DE102018007036A1

DE102018007036A1 - Vorrichtung zur elektrischen Verbindung

Info

Publication number: DE102018007036A1
Application number: DE102018007036.1A
Authority: DE
Inventors: José Rafael Mendoza Jaimes
Original assignee: KARL DOSE GmbH
Current assignee: KARL DOSE GmbH
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2020-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Verbindung, insbesondere im Sinne einer Containersteckdose zur Verwendung auf Schiffen. Die erfindungsgemäße Containersteckdose weist eine Steckdoseneinheit auf, die sowohl eine erhöhte Bedienfreundlichkeit als auch eine verbesserte Wartbarkeit der Containersteckdose realisiert. Dazu weist die erfindungsgemäße Steckdoseneinheit eine Kopplungsmechanik auf, die die lineare Bewegung des Steckers bei einem Einstecken und Abziehen in die bzw. aus der erfindungsgemäßen Containersteckdose nutzbar macht, um mithilfe einer Schaltereinheit einen spannungsfreien Zustand der Steckdosenkontakte zu realisieren, wenn kein hinreichender elektrischer Kontakt zwischen den steckerseitigen Kontakten und den Steckdosenkontakten vorhanden ist. Die verbesserte Wartbarkeit der erfindungsgemäßen Containersteckdose wird durch einen speziellen Aufbau der Steckdoseneinheit erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Verbindung, insbesondere im Sinne einer Containersteckdose zur Verwendung auf Schiffen.
An Bord von Schiffen besteht besonders im Bereich der Containerschifffahrt ein Bedarf der Versorgung der Ladung, insbesondere im Sinne von Containern bzw. Kühlcontainern, mit elektrischem Strom. Dazu sind auf den Schiffen spezielle Steckdosen, sogenannte Containersteckdosen, vorgesehen.
Bei der Verwendung von Containersteckdosen an Bord von Schiffen bestehen erhöhte Sicherheitsanforderungen im Vergleich zu herkömmlichen Steckdosen. Zum einen sollen Containersteckdosen vor dem Eindringen von Wasser geschützt sein und zum anderen sollen Containersteckdosen darüber hinaus dadurch gesichert sein, dass eine Zuschaltung der Spannungsversorgung nur dann erfolgt, wenn ein Stecker entweder fast vollständig oder vollständig in die Buchse der Containersteckdose gesteckt ist. Darüber hinaus sind Sicherheitseinrichtungen vorgeschrieben, die ein Ziehen des Steckers aus der Containersteckdose in einem mit Spannung versorgten Zustand verhindern.
Aufgrund der häufig relativ großen erforderlichen Versorgungsströme erfolgt ein Zusammenführen und Trennen der Kupplungsteile bereits gemäß dem Stand der Technik spannungslos. Es werden hierzu im Bereich der Kupplungselemente Schalter angeordnet, durch die erst nach der Herstellung eines ausreichenden elektrischen Kontaktes zwischen den Kontakten des Steckers und den Kontakten der Steckdose die Spannung zuschaltbar ist.
Ein derartiger Schalter kann beispielsweise als ein elektromagnetisches Schütz ausgeführt sein. Ein derartiges Schütz weist in der Regel eine Mehrzahl von Kontakten auf, die gleichzeitig geöffnet oder geschlossen werden können. Ebenfalls ist es möglich, den Schalter mit einer mechanischen Betätigung zu versehen.
Bei einer wie vorstehend beschrieben realisierten Containersteckdose erfolgt während des Einführens des Steckers in die Buchse der Containersteckdose zunächst nur ein mechanischer Kontakt zwischen den stiftartig ausgebildeten Steckerkontakten und den als Kontakthülsen bzw. Erdungshülsen ausgebildeten Kontakten der Steckdose. Ein elektrischer Kontakt zwischen den jeweiligen Stecker- und Buchsenteilen wird erst realisiert, wenn die Steckerkontakte eine hinreichende Kontaktfläche zu den Buchsenkontakten aufweisen. Dies wird beispielsweise durch die Einstecktiefe des Steckers in die Buchse bestimmt.
Gemäß dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen bekannt, die eine Containersteckdose gemäß den vorstehend benannten Anforderungen realisieren.
Aus der EP 214 4337 B1 sind Containersteckdosen bekannt, bei denen eine Spannungsversorgung der Buchsenkontakte nach dem Einstecken eines Steckers durch eine Drehbewegung herstellbar ist.
