektrischen Kontakt zwischen dem Stecker 12 und der Buchse 14 bilden.
Die Steckverbindungsanordnung 12 dient dazu, ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einer externen elektrischen Energiequelle zu verbinden, um einen elektrischen Energiespeicher des Kraftfahrzeugs mit Gleichstrom zu laden.
Die Buchse 14 weist ein Verriegelungselement 18 auf, das drehbar an der Buchse 14 gelagert ist und mit einer Antriebseinheit verbunden ist, um das Verriegelungselement 18 zu rotieren. Das Verriegelungselement 18 ist als drehbare Scheibe ausgebildet und weist an einem umfänglichen Abschnitt eine Nocke 20 auf.
Der Stecker 12 weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 22 auf, die seitlich ausgebildet sind, wobei das Verriegelungselement 18 derart angeordnet ist, dass die Nocke 20 in eine der Ausnehmungen 22 eingreifen kann und so den Stecker 12 in der Buchse 14 fixieren kann.
In 1a ist ein Vorgang des Einschiebens des Steckers 12 in die Buchse 14 schematisch dargestellt, wobei das Einschieben mittels eines Sensors in Form eines elektrischen Kontaktes erfasst werden kann. Die Nocke 20 des Verriegelungselements 18 greift in eine entsprechend zugeordnete der Ausnehmungen 22, wie es in 1a dargestellt ist, wobei das Verriegelungselement 18 nach Eingreifen der Nocke 20 in die Ausnehmung 22 rotiert wird, wie es durch einen Pfeil 24 angedeutet ist, um den Stecker 12 in die Buchse 14 zu bewegen.
In einer Endposition oder einer Anschlagsposition des Steckers 12 in der Buchse 14, wie es in 1b gezeigt ist, verriegelt die Nocke 20 in der Ausnehmung 22 den Stecker 12 in der Buchse 14, so dass ein Lösen der elektrischen Verbindung über die elektrischen Kontakte 16 in dieser Verriegelungsposition nicht möglich ist.
Durch die Rotation des Verriegelungselements 18 und das Eingreifen der Nocke 20 in die Ausnehmung 22 kann der Stecker 12 aktiv in die Buchse 14 bewegt werden, so dass die Steckkräfte erheblich reduziert werden können und ein komfortables Einstecken des Steckers 12 in die Buchse 14 möglich ist.
Die drehbare Scheibe des Verriegelungselements 18 ist drehbar um eine Drehachse 26 gelagert, wobei die Drehachse 26 orthogonal zu einer Einschubrichtung des Steckers 12 in die Buchse 14 ausgerichtet ist, wobei die Einschubrichtung in 1a, b schematisch durch einen Pfeil 28 angedeutet ist.
Durch den Sensor, der ein Einschieben des Steckers 12 in die Buchse 14 erkennt, kann das Verriegelungselement zusammen mit der entsprechenden Antriebseinheit den Stecker 12 komfortabel in die Buchse 14 hineinbewegen bzw. hineinziehen, so dass die Steckkräfte im Allgemeinen reduziert sind. Beim Lösen des Steckers 12 aus der Buchse 14 kann die Antriebseinheit des Verriegelungselements 18, die als elektrischer Antrieb oder als Elektromotor ausgebildet ist, elektrisch ein Drehmoment erfassen, das auf die drehbare Scheibe des Verriegelungselements 18 ausgeübt wird und auf der Grundlage des erfassten Drehmoments die drehbare Scheibe des Verriegelungselements 18 in einer der Einzugsrichtung entgegengesetzten Richtung rotieren. Dadurch kann durch ein Aufbringen einer geringen Zugkraft auf den Stecker 12 das Lösen des Steckers unterstützt werden und der Stecker 12 entsprechend aus der Buchse 14 bewegt werden. Ein komfortables Lösen mit einer reduzierten Zugkraft ist dadurch möglich, so dass ein Lösen des Steckers 12 aus der Buchse 14 komfortabel möglich ist.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Nocke 20 an einem Verriegelungselement linear beweglich gelagert sein und dazu ausgebildet sein in die Ausnehmung 22 einzufädeln und den Stecker 12 in die Buchse 14 hineinzuziehen und zu fixieren. Dadurch ist eine präzise Verriegelung des Steckers 12 in der Buchse 14 möglich.
