-
Die Erfindung betrifft eine Kontakthülse mit einem Hülsengehäuse, das eine normal zur Längsrichtung der Kontakthülse orientierte kreisförmige Eintrittsquerschnittsfläche und mindestens eine Innenwand hat, einen Stecker mit einem Seil und mit mindestens vier in Längsrichtung des Steckers zueinander versetzten Kontaktringen zum Einsetzen in eine derartige Kontakthülse sowie ein Ladesystem für elektrisch antreibbare Zweiräder mit mindestens einem Poller, wobei jedem Poller mindestens ein derartiger Stecker zugeordnet ist.
-
Aus der
DE 10 2014 006 858 A1 sind derartige Bauelemente bekannt. Ein am Zweirad befestigtes Kabelschloss wird als Ladekabel eingesetzt.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, eine einfach und sicher zu bedienende, verliersichere Vorrichtung zur Wiederaufladung eines wiederholt aufladbaren Stromspeichers zu entwickeln.
-
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Dazu durchdringen mindestens vier in der Längsrichtung versetzt zueinander angeordnete, federbelastete Kontaktstifte die Innenwand der Kontakthülse. Alle Kontaktstifte sind radial zu einer Normalen auf den Mittelpunkt der Eintrittsquerschnittsfläche orientiert. Das Hülsengehäuse begrenzt einen Aufnahmeraum. Außerdem ist in dem Aufnahmeraum mindestens eine mindestens drei der Kontaktstifte tragende Trägerplatine angeordnet.
-
Der Stecker ist so ausgebildet, dass er eine mittels einer Druckfeder belastete Gleitbuchse umfasst, die bei entlasteter Druckfeder sämtliche Kontaktringe überdeckt. Außerdem ist die Gleithülse unter Belastung der Druckfeder relativ zu den Kontaktringen verschiebbar, sodass die Umfangsflächen sämtlicher Kontaktringe aus radialer Richtung kontaktierbar sind.
-
Im Ladesystem weist jeder Poller einen Laderegler auf. Alle Poller kommunizieren miteinander.
-
Die Kontaktstifte der Kontakthülse ragen in den von der Innenwandung umgebenen Innenraum der Kontakthülse. Der Durchmesser des von den Kontaktstiften umschriebene, koaxial zu der Mittellinie der Innenwandung liegende Zylinder ist z.B. um 15 % kleiner als die Eintrittsquerschnittsfläche. Die Kontakthülse hat mindestens zwei Spannungskontakte zum Aufladen eines Akkumulators und z.B. zwei Kommunikationskontakte. Letztere dienen beispielsweise der Ladzustandsüberwachung. Die federbelasteten, radial zur Mittellinie beweglichen Kontaktstifte werden von Trägerplatinen getragen. Die Trägerplatinen sind in einem geschützten Aufnahmeraum angeordnet. Die Kontakthülse kann Teil einer Verriegelungsvorrichtung eines elektrisch betriebenen Zweirades sein. Beispielsweise ist sie an ein Schloss, z.B. ein Ringschloss, adaptiert oder Teil des Schlosses.
-
Der mit der Kontakthülse zusammenwirkende Stecker hat vier Kontaktringe und eine Gleitbuchse. Im unbelasteten Zustand überdeckt die Gleithülse die Kontaktringe. Beim Einschieben des Steckers in die Kontakthülse wird die Gleithülse zurückgeschoben. Bei in die Kontakthülse eingeschobenen Stecker belasten die Kontaktringe die Kontaktstifte, sodass der Stecker zumindest in radialer Richtung in der Kontakthülse gehalten ist. Bei einer Ausführung des Steckers mit Riegel kann der Riegel im Schloss der Verriegelungsvorrichtung gehalten werden.
-
Das Ladesystem hat mehrere Poller, wobei jeder Poller einen Stecker aufweist. Die einzelnen Poller sind miteinander verbunden, sodass gleichzeitig eine Gruppe elektrisch antreibbarer Zweiräder elektrisch aufgeladen werden kann. Hierbei kann der jeweilige Ladestrom abhängig vom individuellen Ladezustand eingestellt werden.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
- 1: Pedelec mit Ladekabel;
- 2: Verriegelungsvorrichtung;
- 3: Stirnansicht des Ringschlosses;
- 4: Adapterplatte;
- 5: Kontakthülse;
- 6: Längsschnitt durch die Kontakthülse nach 5;
- 7: Querschnitt durch die Kontakthülse nach 5;
- 8: Stecker;
- 9: Längsschnitt des Steckers;
- 10: Isometrischer Längsschnitt der Zwischenhülse;
- 11: Trägerring;
- 12: Schnittdarstellung des Kontaktrings;
- 13: Riegel;
- 14: Schnitt der Verriegelungsvorrichtung mit teilweise eingeschobenem Stecker
- 15: Schnitt durch die Verriegelungsvorrichtung mit eingesetztem Stecker;
- 16: Ladesystem für Pedelecs;
- 17: Variante der Kontakthülse;
- 18: Variante des Trägerrings.
-
Die 1 zeigt stark vereinfacht ein elektrisch antreibbares Zweirad (10), z.B. ein Pedelec (10). Derartige Zweiräder (10) haben im Allgemeinen einen Tretkurbelantrieb und einen elektrisch unterstützenden Hilfsantrieb. Es ist auch denkbar, das Zweirad (10) nur mit einem elektrischen Antrieb auszubilden. Auch ein Umschalten zwischen einem mechanischen und einem elektrischen Antrieb ist denkbar.
-
Das Zweirad (10) hat einen verwindungssteifen Rahmen (11). In einer Hinterradaufnahme (12) des Rahmens (11) ist ein hier nicht dargestelltes Hinterrad drehbar lagerbar. Im Ausführungsbeispiel ist das Hinterrad elektrisch antreibbar ausgebildet. Auch ein elektrischer Antrieb des Vorderrades ist denkbar. In einer Lenkermuffe (13) des Rahmens (11) ist eine Gabel zur Aufnahme eines lenkbaren Vorderrades lagerbar. Der Rahmen (11) hat ein Sattelstützenrohr (14) zur Aufnahme einer z.B. höhenverstellbaren Sattelstütze.