Eine derartige Realisierung einer Containersteckdose ermöglicht zwar eine den gegebenen Sicherheitsanforderungen entsprechende Handhabung, erfordert durch die drehbewegliche Lagerung der Buchse, oder zumindest eine drehbewegliche Lagerung eines Steckdoseneinsatzes, einen anspruchsvollen mechanischen Aufbau und darüber hinaus eine durch einen Verwender auszuführende Drehbewegung zur Herstellung der Spannungsversorgung.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur elektrischen Verbindung, insbesondere im Sinne einer Containersteckdose zur Verwendung an Bord von Schiffen, anzugeben, die eine verbesserte Bedienbarkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Herstellung der Spannungsversorgung der Buchsenkontakte die lineare Steckbewegung des Steckers beim Einstecken in die Containersteckdose verwendet ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur elektrischen Verbindung, insbesondere im Sinne einer Containersteckdose zur Verwendung an Bord von Schiffen, anzugeben, die eine verbesserte Wartbarkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur elektrischen Verbindung eine Steckdoseneinheit aufweist, deren modularer Aufbau einen Austausch als Ganzes oder in Teilen ermöglicht.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektrischen Verbindung im Sinne einer Containersteckdose oder einer Mehrfach-Containersteckdose dient beispielsweise zur elektrischen Anbindung eines Kühlcontainers an ein schiffseigenes Elektrizitätsnetz zur Energieversorgung des Kühlaggregates.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektrischen Verbindung weist mindestens eine Steckdoseneinheit auf. Die Steckdoseneinheit weist einen Grundkörper und eine Schaltereinheit auf, die vorteilhaft in einem Gehäuse angeordnet sind.
Die Steckdoseneinheit weist als einen Teil des Grundkörpers ein als eine Steckdosenbuchse ausgebildetes Kupplungselement auf, in dem mindestens drei Steckdosenkontakte angeordnet sind. Zumindest ein Steckdosenkontakt realisiert einen Erdungskontakt. Die Steckdosenkontakte sind als Buchsen- bzw. als Hülsenkontakte ausgebildet.
Zur Verbindung der Steckdoseneinheit mit dem Gehäuse weist die erfindungsgemäße Steckdoseneinheit als ein Teil des Grundkörpers ein Verbindungselement auf, das besonders vorteilhaft als ein Flansch ausgebildet ist.
Die mindestens eine Steckdoseneinheit ist mit der mindestens einen der Steckdoseneinheit zugeordneten Schaltereinheit durch eine Halterungsvorrichtung verbunden, die ein Teil des Grundkörpers der Steckdoseneinheit ist.
Die erfindungsgemäße Verbindung von Schaltereinheit und Grundkörper der Steckdoseneinheit ist besonders vorteilhaft als eine schraubenlose Schnapp- bzw. Klemmverbindung ausgebildete Halterungsvorrichtung realisiert. Die Halterungsvorrichtung fixiert die Schaltereinheit in einer definierten Position in Relation zum Grundkörper der Steckdosenein heit.
Die Schaltereinheit weist zur Betätigung im Sinne des Ein- bzw. Ausschaltens ein mechanisches Betätigungselement auf. Das Betätigungselement der Schaltereinheit ist beispielsweise als ein Kippschalter oder als ein Einschalt- und ein Ausschaltknopf im Sinne einer Drucktastenbetätigung realisiert und weist somit eine einem eingeschalteten Zustand und eine einem ausgeschalteten Zustand der Schaltereinheit entsprechende Stellung auf.
Im Bereich des als Erdungskontakt ausgebildeten Steckdosenkontaktes der Steckdoseneinheit ist ein Übertragungselement angeordnet. Das Übertragungselement ist in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung stiftartig ausgebildet und in einer rohrartigen Ausnehmung im Steckdosenkontakt und ggf. dem Grundkörper der Steckdoseneinheit geführt gelagert. An dem der Buchse der Steckdoseneinheit abgewandten Seite ist das Übertragungselement im Bereich des Betätigungselementes der Schaltereinheit derart angeordnet, dass durch eine lineare Bewegung des Übertragungselementes in Richtung des Betätigungselementes der Schaltereinheit durch eine Krafteinwirkung das Betätigungselement derart betätigbar ist, dass die Schaltereinheit aus einem ausgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten Zustand überführbar ist.
Erfindungsgemäß ist die zum Einschalten der Schaltereinheit erforderliche Krafteinwirkung auf das Betätigungselement der Schaltereinheit durch den als Erdungsstift ausgebildeten Erdungskontakt eines Steckers während des Einsteckens des Steckers in die Steckdoseneinheit mithilfe des Übertragungselementes übertragbar.
Das Übertragungselement ist erfindungsgemäß derart dimensioniert und geführt gelagert, dass eine Betätigung des Betätigungselementes der Schaltereinheit im Sinne des Einschaltens erst dann erfolgt, wenn die Steckerkontakte einen ausreichenden elektrischen Kontakt mit den Buchsenkontakten der Steckdoseneinheit aufweisen.
