DE102020111610A1

DE102020111610A1 - Verriegelungsmechanismus für einen Hochstromsteckverbinder

Info

Publication number: DE102020111610A1
Application number: DE102020111610.1A
Authority: DE
Inventors: Norbert Kropiewnicki
Original assignee: Harting Electric GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Electric Stiftung and Co KG
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2021-11-04
Anticipated expiration: 2040-04-30
Also published as: DE102020111610B4; US20230178930A1; WO2021219162A1; EP4143925A1; CN115428271A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steckverbinderbuchse (1), die eine Verriegelungsvorrichtung (2) aufweist, mit welcher ein Steckverbinder (10) im gesteckten Zustand an der Steckverbinderbuchse (1) verriegelbar ist, wobei die Verriegelungsvorrichtung (2) zumindest teilweise innerhalb der Steckverbinderbuchse (1) angeordnet ist und steckseitig aus der Steckverbinderbuchse (1) zumindest teilweise herausragt. Der Steckverbinder (10) ist zur Übertragung hoher Ströme und Signale vorgesehen, wobei der Steckverbinder (10) eine Verriegelungskontur (9) aufweist, in welche eine Verriegelungsvorrichtung (2) einer Steckverbinderbuchse (1) eingreifbar ist, wobei die Verriegelungskontur (9) steckseitig am Steckverbinder (10) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Steckverbinderbuchse nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen dazu passenden Steckverbinder nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 15. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein System bestehend aus einer solchen Steckverbinderbuchse und einem solchen Steckverbinder. Weiterhin bezieht die Erfindung sich auf ein Verfahren zum Trennen einer Steckverbindung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 22.
Derartige Steckverbinderbuchsen und Steckverbinder werden insbesondere zur Übertragung hoher Ströme verwendet.
Stand der Technik
Die DE 10 2017 108 490 B4 zeigt eine Steckverbinderbuchse und einen dazu passenden Steckverbinder. Die Steckverbinderbuchse weist einen schwenkbaren Verriegelungsbügel auf, der am Steckverbinder arretierbar ist. Das System aus Steckverbinderbuchse und Steckverbinder wird über eine Steuereinheit überwacht. Der Verriegelungsbügel kann erst bei Strom- und Spannungsfreiheit in die entriegelnde Position überführt werden. Ein sogenanntes „Ziehen unter Last“ ist dadurch nicht möglich.
Der hier gezeigte Verriegelungsbügel und die zugehörige Überwachungselektronik bauen sehr groß auf. Daher ist eine solche Lösung für viele Anwendungen nicht geeignet. Da die mechanische Verriegelung außen am Verriegelungsbügel angebracht ist, ist sie außerdem anfällig für Verschmutzung und/oder Beschädigungen.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin eine zuverlässige, kompakte und robuste Lösung bereitzustellen, die bei einer Steckverbindung ein Ziehen im Betriebszustand - ein so genanntes Ziehen unter Last - verhindert.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckverbinderbuchse für einen Steckverbinder. Ist ein Steckverbinder in einer Steckverbinderbuchse eingesteckt, wird dies auch als Steckverbindung bezeichnet. Durch das Einstecken eines Steckverbinders in die Steckverbinderbuchse wird eine Steckverbindung hergestellt. Durch ein Herausziehen des Steckverbinders aus der Steckverbinderbuchse wird diese Steckverbindung wieder getrennt.
Die Steckverbinderbuchse und der zugehörige Steckverbinder sind in diesem Fall nicht auf industrielle Anwendungsbereiche beschränkt. Die erfindungsgemäße Steckverbindung ist explizit auch für den Einsatz im privaten Umfeld konzipiert. Das Einsatzgebiet betrifft insbesondere Anwendungen, die eine hohe Stromübertragung, beispielsweise bei einem Ladevorgang, erfordern.
Die erfindungsgemäße Steckverbinderbuchse weist eine Verriegelungsvorrichtung auf, mit welcher ein Steckverbinder im gesteckten Zustand an der Steckverbinderbuchse verriegelbar ist. Mit verriegelt ist in diesem Fall gemeint, dass der Steckverbinder mit einer normalen Kraftaufwendung - im gesteckten Zustand - nicht aus der Steckverbinderbuchse herausgezogen werden kann. Die Verriegelung wird so lange aufrechterhalten, bis der Steckverbinder sicher wieder aus der Steckverbinderbuchse gezogen werden kann. Als sichere Trennung der Steckverbindung ist beispielsweise gemeint, dass eine Entstehung eines Lichtbogens im Wesentlichen ausgeschlossen ist. Jedwede Beschädigung und oder Gefährdung für einen Benutzer und der mit der Steckverbindung verbundenen Geräte ist zumindest auf ein Minimum reduziert.