-
Oberhalb der Hinterradaufnahme (12) hat der Rahmen (11) einen Speicherhalter (15). Dies ist beispielsweise ein waagerecht ausgebildetes Schubfach (15) zur Aufnahme eines wiederholt aufladbaren Stromspeichers (16), z.B. eines Akkumulatorblocks (16). An der Stirnseite des Akkumulatorblocks (16) ist im Ausführungsbeispiel ein Anschlusskasten (17) angeordnet. Der Anschlusskasten (17) und der Akkumulatorblock (16) sind aus dem Rahmen (11) entnehmbar.
-
Zwischen dem Speicherhalter (15) und der Hinterradaufnahme (12) ist am Rahmen (11) eine Verriegelungsvorrichtung (20) befestigt. Im Ausführungsbeispiel ist sie an zwei zueinander parallelen schräg ausgebildeten Rahmenstützen (18) z.B. angeschraubt. Die Verriegelungsvorrichtung (20) umfasst ein Schloss (21) und eine Kontakthülse (50), vgl. 2. Das Schloss (21) ist beispielsweise ein Ringschloss (21). Das im Ausführungsbeispiel dargestellte Ringschloss (21) ist zwischen der dargestellten geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung verstellbar. In der geschlossenen Stellung umgreift das Ringschloss (21) die Felge des Hinterrads, sodass ein Drehen des Hinterrads blockiert wird. Anstatt eines Ringschlosses (21) ist auch der Einsatz eines Schlosses (21) z.B. zum Anschluss des Rahmens (11) an ein ortsfestes Objekt denkbar.
-
In der 2 ist die Verriegelungsvorrichtung (20) dargestellt. Das Ringschloss (21) hat zwei gabelartige Haltebügel (22, 23). Diese Haltebügel (22, 23) begrenzen einen Öffnungsspalt (24). In der Darstellung der 2 hat der linke Haltebügel (22) einen Sperrbügel, der zum Verschließen des Ringschlosses (21) in eine Sperrbügelaufnahme (25) des rechten Haltebügels (23) einfahrbar ist. Das Verschließen und das Öffnen des Sperrbügels des Ringschlosses (21) kann manuell oder elektrisch erfolgen.
-
Die 3 zeigt eine Draufsicht auf das Ringschloss (21). Die Zeichnungsebene liegt normal zur Längsrichtung (26) der Verriegelungsvorrichtung (20). Das Ringschloss (21) hat oberhalb der Haltebügel (22, 23) eine Riegelaufnahme (27). Diese Riegelaufnahme (27) ist mehrstufig ausgebildet. Sie hat einen zentralen zylindrischen Führungsbereich (28), vgl. 14, an den sich nach außen hin ein einseitig aufgeweiteter trichterförmiger Einführbereich (29) anschließt. Im Inneren des Ringschlosses (21) schließt sich an den Führungsbereich (28) ein Riegelbereich (31) an. Im Riegelbereich (31) ist ein Verriegelungshebel (32) beispielsweise normal zur Längsrichtung (26) in die Riegelaufnahme (27) verfahrbar.
-
Das Ringschloss (21) sitzt auf einer Adapterplatte (41). Beispielsweise durchdringen die Befestigungsschrauben des Ringschlosses (21) die Adapterplatte (41) und an den Rahmenstützen (18) angeordnete Winkelhalter.
-
Die 4 zeigt die Adapterplatte (41). Sie ist U-förmig aufgebaut. Ihre Dicke beträgt beispielsweise drei Millimeter. Die Adapterplatte (41) hat zwei Gabelteile (42, 43), deren äußere Konturen symmetrisch in Bezug auf eine vertikale Mittenlängsebene angeordnet sind. Beide Gabelteile (42, 43) haben ein in Längsrichtung (26) ausgebildetes Langloch (44). Diese Langlöcher (44) entsprechen beispielsweise jeweils einer korrespondierenden Aufnahmeausnehmung des Ringschlosses (21). Die das Ringschloss (21) am Rahmen (11) befestigenden Schrauben sind beispielsweise in diesen Langlöchern (44) geführt. Oberhalb der Langlöcher (44) sind zwei Zentrierzapfen (45) angeordnet. Ihre Höhe entspricht beispielsweise zwei Drittel der Dicke der Adapterplatte (41). Bei montiertem Ringschloss (21) greifen die Zentrierzapfen (45) in Zentrierausnehmungen des Ringschlosses (21) ein.
-
Unterhalb der Langlöcher (44) hat jedes Gabelteil (42, 43) einen Durchbruch (46, 47). In der Darstellung der 4 ist der linke Durchbruch (46) eine Gewindebohrung (46) und der rechte Durchbruch (47) eine zylindrische Bohrung (47). Die beiden Durchbrüche (46, 47) können auch identisch ausgebildet sein.
-
Im oberen Bereich hat die Adapterplatte (41) einseitig eine lappenartige Aufweitung (48). In dieser Aufweitung (48) sind versetzt zueinander zwei Gewindebohrungen (49) angeordnet. In diesen Gewindebohrungen (49) ist bei montierter Verriegelungsvorrichtung (21) eine Kontakthülse (50) befestigt.
-
Die in den 5 - 7 dargestellte Kontakthülse (50) hat ein Hülsengehäuse (51) mit zwei Befestigungsflanschen (52, 53). Ein erster Befestigungsflansch (52) ist im Ausführungsbeispiel im oberen Bereich des Hülsengehäuses (51) angeordnet. Ein zweiter Befestigungsflansch (53) liegt im unteren Bereich des Hülsengehäuses (51). Beide Befestigungsflansche (52, 53) haben Durchgangsbohrungen (54, 55). Bei montierter Verriegelungsvorrichtung (20) durchdringt jeweils eine Befestigungsschraube (56) eine Durchgangsbohrung (54, 55) und befestigt die Kontakthülse (50) an der Adapterplatte (41), vgl. 2. An ihrer Eingangsstirnseite (57) hat die Kontakthülse (50) eine Leuchtdiode (58). Mittels dieser Leuchtdiode (58) ist beispielsweise ein elektrischer Anschluss der Kontakthülse (50) anzeigbar.