In 2 ist eine perspektivische Teilansicht des Steckers 12 und des Verriegelungselements 18 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
Das Verriegelungselement 18 ist als drehbare Scheibe ausgebildet, die um die Drehachse 26 drehbar gelagert ist und von der elektrischen Antriebseinheit rotierbar ist. Die Nocke 20 steht in Eingriff mit einer der Ausnehmungen 22 und verriegelt den Stecker 12 in der eingesteckten dargestellten Position in der Buchse 14.
Der Stecker 12 weist die Mehrzahl von Ausnehmungen 22 an seiner seitlichen Umfangsfläche auf, wobei die Buchse 14 entsprechend mehrere Verriegelungselemente 18 an entsprechenden Positionen aufweisen kann, um den Stecker 12 in der Buchse 14 entsprechend festzulegen und den Stecker 12 in die Buchse 14 einzuziehen bzw. auszuwerfen.
Insgesamt kann durch die Steckverbindungsanordnung 10 ein komfortables Verbinden und Lösen des Steckers 12 in der Buchse 14 und eine komfortable Handhabung des Steckers 12 gewährleistet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010040787 A1 [0003]

Claims

Steckverbindungsanordnung (10) insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit: – einem Stecker (12) und einer Buchse (14), die jeweils elektrische Kontakte (10) aufweisen, um zusammen einen lösbaren elektrischen Kontakt zu bilden, wobei der Stecker (12) und die Buchse (14) komplementär zueinander ausgebildet sind, – wenigstens einem Verriegelungselement (18), das an der Buchse (14) beweglich gelagert ist und mit einer Antriebseinheit zum Bewegen des Verriegelungselements (18) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das beweglich gelagerte Verriegelungselement (18) eine Nocke (20) aufweist, die dazu ausgebildet ist, in eine Ausnehmung (22) des Steckers (12) einzugreifen und den Stecker (12) in der Buchse (14) zu fixieren.
Steckverbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Verriegelungselement (18) an der Buchse (14) drehbar gelagert ist und mit einer Antriebseinheit zum Rotieren des Verriegelungselements (18) verbunden ist.
Steckverbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (18) als drehbare Scheibe ausgebildet ist, wobei die Nocke (20) an einer äußeren Umfangsfläche der drehbaren Scheibe ausgebildet ist.
Steckverbindungsanordnung nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (18) und die Antriebseinheit dazu ausgebildet sind, den Stecker (12) in die Buchse (14) hinein zu bewegen.
Steckverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (12) und die Buchse (14) eine Erfassungseinheit aufweisen, um ein Einführen des Steckers (12) in die Buchse (14) zu erfassen, wobei die Erfassungseinheit dazu ausgebildet ist die Antriebseinheit zu aktivieren.
Steckverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (18) und die Antriebseinheit dazu ausgebildet sind, den Stecker (12) aus der Buchse (14) heraus zu bewegen.
Steckverbindungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment an dem Verriegelungselement zu erfassen und auf der Grundlage des erfassten Drehmoments den Stecker (12) aus der Buchse (14) heraus zu bewegen.
Steckverbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die drehbare Scheibe um eine Drehachse (26) drehbar gelagert ist, wobei die Drehachse (26) orthogonal zu einer Einsteckrichtung (28) des Steckers (12) in die Buchse (14) ausgerichtet ist.
Steckverbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Nocke des beweglich gelagerten Verriegelungselements linear beweglich gelagert ist und dazu ausgebildet ist, in eine Ausnehmung (22) des Steckers (12) einzugreifen und den Stecker (12) in der Buchse (14) zu fixieren.
Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinheit zum Bereitstellen von Antriebsleistung, einem elektrischen Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie und mit einer Steckverbindungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, um den elektrischen Energiespeicher mit einer externen elektrischen Energiequelle zu verbinden.