Der elektrische Kontakt zwischen Steckerkontakten und Buchsenkontakten der Steckdose ist ausreichend, wenn der Stecker tief genug in die Steckdosenbuchse eingesteckt ist. Der gesamte Weg, den das freie Ende eines Erdungsstiftes eines Steckers in einem als Erdungskontakt ausgebildeten Buchsenkontakt einer Steckdose bei einem vollständigen Einstecken des Steckers in die Steckdose zurücklegt, ist dabei der Steckweg. Für eine gebräuchliche Containersteckdose beträgt der Steckweg etwa 29 mm bis 30 mm.
Die Dimensionierung des Übertragungselementes basiert dabei insbesondere auf dem Abstand von dem Betätigungselement und einem gewünschten Einschaltpunkt innerhalb des Steckdosenkontaktes sowie dem für die Betätigung des Betätigungselementes benötigten Weg.
Der für die Betätigung des Betätigungselementes benötigte Weg im Sinne des Einschaltweges, ist der Weg, um den das Betätigungselement bewegt werden muss, um den Schaltzustand (Ein / Aus) der Schaltereinheit zu ändern. Im Falle einer Drucktastenbetätigung als Betätigungselement ist dies beispielsweise der Weg, den eine Drucktaste gedrückt werden muss, um den Schaltzustand der Schaltereinheit zu ändern.
In einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Einschaltweg 5 mm bis 15 mm, insbesondere etwa 9 mm.
Zu beachten für die Wahl der Einschaltpunktes in Bezug auf eine Position des Erdungsstiftes innerhalb der Erdungsbuchse der Steckdose ist weiterhin, dass die strom- bzw. spannungsführenden Buchsenkontakte in der Regel kürzer ausgeführt sind, als der Erdungskontakt, in dem Sinne, dass diese tiefer in der Steckdose liegen. Durch diese Bauweise ist sichergestellt, dass in jedem Fall zuerst eine Kontaktierung der Erdungskontakte von Stecker und Steckdose erfolgt.
Für die Wahl des Einschaltpunktes in Bezug auf die Position des Erdungsstiftes des Steckers innerhalb der Erdungsbuchse einer Steckdose bedeutet dies, dass die Differenz der Längen der strom- bzw. spannungsführenden Buchsenkontakte und dem Erdungskontakt der Steckdosenbuchse berücksichtigt werden muss. Dieser Differenzweg beträgt etwa 5 mm bis 15 mm, in der Regel etwa 11 bis 12 mm.
Ein Kontakt der in einem eingeschalteten Zustand der erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit strom- bzw. spannungsführenden Kontakte von Steckdoseneinheit und Stecker wird somit erst realisiert, wenn der Erdungsstift einen Steckweg vom Betrag des Differenzweges innerhalb des Erdungskontaktes der Steckdosenbuchse zurückgelegt hat.
Bei einem vollständig in die Steckdosenbuchse eingesteckten Stecker beträgt die Länge, auf der die strom- bzw. spannungsführenden Kontakte der Steckdoseneinheit und des Steckers kontaktiert sind etwa 15mm bis 25 mm, in der Regel etwa 18 mm bis 19 mm.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Übertragungselement derart dimensioniert, dass die Spannungsversorgung der Steckdosenkontakte mithilfe der Schaltereinheit zuschaltbar ist, sobald ein verbleibender Steckweg des Erdungsstiftes von etwa 15 mm erreicht ist. Der ausreichend hergestellte elektrische Kontakt zwischen dem als Erdungskontakt ausgebildeten Steckerkontakt und dem korrespondierenden Buchsenkontakt ist bei einem Steckweg von insgesamt etwa 30 mm somit auf einer Länge von mindestens etwa 15 mm realisiert. Im Bereich der strom- bzw. spannungsführenden Kontakte von Stecker und Steckdose ist ein elektrischer Kontakt auf einer Länge von mindestens 2,5 mm realisiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Übertragungselement derart dimensioniert, dass die Spannungsversorgung der Steckdosenkontakte mithilfe der Schaltereinheit zuschaltbar ist, sobald ein verbleibender Steckweg des Erdungsstiftes von etwa 12,5 mm erreicht ist. Der ausreichend hergestellte elektrische Kontakt zwischen dem als Erdungskontakt ausgebildeten Steckerkontakt und dem korrespondierenden Buchsenkontakt ist bei einem Steckweg von insgesamt etwa 30 mm somit auf einer Länge von mindestens etwa 17,5 mm realisiert. Im Bereich der strom- bzw. spannungsführenden Kontakte von Stecker und Steckdose ist ein elektrischer Kontakt auf einer Länge von mindestens 5 mm realisiert.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Spannungsversorgung der Steckdosenkontakte mithilfe der Schaltereinheit in den letzten 10mm des Steckweges des Erdungsstiftes durch die lineare Bewegung des Steckers während des Einführens in die Steckdoseneinheit herstellbar. Der Einschaltpunkt ist in dieser Ausführungsvariante in Steckrichtung maximal 10 mm von dem Ende des Steckweges, also dem Punkt, der durch die Position des Endes des Erdungsstiftes des Steckers innerhalb des Erdungskontaktes der Steckdose in einem vollständig eingesteckten Zustand des Steckers in die Steckdose definiert ist, entfernt. Der ausreichend hergestellte elektrische Kontakt zwischen dem als Erdungskontakt ausgebildeten Steckerkontakt und dem korrespondierenden Buchsenkontakt ist bei einem Steckweg von insgesamt etwa 30 mm somit auf einer Länge von mindestens etwa 20 mm realisiert. Im Bereich der strom- bzw. spannungsführenden Kontakte von Stecker und Steckdose ist ein elektrischer Kontakt auf einer Länge von mindestens 7,5 mm realisiert.
In einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektrischen Verbindung ist der Abstand zwischen dem Einschaltpunkt und dem Ende des Steckweges gleich dem Weg, der zur Betätigung des Betätigungselementes erforderlich ist. Dies ist durch eine einteilige, formstabile Ausführung des Übertragungselementes realisierbar.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Vorrichtung zur elektrischen Verbindung ist der Abstand zwischen dem Einschaltpunkt und dem Ende des Steckweges verschieden von dem Weg, der zur Betätigung des Betätigungselementes erforderlich ist. Dies ist beispielsweise durch eine mehrteilige Ausführung des Übertragungselementes, etwa aus einem in einer Hülse federnd gelagerten Stift, realisierbar. Es kann dadurch ein längerer Weg zwischen Einschaltpunkt und Ende des Steckweges im Vergleich zum für die Betätigung eines beispielsweise als Drucktastenbetätigung ausgebildeten Betätigungselementes benötigten Weges realisiert werden.
Die Betätigung des Betätigungselementes sorgt bei einem Einstecken eines Steckers in das Kupplungselement einer erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit dafür, dass das Betätigungselement aus der dem ausgeschalteten Zustand der Schaltereinheit entsprechenden Stellung in die dem eingeschalteten Zustand der Schaltereinheit entsprechende Stellung überführt wird.
Im Falle eines als eine Drucktastenbetätigung mithilfe einer separaten Ein- und Ausschalttaste realisierten Betätigungselementes der Schaltereinheit, wird dabei die Einschalttaste gedrückt, wodurch die Ausschalttaste der Schaltereinheit hervortritt.
Ist die dem eingeschalteten Zustand entsprechende Stellung des Betätigungselementes bewirkt, so wirkt erfindungsgemäß eine mithilfe eines Rückstellelementes realisierte Rückstellkraft derart auf das Betätigungselement, dass mithilfe der Rückstellkraft das Betätigungselement bei einer fehlenden oder geringeren Gegenkraft aus der dem eingeschalteten Zustand der Schaltereinheit entsprechenden Stellung in die dem ausgeschalteten Zustand entsprechende Stellung überführbar ist.
Die für ein Verbleiben des Betätigungselementes in der dem eingeschalteten Zustand der Schaltereinheit entsprechenden Stellung erforderliche Gegenkraft wird erfindungsgemäß zumindest durch das Arretieren des in die Steckdoseneinheit eingesteckten Steckers mit einem Arretierelement erzeugt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Rückstellelement derart ausgebildet, dass eine Rückstellkraft erzeugt wird, die kleiner als die durch das Einstecken des Steckers in die Steckdoseneinheit auftretenden, den Stecker in der Steckdosenbuchse fixierenden Kräfte ist, sodass der Stecker nicht durch die Rückstellkraft aus der Steckdosenbuchse herausgedrückt wird.
Wird der Stecker aus der Steckdose gezogen, fällt die Gegenkraft weg und das Rückstellelement schaltet die Schaltereinheit durch Krafteinwirkung auf das Betätigungselement aus.
Das Rückstellelement ist in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Vorrichtung zur elektrischen Verbindung als ein federbelasteter Stift ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Rückstellelement eine Druckfeder auf, wobei die Druckkraft der Druckfeder bis etwa 30 N beträgt.
Vorteilhaft wird mithilfe des Rückstellelementes erfindungsgemäß eine Unterbrechung der Stromversorgung bzw. Spannungsversorgung der Steckdosenkontakte innerhalb der ersten 10 Millimeter der linearen Abziehbewegung des Steckers bzw. des Abziehweges realisiert, so dass der Stecker spannungsfrei komplett herausziehbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Unterbrechung der Stromversorgung bzw. Spannungsversorgung der Steckdosenkontakte innerhalb der ersten 5 Millimeter der linearen Abziehbewegung des Steckers bzw. des Abziehweges realisiert.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Unterbrechung der Stromversorgung bzw. Spannungsversorgung der Steckdosenkontakte innerhalb der ersten 2,5 Millimeter der linearen Abziehbewegung des Steckers bzw. des Abziehweges realisiert.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion der Containersteckdose kann die Schalterbetätigung innerhalb der Steckdose ohne zusätzliches Gestänge oder Drehen erfolgen.