-
An ihrer Eingangsstirnseite (57) hat die Kontakthülse (50) eine kreisförmige Eingangsquerschnittsfläche (59). Normal zu dieser Eingangsquerschnittsfläche (59) ist eine z.B. zylindrisch ausgebildete Durchgangsbohrung (61) angeordnet. Sie bildet den Innenraum (61) der Kontakthülse (50). Der Innenraum (61) ist mittels einer Innenwand (62) der Kontakthülse (50) begrenzt. Der Innenraum (61) kann auch gestuft oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Bei montierter Verriegelungsvorrichtung (20) fluchtet die Mittellinie des Innenraums (61) der Kontakthülse (50) mit der Mittellinie des zylindrischen Führungsbereichs (28) des Ringschlosses (21). Diese in der Längsrichtung (26) orientierte Mittellinie (75) des Innenraums (61) ist eine Normale auf den Mittelpunkt der Eingangsquerschnittsfläche (59).
-
Die Kontakthülse (50) kann auch in das Ringschloss (21) integriert sein. Der Innenraum (61) ist dann Teil der Riegelaufnahme (27) des Ringschlosses (21). Bei einer derartigen Ausführungsform kann die Adapterplatte (41) entfallen.
-
In den 5 - 7 ist die Kontakthülse (50) in einer isometrischen Rückansicht, in einem Längsschnitt und in einem Querschnitt dargestellt. Die Kontakthülse (50) begrenzt einen Aufnahmeraum (63), der außerhalb der Innenwand (62) angeordnet ist. Die Außenseite der Innenwand (62) hat zwei Trägerflächen (64, 65). Diese Trägerflächen (64, 65) sind als ebene Flächen ausgebildet. Sie schließen im Ausführungsbeispiel miteinander einen Winkel von 100 Grad ein. Die gedachte Scheitellinie dieses Winkels liegt innerhalb des Aufnahmeraums (63). Diese Scheitellinie liegt parallel zur Längsrichtung (26). Hierbei schließt die obere Trägerfläche (64) einen Winkel von 47 Grad zu einer die Mittelpunktsnormale der Eintrittsquerschnittsfläche (59) enthaltende horizontalen Ebene ein. Die untere Trägerfläche (65) schließt mit dieser Ebene einen Winkel von 53 Grad ein.
-
Die Innenwand (62) der Kontakthülse (50) hat im Ausführungsbeispiel sechs Durchbrüche (66 - 72). Alle Durchbrüche (66 - 72) haben beispielsweise die gleiche Gestalt. Sie sind gestuft ausgebildet, wobei die kleinste Querschnittsfläche (73) an die Innenfläche (74) der Innenwand (62) angrenzt. Sie sind radial zur Mittellinie (75) des Innenraums (61) ausgerichtet. Diese kleinste Querschnittsfläche (73) ist z.B. kreisförmig ausgebildet. Drei der Durchbrüche (66 - 68) münden in die obere Trägerfläche (64), die drei anderen Durchbrüche (69 - 72) münden in die untere Trägerfläche (65). Die Durchbrüche (66 - 72) sind an der Innenfläche (74) in vier verschiedenen, in Längsrichtung (26) zueinander versetzten Ringabschnitten angeordnet. Der von der Eingangsstirnfläche (59) aus gesehene erste Durchbruch (69) und der zweite Durchbruch (66) liegen auf unterschiedlichen, parallel zur Eingangsquerschnittsfläche (59) liegenden Ringen. Hierbei verbindet der erste Durchbruch (66) die Innenfläche (74) mit der unteren Trägerfläche (65). Der zweite Durchbruch (66) verbindet die Innenfläche (74) mit der oberen Trägerfläche (64). Die restlichen vier Durchbrüche (67, 68, 71, 72) sind an zwei Ringen angeordnet. Jeweils ein Durchbruch (67; 68) verbindet die Innenfläche (74) mit der oberen Trägerfläche (64) und jeweils ein Durchbruch (71; 72) verbindet die Innenfläche (74) mit der unteren Trägerfläche (65).
-
Auf jeder der Trägerflächen (64, 65) ist eine Trägerplatine (76, 77) befestigt. Beispielsweise ist sie im Aufnahmeraum (63) eingegossen. Jede der Trägerplatinen (76, 77) trägt drei Kontaktstifte (78 - 81; 82 - 84), die gleich weit aus der jeweiligen Trägerplatine (76; 77) herausstehen. Die Kontaktstifte (78 - 84) sind federnd ausgebildet. Hierbei belastet eine im einzelnen Kontaktstift (76 - 84) angeordnete Feder diesen in der von der Trägerplatine (76; 77) abgewandten Richtung. Jeweils ein Kontaktstift (76 - 84) durchdringt einen Durchbruch (66 - 72) und ragt radial zur Mittellinie (75) in den Innenraum (61) der Kontakthülse (50). Der von den Kontaktstiften (78 - 84) begrenzte Kreis um die Mittellinie (75) hat beispielsweise einen Durchmesser von 90 % des Durchmessers der Eintrittsquerschnittsfläche (59). Die Kontaktstifte (78 - 81) der oberen Trägerplatine (76) schließen mit einer horizontalen Ebene durch die Mittellinie (75) einen Winkel von 43 Grad ein. Der von den unteren Kontaktstiften (82 - 84) und der genannten Ebene eingeschlossene Winkel beträgt 38 Grad. Die Trägerplatinen (76, 77) und die Kontaktstifte (78 - 84) sind damit unsymmetrisch zu der genannten horizontalen Ebene angeordnet.