Die Verriegelungsvorrichtung ist im Wesentlichen innerhalb der Steckverbinderbuchse angeordnet. Damit ist gemeint, dass sich die Verriegelungsvorrichtung im Wesentlichen innerhalb des Steckverbindergehäuses befindet und eben nicht außerhalb am Steckverbinder angeordnet ist. Dadurch kann auch die Verriegelung einer solchen Steckverbindung nicht versehentlich (oder absichtlich) vergessen werden, was einen großen Sicherheitsvorteil mit sich bringt. Zumindest ein Teil der Verriegelungsvorrichtung ragt steckseitig aus der Steckverbinderbuchse heraus. Der herausragende Teil der Verriegelungsvorrichtung, ist genau wie die Kontaktelemente, im Steckbereich der Steckverbinderbuchse angeordnet.
Die Steckverbinderbuchse hat vorzugsweise einen achteckigen Querschnitt. Die Steckverbinderbuchse bildet ein Steckgesicht aus. Unter dem Steckgesicht wird die Anordnung der Kontaktelemente verstanden, die sich bei Draufsicht im Steckbereich der Steckverbinderbuchse - oder eines korrespondierenden Steckverbinders - befinden. Der aus der Steckverbinderbuchse herausragende Teil der Verriegelungsvorrichtung ist vorzugsweise ein Teil des Steckgesichts. Vorteilhafterweise ist die Verrieglungsvorrichtung bzw. dessen herausragender Teil zentral im Steckgesicht angeordnet und von den Kontaktelementen zumindest teilweise umringt. Dadurch wird eine einseitige Belastung der Kontaktelemente, beim Versuch die Steckverbindung im Betriebszustand zu trennen, vermieden. Idealerweise ragt die Verriegelungsvorrichtung im Wesentlichen bündig mit zumindest einem der Kontaktelemente hervor.
Bevorzugterweise handelt es sich bei der Verriegelungsvorrichtung um eine elektromechanische Verriegelungsvorrichtung. Die rein mechanischen Komponenten können eine Verriegelung auch bei Stromfreiheit gewährleisten. Die elektrischen Komponenten geben die Steckverbindung erst frei, wenn eine elektronische Überprüfung über eine Spannungsfreiheit stattgefunden hat. Die Steckverbinderbuchse kann über einen Energiespeicher verfügen, der die elektrische Freigabe gewährleistet, wenn das Gerät vollkommen von einem Energiezufluss getrennt ist bzw. kein Energiezufluss möglich ist.
Vorzugsweise weist die Verriegelungsvorrichtung ein mechanisches Sperrelement auf. Das Sperrelement weist zumindest einen federgelagerten Sperrbolzen auf, der zur mechanischen Verriegelung der Steckverbindung in eine ihm zugeordnete Sperröffnung des Steckverbinders eingreifen kann.
Besonders vorteilhaft ist es zudem, wenn das Sperrelement zwei entgegengesetzt zueinander ausgerichtete Sperrbolzen aufweist, die über eine Feder miteinander gekoppelt sind. Die Sperrbolzen greifen dann in zwei Sperröffnungen des Steckverbinders ein, die analog zu den Sperrbolzen gegenüberliegend angeordnet sind. Eine derartige mechanische Verriegelung hat sich als sehr zuverlässig herausgestellt.
Es ist vorteilhaft, wenn die Sperrbolzen jeweils an einer Basis angeformt sind. Die Basis und der Sperrbolzen bilden dann jeweils ein Bauteil, welches beispielsweise aus Kunststoff in einem Spritzgussprozess kostengünstig hergestellt werden kann. Die beiden Basen sind geometrisch komplementär zueinander ausgestaltet. Das bedeutet, dass die Basen beim Zusammenführen ineinandergreifen. Die beiden Basen sind dabei über die zuvor erwähnte Feder miteinander gekoppelt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Verriegelungsvorrichtung einen bewegbaren Arretierschlitten auf. Der Arretierschlitten besteht aus einem Kolben, der endseitig eine U-förmige Gabel aufweist. Über die U-förmige Gabel ist das mechanische Sperrelement blockierbar. Die Blockierung erfolgt beispielsweise dadurch, dass die U-förmige Gabel zwischen die Basen der Sperrbolzen fährt, so dass diese nicht mehr zueinander geführt werden können und dadurch die Sperrbolzen nicht mehr aus den Sperröffnungen geführt werden können.
Bevorzugterweise weist die Verriegelungsvorrichtung einen Hubmagneten auf. Über den Hubmagneten kann der Arretierschlitten bewegt werden. Dabei kann der Kolben in Steckrichtung hin und her gefahren werden, so dass die U-förmige Gabel -je nach Position - die Sperrbolzen blockieren bzw. freigeben kann.