Als Material für den Grundkörper der Steckdoseneinheit ist beispielsweise an Metall oder Formstoff gedacht. Durch den direkten Kontakt des Steckerkontaktes mit dem Übertragungselement und über dies mit dem Betätigungselement der Schaltereinheit werden zusätzliche Bewegungen der Stecker zum Einschalten der Spannungsversorgung in einer erfindungsgemäßen Containersteckdose überflüssig. Dies führt zu einer Zeitersparnis während der Montage und zu einer erhöhten Servicefreundlichkeit, da die Schaltereinheit und der Grundkörper als Steckdoseneinheit eine gemeinsame Baugruppe bilden. In einem Servicefall ist hierdurch die gesamte Baugruppe schnell und einfach austauschbar.
In den nachfolgend beschriebenen Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele und exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung abgebildet. Es zeigen

1: eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit für Containersteckdosen mit verbundenem Stecker,
2: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit aus 1 teilweise geschnitten im Bereich der Kontakte der Steckdoseneinheit,
3: eine detailliertere Darstellung der Steckdoseneinheit gemäß 2 ohne Stecker und
4: einen Längsschnitt durch die Steckdoseneinheit mit verbundenem Stecker gemäß 2.

Die in 1 dargestellte beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Containersteckdose weist eine Steckdoseneinheit (1) auf, die in ein nicht gezeigtes Gehäuse einer Containersteckdose oder einer Mehrfach-Containersteckdose einsetzbar ist.
Die Steckdoseneinheit (1) weist ein Kupplungselement (2), ausgebildet als eine Steckdosenbuchse und eine die Steckdosenbuchse hohlzylindrisch begrenzende Buchsenwandung, ein Verbindungselement (3), ausgebildet als ein Flansch zur Verbindung der Steckdoseneinheit (1) mit einem Steckdosengehäuse, eine Halterungsvorrichtung (4), ausgebildet als zwei aus der Erstreckungsebene des Verbindungselementes (3) herausragende Stege verbunden mit einer käfigartigen Struktur, sowie eine Schaltereinheit (5) auf.
Das Kupplungselement (2), das Verbindungselement (3) und die Halterungsvorrichtung (4) realisieren den Grundkörper der erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit (1) und können als ein einziges Teil, beispielsweise als ein Spritzgussteil, oder als Einzelteile, die zu dem Grundkörper miteinander verbunden sind, ausgebildet sein.
Das Kupplungselement (2) weist mindestens drei elektrische Steckdosenkontakte (9) auf, die als Kontakthülsen bzw. als Buchsenkontakte (9a) mit jeweils einer zugeordneten Anschlussvorrichtung (9b), wie beispielsweise einer Klemme, realisiert sind. Mindestens einer der elektrischen Steckdosenkontakte (9) ist ein Erdungskontakt.
Eingesteckt in das Kupplungselement (2) der Steckdoseneinheit (1) ist ein Stecker (20), mit dem ein Kabel (30), beispielsweise zur Versorgung eines Containers mit elektrischer Energie, verbunden ist.
Der Stecker (20) weist mindestens drei steckerseitige Kontakte auf, die als Kontaktstifte ausgebildet sind. Mindestens einer der steckerseitigen Kontakte ist als ein Erdungsstift (22) ausgebildet (siehe 4).
Zur mechanischen Sicherung der Steckverbindung von Stecker (20) und Kupplungselement (2) der Steckdoseneinheit (1), weist der Stecker (20) ein Arretierelement (21) auf, das als ein mit einem Innenprofil versehener Flansch ausgebildet ist. An der äußeren Kontur der Buchsenwandung des Kupplungselementes (2) der Steckdoseneinheit (1) ist als Gegenelement der mechanischen Sicherung ein Profilelement (6) angeordnet, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Innenprofil des Arretierelementes (21) einen Bajonettverschluss realisiert.
Durch eine Drehbewegung des Arretierelementes (21) ist der Stecker (20) an der Steckdoseneinheit (1) fixierbar und gegen ein Abziehen sicherbar. Das Arretierelement (21) und das Profilelement (6) können alternativ zu einem Bajonettverschluss beispielsweise auch in Form von einem Innen- und einem Außengewinde ineinandergreifen.