-
Die einzelnen Kontaktstifte (78 - 84) sind beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff hergestellt. Sie sind z.B. mit einer Goldschicht einer Dicke von 35 Mikrometern galvanisiert. Jeder Kontaktstift (78 - 84) ist mit der zugehörigen Trägerplatine (76; 77) elektrisch leitend verbunden. Jede Platine (76; 77) hat beispielsweise drei hier nicht dargestellte elektrische Anschlüsse. Diese werden z.B. an eine gemeinsame Buchse im Aufnahmeraum (63) geführt. Diese Buchse kann z.B. in einem Durchführtunnel (85) des Hülsengehäuses (51) angeordnet sein.
-
Die 8 und 9 zeigen einen Stecker (90) mit einem flexiblen Seil (91). Im Seil (91) sind beispielsweise vier elektrische Leiter (148) geführt. Das Seil (91) hat einen z.B. wetterbeständigen Mantel (92). Die elektrischen Leiter (148) können unmittelbar im Mantel (92) oder in einem vom Mantel (92) umgebenen Innenschlauch geführt sein. Zusätzlich kann im Seil (91) ein elektrisch abschirmender Innenmantel angeordnet sein. Dieser liegt beispielsweise auf einem elektrisch neutralen Potential. Der Mantel (92) sitzt auf einer Seilabschlussbuchse (93). Beispielsweise ist er dort aufgeschrumpft. Die Seilabschlussbuchse (93) hat einen Aufnahmebund (94) zur Aufnahme des Mantels (92) und ein Außengewinde (95). Die elektrischen Leiter (148) sind im Inneren der Seilabschlussbuchse (93) geführt.
-
Auf dem Außengewinde (95) ist eine Zwischenbuchse (101) aufgeschraubt. Diese in der 10 als Einzelteil dargestellte Zwischenbuchse (101) hat an einer Stirnseite ein mit dem Außengewinde (95) korrespondierendes Innengewinde (102). Dieser Bereich ist von einem zylindrisch ausgebildeten Gleitabschnitt (103) umgeben. Der Gleitabschnitt (103) endet auf der der Stirnseite abgewandten Seite in einem Gleitbund (104). Der Durchmesser des Gleitbundes (104) ist beispielsweise um 14 % als der Durchmesser des Gleitabschnitts (103).
-
Die beispielsweise mit einer Sacklochbohrung (105) ausgebildete Zwischenbuchse (101) hat einen an den Gleitbund (104) angrenzenden Kontaktträgerabschnitt (106). Dieser Kontaktträgerabschnitt (106) ist im Ausführungsbeispiel weitgehend zylindrisch ausgebildet. Sein Durchmesser beträgt z.B. die Hälfte des Durchmessers des Gleitabschnitts (103). Er hat einen Längsdurchbruch (107), der die Mantelfläche (108) des Kontaktträgerabschnitts (107) mit der Sacklochbohrung (105) verbindet. Der Längsdurchbruch (107) kann die Zwischenhülse (101) durchdringen. Die Länge des Kontaktträgerabschnitts (106) in der Längsrichtung (96) des Steckers (90) beträgt beispielsweise 75 % der Länge des Gleitabschnitts (103) in derselben Richtung. An der dem Innengewinde (102) abgewandten Stirnseite hat die Zwischenbuchse (101) einen Gewindeabschnitt (109). Dieser trägt ein Außengewinde (109).
-
Auf dem Gleitabschnitt (103) sitzt eine Gleitbuchse (111). Dies ist eine Bundbuchse (111). Der Innendurchmesser des Bundes (112) ist größer als der Durchmesser des Gleitabschnitts (109) und kleiner als der Durchmesser des Gleitbunds (104). Die Länge der Gleitbuchse (111) in der Längsrichtung (96) ist größer oder gleich der Summe der Länge des Kontaktträgerabschnitts (106), der Länge des Gleitbunds (104) und der Länge des Bundes (112). Im Ausführungsbeispiel ist der größte Innendurchmesser der Gleitbuchse (111) größer als der Durchmesser der Eintrittsquerschnittsfläche (59) der Kontakthülse (50).
-
Die Zwischenbuchse (101) und die Seilabschlussbuchse (93) halten eine Abdeckhülse (121). Beispielsweise ist ein Innenbund (122) der Abdeckhülse (121) zwischen den beiden genannten Bauteilen (93, 101) eingeklemmt. Die Abdeckhülse (121) überdeckt den Gleitabschnitt (103) beispielsweise vollständig. An dem in Richtung des Kontaktträgerabschnitts (106) zeigenden Ende der Abdeckhülse (121) ist in der Darstellung der 14 ein Elastomerring (123) angeordnet. Dieser kann an der Abdeckhülse (121) fixiert sein oder an diese angeformt sein. Sein Innendurchmesser entspricht im Ausführungsbeispiel dem Innendurchmesser der Abdeckhülse (121) außerhalb des Innenbundes (122).
-
Zwischen dem Innenbund (122) der Abdeckhülse (121) und dem Bund (112) der Gleitbuchse (111) ist eine Druckfeder (113) angeordnet. Diese belastet die Gleitbuchse (111) in Richtung des Kontaktträgerabschnitts (106). Die Druckfeder (113) kann eine geringe Federkraft aufweisen. Diese Federkraft ist beispielsweise gerade so groß, dass die Heftreibung der Gleitbuchse (111) relativ zur Zwischenbuchse (101) überwunden wird.
-
Auf dem Kontaktträgerabschnitt (106) sitzen beispielsweise vier weitgehend identische Trägerringe (131 - 134). Die 11 zeigt eine Bauform des Trägerrings (132 - 134). Der Außendurchmesser aller Trägerringe (131 - 134) entspricht im Ausführungsbeispiel 99 % des Durchmessers der Eintrittsquerschnittsfläche (59) der Kontakthülse (50). Der Innendurchmesser der Trägerringe (131 - 134) entspricht beispielsweise dem Außendurchmesser des Kontaktträgerabschnitts (106). Beispielsweise haben die beiden Teile (106; 131 - 134) eine Übergangspassung. Jeder der Trägerringe (131 - 134) hat einen z.B. geschlossenen Gleitring (135) und einen daran angrenzenden Segmentring (136). Die Länge des Gleitrings (135) des längsten Trägerrings (131) in der Längsrichtung (96) ist beispielsweise doppelt so lang wie die Länge der Gleitringe (135) der übrigen Trägerringe (132 - 134). Der Außendurchmesser des Segmentrings (136) beträgt im Ausführungsbeispiel drei Viertel des Außendurchmessers des Gleitrings (135). Beispielsweise liegt der Außendurchmesser des Segmentrings (136) in einem Toleranzfeld h7 nach DIN ISO 286 seines Nennmaßes. Der Segmentring (136) begrenzt einen radial zur Mittellinie orientierten Führungskanal (137). Die Trägerringe (131 - 134) können relativ zur Zwischenhülse (101) eine Verdrehsicherung aufweisen. Die Trägerringe (131 - 134) sind beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, z.B. einem Kunststoff, hergestellt.