Es ist von Vorteil, wenn die Verriegelungsvorrichtung einen ersten Mikroschalter aufweist, mit welchem die Position des Arretierschlittens erfassbar ist. Der Mikroschalter fungiert hier als Sensor und detektiert, ob sich die U-förmige Gabel in einer Sperrfunktion oder in einer Freigabeposition befindet. In der Sperrfunktion wird das Sperrelement blockiert. In der Freigabeposition befindet sich die Gabel nicht im Wirkbereich des Sperrelements.
Vorteilhafterweise verfügt die Steckverbinderbuchse über eine elektronische Auswerteeinheit mit einer RFID-Antenne. Der erste Mikroschalter liefert Daten an diese Auswerteeinheit, so dass dieser bekannt ist, ob sich die Gabel in der Sperr- oder Freigabeposition befindet.
Vorteilhafterweise weist die Verriegelungsvorrichtung eine U-förmige Greifhand auf. Mit der U-förmigen Greifhand kann das mechanische Sperrelement - analog zur U-förmigen Gabel - blockiert werden. Auf einer Seite kann das mechanische Sperrelement der Verriegelungsvorrichtung durch die U-förmige Gabel und auf der gegenüberliegenden Seite durch die U-förmige Greifhand blockiert werden. Erst wenn beide Sperreinrichtungen (Gabel und Greifhand) entfernt sind, ist das Sperrelement freigegeben, so dass der Steckverbinder aus der Steckverbinderbuchse gezogen werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die U-förmige Greifhand relativ zueinander bewegbare Schenkel auf. Vorzugsweise sind die relativ zueinander bewegbaren Schenkel über eine Feder miteinander gekoppelt. Die Federkraft zwingt die Schenkel in ihre geschlossene, d. h. U-förmige, Form. Diese Stellung wird auch als Sperrposition bezeichnet. Entgegen der Federkraft können die Schenkel, mithilfe einer Entriegelungsmechanik, die im Steckverbinder angeordnet ist, geöffnet werden, wodurch das Sperrelement freigegeben wird. Diese Stellung wird auch als Freigabeposition der Greifhand bezeichnet.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Steckverbinder einen RFID-Tag aufweist. Über die RFID-Antenne der Auswerteeinheit können die auf dem RFID-Tag gespeicherter Daten ausgelesen werden. Der Auswerteeinheit ist dadurch bekannt, dass der Steckverbinder in die Steckverbinderbuchse eingesteckt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Steckverbinder über eine visuelle Anzeigeeinheit verfügt, die einen Steckstatus ausgibt. Ein erster Steckstatus könnte angeben das Spannung bei der Steckverbindung anliegt. Hierdurch wird bereits visuell sofort erkennbar, dass die Steckverbindung nicht getrennt werden darf. Ein zweiter Steckstatus könnte anzeigen, dass keine Spannung mehr bei der Steckverbindung anliegt. Hierdurch wird visuell erkennbar, dass die Steckverbindung getrennt werden darf.
Vorteilhafterweise könnte die Anzeigeeinheit aus einer LED-Anzeige bestehen, die einen Farbwechsel vollziehen kann. Hier könnte beispielsweise der erste Status „Spannung anliegend“ über ein rotes Leuchten und der zweite Status „Spannungsfrei“ über ein grünes Leuten gekennzeichnet werden.
Im Folgenden wird kurz ein Steck- und Ziehvorgang an einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steckverbindung erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.

- Der Steckverbinder wird in die Steckverbinderbuchse eingesteckt. Dabei rasten zwei gegenüberliegende Sperrbolzen der Verriegelungsvorrichtung der Buchse in zugeordnete Sperröffnungen der Verriegelungskontur des Steckverbinders ein. Die Sperrbolzen werden steckseitig über die U-förmige Greifhand gesperrt.
- Sobald eine Energieübertragung stattfindet, werden die Bolzen zusätzlich anschlussseitig durch die U-förmige Gabel gesperrt, indem diese durch den Hubmagneten in die Sperrposition gefahren wird.
- Die optische Anzeigeeinheit leuchtet rot und signalisiert so, dass eine Spannung an der Steckverbindung anliegt und diese daher nicht getrennt werden darf.
- Vor einem möglichen Herausziehen des Steckverbinders überprüft die Auswerteeinheit der Steckverbinderbuchse, ob die Steckverbindung spannungsfrei ist. Wenn keine Spannungsfreiheit besteht, wird die U-förmige Gabel nicht aus ihrer Sperrposition herausgeführt. Die Anzeigeeinheit leuchtet weiterhin rot und die Steckverbindung kann nicht getrennt werden, selbst wenn sich die Greifhand in ihrer offenen Stellung befindet (Freigabeposition).