Die Schaltereinheit (5) weist Schalterkontakte (5a) auf, die als mindestens ein Eingangskontakt und mindestens ein schaltbarer Ausgangskontakt sowie vorzugsweise mindestens ein Erdungskontakt ausgebildet sind, und ist mithilfe der Halterungsvorrichtung (4) schraubenlos mit dem Verbindungselement (3) und dem Kupplungselement (2) der Steckdoseneinheit (1) verbunden und in einer definierten Position fixiert.
Darüber hinaus weist die Schaltereinheit (5) ein Betätigungselement (7) auf, mit dem der mindestens eine geschaltete Ausgangskontakt der Schaltereinheit (5) ein- und ausschaltbar ist. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das Betätigungselement (7) in Form einer Drucktastenbetätigung zweiteilig realisiert, sodass die Schaltereinheit (5) ein Einschaltelement (7a) und ein Ausschaltelement (7b) aufweist, die jeweils als eine Drucktaste realisiert sind.
Die Fixierung der Schaltereinheit (5) mithilfe der Halterungsvorrichtung (4) in einer definierten Position ermöglicht eine zuverlässige Ausrichtung des Betätigungselementes (7) in Relation zur übrigen Steckdoseneinheit (1), die insbesondere für die Betätigung des Betätigungselementes (7) erforderlich ist.
Die käfigartige Struktur der Halterungsvorrichtung (4) ist als eine Aufnahme für die Schaltereinheit (5) ausgebildet und fixiert diese durch Wandungselemente zumindest bereichsweise an allen Seiten. Die Halterungsvorrichtung (4) ist dabei derart ausgebildet, dass eine Schaltereinheit (5) bei der Montage einfach eingesteckt werden kann und durch hinter die Unterseite der Schaltereinheit (5) greifende, in der dargestellten Ausführungsform als vier Rastnasen (4a) ausgebildete, Strukturen fixierbar ist.
Die Betätigung des Einschaltelementes (7a) ist in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung mithilfe eines Übertragungselementes (8) realisiert, das stiftartig ausgebildet ist und aus dem Raum des Buchsenkontaktes (9a) des Erdungskontaktes geführt gelagert in den Bereich des Betätigungselementes (7), insbesondere in den unmittelbaren Bereich des Einschaltelementes (7a), ragt.
Mithilfe des Übertragungselementes (8) ist das Einschaltelement (7a) der Schaltereinheit (5) durch Einstecken eines Steckers (20) dadurch betätigbar, dass die lineare Steckbewegung insbesondere des Erdungsstiftes (22) des Steckers (20) auf das Einschaltelement (7a) übertragbar ist.
Darüber hinaus weist die dargestellte vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ein Rückstellelement (10) auf, das als ein federbelasteter Stift ausgebildet ist. Das Rückstellelement (10) ist in einer Ausnehmung im Grundkörper der Steckdoseneinheit (1) federnd gelagert, sodass auf das Betätigungselement (7), insbesondere auf das Ausschaltelement (7b), kontinuierlich eine Kraft ausübbar ist. Entgegen der Kraft des Rückstellelementes (10) wirkt im Falle eines eingesteckten Steckers (20) neben der Reibung des Steckers (20) im Bereich der Steckdosenkontakte (9) und der Buchsenwandung des Kupplungselementes (2) auch die Arretierung des Steckers (20) mithilfe des Arretierelementes (21) im Bereich des Profilelementes (6) des Kupplungselementes (2), wobei die Kraft über den Erdungsstift (22) und das Übertragungselement (8) in den Bereich des Betätigungselementes (7) übertragbar ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Rückstellkraft des Rückstellelementes (10) kleiner, als die durch das Einstecken des Steckers (20) in das Kupplungselement (2) der Steckdoseneinheit (1) auftretenden, den Stecker (20) in dem Kupplungselement (2) fixierenden Kräfte, sodass der Stecker (20) nicht durch das Rückstellelement (10) aus dem Kupplungselement (2) herausgedrückt wird.
Die Rückstellkraft des Rückstellelementes (10) ist dabei erfindungsgemäß jedoch groß genug, dass das Betätigungselement (7), insbesondere im Sinne des Ausschaltelementes (7b), betätigbar ist, sobald die der Rückstellkraft entgegenwirkende Kraft durch ein Herausziehen des Steckers (20), insbesondere des Erdungsstiftes (22), aus dem Kupplungselement (2) der Steckdoseneinheit (1), entfällt.
Im Bereich der Halterungsvorrichtung (4) ist einseitig an einem Steg eine Leiterbahnplatine (11) angeordnet. Die Leiterbahnplatine (11) weist in der dargestellten Ausführungsform eine zweipolige Klemmvorrichtung (12) auf und dient der Versorgung eines im Bereich des Verbindungselementes (2) angeordneten Leuchtmittels (13) mit elektrischer Energie. Die Energieversorgung des Leuchtmittels (13), das in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung als zumindest eine Leuchtdiode ausgebildet ist, erfolgt äquivalent zur Spannungsversorgung der Steckdosenkontakte (9) der Steckdoseneinheit (1) oder zu einem Stromfluss zu der zu versorgenden Last.