-
Auf dem Segmentring (136) sitzt jeweils ein Kontaktring (141 - 144). Die 12 zeigt eine Schnittdarstellung eines Kontaktrings (141 - 144). Die vier Kontaktring (141 - 144) sind beispielsweise identisch zueinander ausgebildet. Der einzelne Kontaktring (141 - 144) hat z.B. eine zylindrische Umfangsfläche (145). Alle Kontaktringe (141 - 144) sind im Stecker (90) koaxial zueinander und koaxial zu einer in Längsrichtung (96) orientierten Mittellinie (97) angeordnet. Der Durchmesser der Umfangsfläche (145) entspricht dem Durchmesser des Gleitrings (135) des einzelnen Trägerringes (131 - 134). Die Innenfläche (146) des einzelnen Kontaktrings (141 - 144) hat beispielsweise eine Spielpassung mit dem Segmentring (136). An seiner Innenfläche (146) hat der Kontaktring (141 - 144) eine umlaufende Ringnut (147). Die Kontaktringe (141 - 144) sind beispielsweise aus dem gleichen Werkstoff hergestellt wie die Kontaktstifte (78 - 84). Bei montiertem Kontaktring (141 - 144) ist in dieser Ringnut (147) z.B. ein elektrischer Leiter (148) befestigt. Beispielsweise ist sie dort angelötet. Auch eine Klemm- oder Rastverbindung zwischen dem elektrischen Leiter (148) und dem Kontaktring (141 - 144) ist denkbar.
-
Der einzelne Kontaktring (141 - 144) kann relativ zum Segmentring (136) eine Verdrehsicherung haben. In der Längsrichtung (96) ist der einzelne Segmentring (136) beispielsweise um bis zu zwei Zehntel Millimeter kürzer als der einzelne Kontaktring (141 - 144).
-
Auf der der Abdeckhülse (121) abgewandten Seite sitzt eine Kegelscheibe (151) auf dem Kontaktträgerabschnitt (106). Die gedachte Kegelspitze ist den Kontaktringen (141 - 144) abgewandt auf der Mittelachse (97). Der Spitzenwinkel des Kegels beträgt beispielsweise 60 Grad. Im Ausführungsbeispiel sitzt die Kegelscheibe (151) in Längsrichtung (96) verschiebbar auf dem Kontaktträgerabschnitt (106). Die Kegelscheibe (151) kann auch auf dem Kontaktträgerabschnitt (106) befestigt sein, mittels eines Sicherungselements gesichert sein, etc.
-
Im Ausführungsbeispiel ist auf das Außengewinde (109) der Zwischenbuchse (101) ein Riegel (161) mittels eines Innengewindes (167) aufgeschraubt. Der Riegel (161) hat einen Anschlagbund (162), mit dem er die Kegelscheibe (151), die Trägerringe (131 - 134) und die Kontaktringe (141 - 144) gegen den Gleitbund (104) der Zwischenbuchse (101) presst. Der Außendurchmesser des Anschlagbundes (162) entspricht dem kleineren Außendurchmesser der Kegelscheibe (151). Der Riegel (161) einschließlich des Anschlagbundes (162) ist z.B. um 41 % länger als die Summe der Längen aller Trägerringe (131 - 134) und der Kegelscheibe (151).
-
Die 13 zeigt einen Riegel (161) in einer isometrischen Ansicht. Der Riegel (161) hat einen zylindrischen Bereich (163). Der Durchmesser dieses zylindrischen Bereichs (163) ist um 36 % größer als der Durchmesser des Kontaktträgerabschnitts (106). Weiterhin hat der Riegel (161) eine vom Anschlagbund (162) weg zeigende Riegelspitze (164). Der Spitzenwinkel der kegelstumpfförmigen Riegelspitze (164) beträgt beispielsweise 70 Grad. Die gedachte Spitze liegt hierbei auf der Mittellinie (97) außerhalb des Riegels (161).
-
Zwischen der Riegelspitze (164) und dem zylindrischen Bereich (163) hat der Riegel (161) eine Einschnürung (165). Diese Einschnürung (165) ist beispielsweise als umlaufende Nut ausgebildet. Der Riegel (161) ist z.B. aus einem korrosionsbeständigen austenitischen Stahl hergestellt.
-
Der Bereich der Kontaktringe (141 - 144) kann auch gestuft oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Beispielsweise ist die zugehörige Kontakthülse (50) dann entsprechend ausgebildet.
-
Beim Zusammenbau des Steckers (90) werden beispielsweise zunächst die elektrischen Leiter (148) durch die Seilabschlussbuchse (93) hindurchgeführt. Der Mantel (92) wird z.B. auf die Seilabschlussbuchse (93) aufgeschrumpft. Die z.B. vier elektrischen Leiter (148) umfassen zwei Spannungsleiter und zwei Kommunikationsleiter.
-
Auf das Außengewinde (95) der Seilabschlussbuchse (93) wird die Abdeckhülse (121) aufgeschoben. Auch eine Zentrierung der Abdeckhülse (121) an einem Zentrierbund der Seilabschlussbuchse (93) ist denkbar. In die Abdeckhülse (121) wird die Druckfeder (113) eingesetzt. Weiterhin wird die Gleitbuchse (111) eingeschoben, wobei die Druckfeder (113) komprimiert werden kann. Die Gleitbuchse (111) wird hierbei z.B. an der Abdeckhülse (121) zentriert. Nun kann die Zwischenhülse (101) auf das Außengewinde (95) der Seilabschlussbuchse (93) aufgeschraubt werden, wobei die Gleitbuchse (111) entlang des Gleitabschnitts (103) geführt wird. Die elektrischen Leiter (148) werden beispielsweise in die Sacklochbohrung (105) der Zwischenhülse (101) eingeführt und durch den Längsdurchbruch (107) herausgeführt. Anschließend kann der Elastomerring (123) aufgeschoben und gegebenenfalls fixiert werden.
-
Auf den Kontaktträgerabschnitt (106) der Zwischenhülse (101) wird beispielsweise zunächst der längste Trägerring (131) so aufgeschoben, dass sein Segmentring (136) zum freien Ende der Zwischenhülse (101) zeigt. Auf den Segmentring (136) wird ein erster Kontaktring (141) aufgeschoben, an den ein Kommunikationsanschluss befestigt ist. Die drei anderen Trägerringe (132 - 134) und Kontaktringe (142 - 144) werden z.B. in gleicher Weise auf den Kontaktträgerabschnitt (106) aufgesetzt. Anschließend wird die Kegelscheibe (151) aufgeschoben und der Riegel (161) auf das Außengewinde (109) der Zwischenhülse (101) aufgeschraubt. Hierbei können die Zwischenhülse (101) und der Riegel (161) z.B. mittels eines in eine Riegelaussparung (166) eingelegten Kompressionskörper zusätzlich verspannt werden. Auch ist es denkbar, die Kontaktringe (141 - 144) und die Trägerringe (131 - 134) in der Längsrichtung (96) durch ein auf den Riegel (161) aufgebrachtes Anzugsmoment axial und gegen Verdrehen um die Mittellinie (97) zu sichern. Gegebenenfalls können die Schraubverbindungen (95, 102; 109, 167) zusätzlich gesichert werden, z.B. mittels eines Klebstoffs. Auch eine andere Reihenfolge des Zusammenbaus ist denkbar.
-
Nach dem Zusammenbau des Steckers (90) drückt die sich entspannende Druckfeder (113) die Gleitbuchse (111) in Richtung des Riegels (161). Die Gleitbuchse (111) überdeckt nun die Kontaktringe (141 - 144) vollständig.
-
Die 16 zeigt eine Ladestation (170) für elektrisch angetriebene Zweiräder (10). Diese Ladestation (170) umfasst mehrere Poller (171 - 175), an denen jeweils ein Stecker (90) mit einem Seil (91) angeschlossen ist. Die einzelne Ader des Seils (91) hat beispielsweise einen Querschnitt nach AWG 22, z.B. 0,6 mm2. Der erste Poller (171) der Reihe ist im Folgenden als Master-Poller (171) bezeichnet. In diesem ist ein Netzteil angeordnet, das den Drehstrom des Netzes auf eine Gleichspannung von z.B. 48 V oder 36 Volt transformiert. Dieses Netzteil hat beispielsweise eine zulässige Leistung von 1000 Watt. Alle weiteren Poller (172 - 175) der Reihe sind Slave-Poller (172 - 175). Die Poller (171 - 175) sind untereinander in Reihe geschaltet. Die einzelnen Poller kommunizieren miteinander, um z.B. die Ladezuteilung zu optimieren. Dies erfolgt beispielsweise über eine RS 485-Schnittstelle. An allen Pollern (171 - 175) wird eine elektrische Gleichspannung von z.B. 36 Volt oder 48 Volt und eine Stromstärke von 4 Ampere bereitgestellt. Der einzelne Poller (171 - 175) hat einen Laderegler, welcher 51 Volt bzw. 52,1 Volt liefert. Beispielsweise wird bei einem Ladestrom von 0,5 Ampere oder weniger das Laden abgeschaltet. Die Pollerelektronik verfügt sowohl über eine Kurzschlussüberwachung als auch über eine Kriechstromüberwachung.
-
An der Ladestation (170) liegt an den einzelnen Steckern (90) an den Spannungs-Kontaktringen (143, 144) die Ladespannung an. Die Kommunikations-Kontaktringe (141, 142) sind getrennt. Es fließt kein Strom.
-
Wird das elektrisch antreibbare Zweirad (10) abgestellt, kann es mittels des Ringschlosses (21) manuell verriegelt werden. Beispielsweise wird hierbei der Sperrbügel relativ zu den Haltebügeln (22, 23) verschoben. Anschließend wird der mittels des Seils (91) am Poller (171 - 175) angeschlossene Stecker (90) in die Riegelaufnahme (27) geschoben. Die 14 zeigt das Einschieben des Steckers (90) in die Verriegelungsvorrichtung (20). Die Längsrichtung (96) des Steckers (90) entspricht hierbei der Längsrichtung (26) der Verriegelungsvorrichtung (20). Die Mittellinie (97) des Steckers (90) fällt mit der Mittellinie (75) der Kontakthülse (50) zusammen. Hierbei wird der Stecker (90) zum einen mittels der Riegelspitze (164) im Führungsbereich (28) und zum anderen mittels der Kegelscheibe (151) an der Innenwand (62) zentriert.