Weiterhin sind auf der Leiterbahnplatine (11) die für ein Betreiben des Leuchtmittels (13) erforderlichen elektronischen Bauelemente, beispielsweise in Form eines LED-Treibers, Kondensatoren, Spulen und/oder Widerständen, angeordnet.
Beispielsweise ist mithilfe des Leuchtmittels (13) ein eingeschalteter Zustand der Schaltereinheit (5), bzw. eine anliegende Spannung und/oder ein auftretender Laststrom durch ein Leuchten des Leuchtmittels (13), insbesondere durch ein grünes Leuchten des Leuchtmittels (13) signalisierbar.
Im Bereich des Verbindungselementes (3) ist auf der dem Kupplungselement (2) abgewandten Seite ein Dichtungselement (14) angeordnet, welches ein Steckdosengehäuse mit montierter Steckdoseneinheit (1) im Bereich der Verbindung abdichtet.
Die in 2 dargestellte Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit (1) einer Containersteckdose verdeutlicht im Bereich der geschnittenen Darstellung die erfindungsgemäße Verbindung des Betätigungselementes (7), insbesondere des Einschaltelementes (7a), der Schaltereinheit (5) mit dem Raum im Inneren des Buchsenkontaktes (9a) des Erdungskontaktes mithilfe des Übertragungselementes (8).
Das stiftartig ausgebildete Übertragungselement (8) ist in einer Ausnehmung im Grundkörper, speziell in einer Ausnehmung im Steckdosenkontakt (9), der Steckdoseneinheit (1) derart gelagert, dass dessen Bewegungsfreiheit im Wesentlichen auf eine Dimension beschränkt ist.
Mittels einer Krafteinwirkung durch den Erdungsstift (22) eines eingesteckten Steckers (20) auf das Übertragungselement (8), ist dieses in Richtung des Betätigungselementes (7), insbesondere in Richtung des Einschaltelementes (7a), der Schaltereinheit (5) bewegbar bzw. eine Kraft auf das Betätigungselement (7) übertragbar.
Umgekehrt ist das Übertragungselement (8), wenn der Stecker (20) abgezogen wird bzw. abgezogen ist, mithilfe der durch das Rückstellelement (10) aufbringbaren Rückstellkraft soweit in den Raum im Inneren des Buchsenkontaktes (9a) des Erdungskontaktes der Steckdoseneinheit (1) bewegbar, dass das Betätigungselement (7) der Schaltereinheit (5) bzw. die Schaltereinheit (5) in einen ausgeschalteten Zustand überführbar und somit die Schaltereinheit (5) abschaltbar ist.
Mithilfe eines auf einen Querschnitt, der größer ist, als die das Übertragungselement (8) lagernde und führende Ausnehmung im Grundkörper bzw. im Steckdosenkontakt (9), vergrößerten Kopfbereiches des Übertragungselementes (8), ist in der dargestellten vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sowohl eine gleichmäßigere Kraftausübung auf das Betätigungselement (7) der Schaltereinheit (5), als auch eine Sicherung des Übertagungselementes (8) gegen ein eventuelles Verrutschen aus der lagernden Ausnehmung im Grundkörper bzw. im Steckdosenkontakt (9) der Steckdoseneinheit (1) realisiert.
3 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Steckdoseneinheit (1) einer Containersteckdose ohne eingesteckten Stecker (20). Die Steckdosenöffnung ist durch ein mit dem Kupplungselement (2) gekuppeltes Verschlusselement (15) verschlossen, sodass die Steckdoseneinheit (1) vor dem Eindringen von Fremdkörpern und Wasser bzw. Feuchtigkeit geschützt ist. Das Verschlusselement (15) ist mithilfe eines kabelartigen Verbinders (16) zusätzlich mit der Steckdoseneinheit (1) verbunden, sodass der Verbinder (16) auch im Falle eines eingesteckten und arretierten Steckers (20) im Bereich der Steckdoseneinheit (1) gesichert ist.
Entlang der Achse A-A ist die wesentliche Bewegungsrichtung des Steckers (20) bei einem Einstecken in oder bei einem Abziehen aus der Steckdoseneinheit (1) ausgerichtet. Die wesentliche Bewegungsrichtung des Übertragungselementes (8) ist zumindest parallel zu der Achse A-A ausgerichtet.
In 4 ist eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Steckdoseneinheit (1) mit nicht vollständig gestecktem Stecker (20) dargestellt.
Das Rückstellelement (10) weist einen Stift (10a) und eine Feder (10b), die als eine Druckfeder ausgebildet ist, auf.