-
Beim weitern Einschieben verdrängen die Kontaktringe (141 - 144) die Kontaktstifte (78 - 84). Die Kontaktstifte (78 - 84) belasten den Stecker (90) in radialer Richtung. Sie vergrößern den Widerstand der Kontakthülse (50) gegen ein weiteres Einschieben des Steckers (90). Der Durchmesser der Kontaktringe (141 - 144) ist im Ausführungsbeispiel größer als 99 % des Durchmessers des Innenraums (61). Beim weiteren Hineinschieben des Steckers (90) verdrängt der Riegel (161) den schlossseitigen Verriegelungshebel (32). Der z.B. federbelastete Verriegelungshebel (32) gleitet entlang der Riegelspitze (164) und verhakt in der Einschnürung (165). Beispielsweise sichert die sich entlastende Verriegelungsfeder die Position des Verriegelungshebels (32). Gleichzeitig wird der Elastomerring (123) komprimiert. Dieser Elastomerring (123) sichert zusammen mit dem Riegel (161) und er Riegelaufnahme (27) die axiale Lage des Steckers (90) in der Längsrichtung (26, 96) relativ zur Verriegelungsvorrichtung (20). Gleichzeitig dichtet der Elastomerring (123) die Kontakthülse (50) ab. Die Gleitbuchse (111) wird in Richtung der Abdeckhülse (121) verschoben. Der Stecker (90) ist nun in radialer und in axialer Richtung fest mit der Verriegelungsvorrichtung (20) verbunden. Nach dem Einstecken des Steckers (90) blinkt die Leuchtdiode (58). Ist der Ladevorgang beendet, leuchtet die Leuchtdiode (58) dauerhaft. Die 15 zeigt die Verriegelungsvorrichtung (20) mit eingeschobenem Stecker (90).
-
Die in Richtung der Riegelspitze (164) orientierten zwei Kontaktringe (143, 144) des Steckers (90) liegen an den zwei Gruppen der Kontaktstifte (79, 83; 81, 84) an. Dies sind die Spannungskontakte (79, 83; 81, 84), die mit den Polen des Akkumulatorblocks (16) verbunden sind. Die beiden anderen Kontaktstifte (78, 82) der Kontakthülse (50) liegen an den beiden anderen Kontaktringen (141, 142) des Steckers (90) an. Dies sind Kommunikationskontakte (78, 82), über die beispielsweise Signale über den Ladezustand des Akkumulatorblocks (16) übertragen werden.
-
Gegebenenfalls kann auch das Einschieben des Steckers (90) in die Kontakthülse (50) sowohl ein Verschließen des Sperrbügels als auch ein Verriegeln des Riegels (161) auslösen.
-
Nach dem Einstecken und z.B. dem Verriegeln des Steckers (90) beginnt der Ladevorgang des wiederholt aufladbaren Stromspeichers (16). Aus dem Poller (171 - 175) wird der Ladestrom über das Seil (91), den Stecker (90) und die Spannungskontakte (79, 81, 83, 84) dem Akkumulator (16) zugeführt. Das Lademanagement überwacht und steuert den Ladevorgang. Sind mehrere elektrisch antreibbare Zweiräder (10) mit den Pollern (171 - 175) verbunden, erfolgt die Ladestromverteilung zwischen den einzelnen Pollern (171 - 175) nach dem Ladezustand der einzelnen Akkumulatoren (16). Beispielsweise erhält der Akkumulator (16) mit dem niedrigsten Ladezustand den höchsten Ladestrom.
-
Die Verriegelungsvorrichtung (20) verbleibt verriegelt, bis der Ladezustand des Akkumulators (16) mindestens 80 % seines Maximalwertes erreicht hat. Soll die Verriegelung des Steckers (90) wieder gelöst werden, wird beispielsweise eine am Ringschloss (21) angeordnete Entriegelungstaste (33) betätigt. Der Verriegelungshebel (32) wird freigegeben und der Stecker (90) kann aus dem Schloss (21) und aus der Kontakthülse (50) herausgezogen werden. Auch eine Entriegelung über die Eingabe eines Codes am Zweirad (10) oder am Poller (171 - 175) ist denkbar. Beim Herausziehen des Steckers (90) aus der Kontakthülse (50) wird die elektrische Verbindung zwischen dem Poller (171 - 175) und dem Zweirad (10) getrennt. Beispielsweise gleichzeitig kann der Sperrriegel elektrisch, z.B. mittels einer Schlosselektronik (34) oder manuell geöffnet werden. Anschließend verschließt der Verriegelungshebel (32) wieder. Beispielsweise ist der Verrieglungshebel (32) stromlos geschlossen. Beim Herausziehen des Steckers (90) wird die Gleitbuchse (111) wieder in Richtung der Riegelspitze (164) verschoben. Sie deckt bei herausgezogenem Stecker (90) wieder die Kontaktringe (141 - 144) vollständig ab.
-
Die 17 zeigt eine Variante der Kontakthülse (50). Diese hat die gleichen äußeren Abmessungen wie die in den 5 - 7 dargestellte Kontakthülse (50). Der Innenraum (61) ist nach unten hin in einem Längsschlitz (86) geöffnet. Beispielsweise wird ein in die Kontakthülse (50) eingesteckter Stecker (90) in einem Segment von 310 Grad umgriffen. Die Kontaktstifte (78 - 84) und die Trägerplatinen (76, 77) sind in dieser Ausführungsform so angeordnet, wie im Zusammenhang mit den 5 - 7 beschrieben. Angrenzend an die untere Trägerplatine (77) ist eine Wasserablaufrinne (87) in die Kontakthülse (50) eingeformt. Feuchtigkeit, die in die Kontakthülse (50) gelangt, kann durch den Längsschlitz (86) und entlang der Wasserablaufrinne (87) in die Umgebung (1) abfließen. Somit besteht auch bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes keine Gefahr des Versagens der Kontakthülse (50). Gegebenenfalls können auch die Kontaktstifte (78 - 84) anders angeordnet sein. Die Wasserablaufrinne (87) kann auch in die Innenfläche (74) eingeprägt sein.
-
In der 18 ist ein modifizierter Trägerring (131 - 134) dargestellt. Die äußeren Abmessungen dieses Trägerrings (131 - 134) entsprechen dem in der 11 dargestellten Trägerring (132 - 134). Der Führungskanal (137) ist bis in den Gleitring (135) fortgesetzt. Beim Zusammenbau des Steckers (90) können bereits Kabelstücke an den Kontaktringen (141 - 144) angelötet sein. Das Zusammensetzen der Kontaktringe (141 - 144) und der Trägerringe (131 - 134) erfolgt beispielsweise in einer Montagehülse, deren Innendurchmesser z.B. dem Innendurchmesser der Gleithülse (111) entspricht. Die Kabelstücke aller Kontaktringe (141 - 144) werden z.B. durch die Führungskanäle (137) geführt und in einem gemeinsamen Verbindungsstecker z.B. fixiert. Dieser Verbindungsstecker wird durch den Längsdurchbruch (107) der Zwischenhülse (101) hindurchgeführt und mit einer Buchse gekoppelt, in der die elektrischen Leiter (148) des Seils (91) befestigt sind.