Der Erdungsstift (22) des Steckers (20) ist entsprechend nicht vollständig in den Buchsenkontakt (9a) des Erdungskontaktes der Steckdoseneinheit (1) eingesteckt, sodass mithilfe des Übertragungselementes (8) nur eine geringe Kraft auf das Einschaltelement (7a) der Schaltereinheit (5) übertragen wird bzw. das Einschaltelement (7a) nicht oder nicht vollständig betätigt ist.
Das Betätigungselement (7) bzw. die Schaltereinheit (5) ist daher in einem ausgeschalteten Zustand, da die durch das Rückstellelement (10) auf das Ausschaltelement (7b) wirkende Rückstellkraft dominiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2144337 B1 [0008]

Claims

Vorrichtung zur elektrischen Verbindung, aufweisend ein Gehäuse und mindestens eine Steckdoseneinheit (1), die zumindest eine Steckdoseneinheit (1) aufweisend einen Grundkörper, der zumindest durch ein als eine Steckdosenbuchse ausgebildetes Kupplungselement (2) und ein Verbindungselement (3) zur Verbindung der Steckdoseneinheit (1) mit dem Gehäuse realisiert ist, die Steckdoseneinheit (1) weiterhin aufweisend eine Schaltereinheit (5), das Kupplungselement (2) aufweisend zumindest drei Steckdosenkontakte (9), von denen mindestens ein Steckdosenkontakt (9) als ein Erdungskontakt ausgebildet ist, die Schaltereinheit (5) aufweisend ein Betätigungselement (7), dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe der mindestens einen Schaltereinheit (5) eine Spannungsversorgung der Steckdosenkontakte (9) des jeweils zugeordneten Kupplungselementes (2) nur im Falle eines hinreichend weit in das Kupplungselement (2) eingeführten Steckers (20) einschaltbar ist und dass die Betätigung der Schaltereinheit (5) über das Betätigungselement (7) derart realisiert ist, dass mithilfe eines Übertragungselementes (8) eine Kraft von einem Erdungsstift (22) eines Steckers (20) auf das Betätigungselementes (7) derart übertragbar ist, dass die Schaltereinheit (5) aus einem ausgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten Zustand überführbar ist, wobei das Einschalten der Spannungsversorgung der Steckdosenkontakte (9) durch eine Übertragung der linearen Steckbewegung des Steckers (20) bei einem Einstecken des Steckers (20) in das Kupplungselement (2) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Steckdoseneinheit (1) ein Rückstellelement (10) aufweist, mit dem die Schaltereinheit (5) über das Betätigungselement (7) bei einem nicht oder nicht hinreichend weit in das Kupplungselement (2) eingesteckten Steckers (20) in einen ausgeschalteten Zustand überführbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe des Übertragungselementes (8) ein Einschaltpunkt realisiert ist, der im Bereich der letzten 10 mm des Steckweges des Erdungsstiftes (22) in dem den Erdungskontakt realisierenden Steckdosenkontakt (9) liegt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe des Übertragungselementes (8) ein Ausschaltpunkt realisiert ist, der im Bereich der ersten 5 mm des Abziehweges des Erdungsstiftes (22) in dem den Erdungskontakt realisierenden Steckdosenkontakt (9) liegt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdoseneinheit (1) eine Halterungsvorrichtung (4) aufweist, mit der die Schaltereinheit (5) schraubenlos mit dem Kupplungselement (2) verbindbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungsvorrichtung (4) als eine Klemm- und/oder eine Schnappvorrichtung realisiert ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltereinheit (5) insbesondere in Bezug auf das Betätigungselement (7) mithilfe der Halterungsvorrichtung (4) so positionierbar ist, dass eine Betätigung des Betätigungselementes (7) mithilfe des im Bereich des als Erdungskontakt ausgebildeten Steckdosenkontaktes (9) angeordneten Übertragungselementes (8) zu einem Einschalten der Schaltereinheit (5) und mithilfe des Rückstellelementes (10) zu einem Ausschalten der Schaltereinheit (5) ermöglicht ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steckdoseneinheit (1) eine Baugruppe realisiert ist, die einteilig aus dem Gehäuse der Containersteckdose herausnehmbar und austauschbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdoseneinheit (1) ein Leuchtmittel (13) sowie eine Leiterbahnplatine (11) aufweist, wobei mithilfe des Leuchtmittels ein eingeschalteter Zustand der Schaltereinheit (5) bzw. eine vorliegende Spannungsversorgung der Steckdosenkontakte (9) und/oder ein fließender Laststrom signalisierbar ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdoseneinheit (1) einen einteilig ausgeführten Grundkörper, aufweisend ein Kupplungselement (2), ein Verbindungselement (3) und eine Halterungsvorrichtung (4), aufweist.