-
Es ist auch denkbar, die Kontaktringe (141 - 144) mit dem Verbindungsstecker vorzukonfektionieren und anschließend die Trägerringe (131 - 134) dazwischen zu stecken. Hierfür sind die Trägerringe (131 - 134) beispielsweise als verschließbare Segmente ausgeführt. Diese ganze Einheit kann dann auf den Kontaktträgerabschnitt (106) der Zwischenhülse (101) aufgeschoben werden, wobei der Verbindungsstecker in die Sacklochbohrung (105) eingeführt wird.
-
Auch Kombinationen der verschiedenen Ausführungsformen sind denkbar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Umgebung
- 10
- Zweirad, elektrisch antreibbar; Pedelec
- 11
- Rahmen
- 12
- Hinterradaufnahme
- 13
- Lenkermuffe
- 14
- Sattelstützenrohr
- 15
- Speicherhalter, Schubfach
- 16
- Akkumulatorblock, wiederholt aufladbarer Stromspeicher
- 17
- Anschlusskasten
- 18
- Rahmenstützen
- 20
- Verriegelungsvorrichtung
- 21
- Schloss, Ringschloss
- 22
- Haltebügel, links
- 23
- Haltebügel, rechts
- 24
- Öffnungsspalt
- 25
- Sperrbügelaufnahme
- 26
- Längsrichtung
- 27
- Riegelaufnahme
- 28
- Führungsbereich
- 29
- Einführbereich
- 31
- Riegelbereich
- 32
- Verriegelungshebel
- 33
- Entriegelungstaste
- 34
- Schlosselektronik
- 41
- Adapterplatte
- 42
- Gabelteil
- 43
- Gabelteil
- 44
- Langloch
- 45
- Zentrierzapfen
- 46
- Durchbrich, Gewindebohrung
- 47
- Durchbruch, zylindrische Bohrung
- 48
- Aufweitung
- 49
- Gewindebohrungen
- 50
- Kontakthülse
- 51
- Hülsengehäuse
- 52
- Befestigungsflansch, oberer Befestigungsflansch
- 53
- Befestigungsflansch
- 54
- Durchgangsbohrung
- 55
- Durchgangsbohrung
- 56
- Befestigungsschraube
- 57
- Eingangsstirnseite
- 58
- Leuchtdiode
- 59
- Eingangsquerschnittsfläche; Eintrittsquerschnittsfläche
- 61
- Durchgangsbohrung, Innenraum
- 62
- Innenwand, Zylinderwandung
- 63
- Aufnahmeraum
- 64
- Trägerfläche, oben
- 65
- Trägerfläche, unten
- 66
- Durchbruch in (62)
- 67
- Durchbruch in (62)
- 68
- Durchbruch in (62)
- 69
- Durchbruch in (62)
- 71
- Durchbruch in (62)
- 72
- Durchbruch in (62)
- 73
- kleinste Querschnittsfläche
- 74
- Innenfläche von (62)
- 75
- Mittellinie von (61), Normale im Mittelpunkt von (59)
- 76
- Trägerplatine, oben; Platine
- 77
- Trägerplatine, unten; Platine
- 78
- Kontaktstift auf (76), Kommunikationskontakt
- 79
- Kontaktstift auf (76), Spannungskontakt
- 81
- Kontaktstift auf (76), Spannungskontakt
- 82
- Kontaktstift auf (77), Kommunikationskontakt
- 83
- Kontaktstift auf (77), Spannungskontakt
- 84
- Kontaktstift auf (77), Spannungskontakt
- 85
- Durchführtunnel
- 86
- Längsschlitz
- 87
- Wasserablaufrinne
- 90
- Stecker
- 91
- Seil
- 92
- Mantel
- 93
- Seilabschlussbuchse
- 94
- Aufnahmebund
- 95
- Außengewinde von (93); Teil der Schraubverbindung (95, 102)
- 96
- Längsrichtung von (90)
- 97
- Mittellinie, Mittelachse
- 101
- Zwischenbuchse
- 102
- Innengewinde von (101); Teil der Schraubverbindung (95, 102)
- 103
- Gleitabschnitt
- 104
- Gleitbund
- 105
- Sacklochbohrung
- 106
- Kontaktträgerabschnitt
- 107
- Längsdurchbruch
- 108
- Mantelfläche
- 109
- Gewindeabschnitt, Außengewinde von (101), Teil der Schraubverbindung (109, 167)
- 111
- Schraubverbindung (109, 167) Gleitbuchse, Bundbuchse
- 112
- Bund
- 113
- Druckfeder
- 121
- Abdeckhülse
- 122
- Innenbund
- 123
- Elastomerring
- 131
- Trägerring, längster Trägerring
- 132
- Trägerring
- 133
- Trägerring
- 134
- Trägerring
- 135
- Gleitring
- 136
- Segmentring
- 137
- Führungskanal
- 141
- Kontaktring, erster Kontaktring
- 142
- Kontaktring
- 143
- Kontaktring
- 144
- Kontaktring
- 145
- Umfangsfläche
- 146
- Innenfläche von (141 - 146)
- 147
- Ringnut
- 148
- elektrische Leiter
- 151
- Kegelscheibe
- 161
- Riegel
- 162
- Anschlagbund
- 163
- zylindrischer Bereich, Riegelbereich
- 164
- Riegelspitze
- 165
- Einschnürung
- 166
- Riegelaussparung
- 167
- Innengewinde, Teil der Schraubverbindung (109, 167)
- 170
- Ladestation
- 171
- Poller, Master-Poller
- 172
- Poller, Slave-Poller
- 173
- Poller, Slave-Poller
- 174
- Poller, Slave-Poller
- 175
- Poller, Slave-Poller
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014006858 A1 [0002]