- Wenn Spannungsfreiheit besteht, wird die U-förmige Gabel vom Hubmagneten zurück in ihre Freigabeposition gefahren. Die optische Anzeigeeinheit leuchtet grün.
- Durch die im Steckverbinder integrierte Entriegelungsmechanik wird die U-förmige Greifhand geöffnet und dadurch in ihre Freigabeposition gebracht werden.
- Erst wenn die U-förmige Gabel (anschlussseitig) und die U-förmige Greifhand (steckseitig) sich jeweils in ihrer Freigabeposition befinden, kann die Steckverbindung getrennt, d.h. der Steckverbinder aus der Steckverbinderbuchse gezogen werden.

Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steckverbinderbuchse,
2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steckverbinders,
3 eine perspektivische und teilweise transparente Darstellung einer in der Steckverbinderbuchse integrierte Verriegelungsvorrichtung,
4 eine Draufsicht auf einzelne Bauteile der Verriegelungsvorrichtung in ihrer Sperrposition,
5 eine Draufsicht auf einzelne Bauteile der Verriegelungsvorrichtung in ihrer Freigabeposition,
6 eine perspektivische Darstellung eines Sperrelements,
7 eine perspektivische Darstellung der in der Steckverbinderbuchse integrierten Verriegelungsvorrichtung und
8 eine perspektivische Darstellung der im Steckverbinder integrierten Verriegelungskontur.

Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Steckverbinderbuchse 1. Die Steckverbinderbuchse 1 wird beispielsweise an Gehäusen elektrischer Geräte angebaut, die zumindest zeitweise viel Energie benötigen oder die einen Akku umfassen, der regelmäßig aufgeladen werden muss. Zur Fixierung der Steckverbinderbuchse 1, beispielsweise an eine Gerätewand, weist diese in den Eckbereichen ihres Gehäuses Laschen mit darin angeordneten Öffnungen 6 auf, die beispielsweise für eine Schraubbefestigung genutzt werden können.
Die Steckverbinderbuchse 1 weist eine Verriegelungsvorrichtung 2 auf. Die Verriegelungsvorrichtung 2 ist zumindest teilweise innerhalb der Steckverbinderbuchse 1 bzw. dessen Gehäuse angeordnet. Steckseitig ragt die Verriegelungsvorrichtung 2 aus der Steckverbinderbuchse 1 heraus.
Das Steckgesicht einer Steckverbinderbuchse 1 und eines Steckverbinders 10 wird durch die steckseitig zu sehende Anordnung der Kontaktelemente (und ggf. weiterer Funktionselemente) definiert. Die Steckverbinderbuchse 1 bzw. dessen Gehäuse hat einen achteckigen Querschnitt. Das Steckgesicht wird von der Anordnung der Kontaktelemente und der weiteren sichtbaren Funktionselemente, wie Verriegelungsvorrichtung und Auswerteeinheit bzw. RFID-Antenne, innerhalb dieser Achteckgeometrie gebildet.
Die Steckverbinderbuchse 1 weist innerhalb ihres Steckgesichtes fünf Leistungskontaktelemente 3 auf, die zur Übertragung hoher Ströme ausgelegt sind. Die Leistungskontaktelemente 3 sind im Wesentlichen wie ein umgedrehtes U im Steckgesicht angeordnet (aus Sicht der 1). Im unteren Bereich des Steckgesichts ist ein Signalkontaktelement 4 angeordnet. Hierüber können Daten und/oder Steuersignale übertragen werden.
Die Steckverbinderbuchse 1 weist eine elektronische Auswerteeinheit 5 mit einer integrierten RFID-Antenne auf. Zumindest ein Teil der RFID-Antenne und ggf. auch ein Teil der Auswerteeinheit 5 ragt steckseitig aus der Steckverbinderbuchse 1 heraus und bildet damit einen Teil des Steckgesichts der Steckverbinderbuchse 1.
In 2 ist ein erfindungsgemäßer Steckverbinder 10 zu sehen, der in die Steckverbinderbuchse 1 eingesteckt werden kann und damit eine Steckverbindung ausbildet. Der Steckverbinder 10 weist fünf Leistungskontaktelemente 3' und ein Signalkontaktelement 4' auf. Die Leistungskontaktelemente 3' und das Signalkontaktelement 4' sind analog zum Steckgesicht der Steckverbinderbuchse 1 angeordnet und hiermit elektrisch kontaktierbar.
Zentral im Steckgesicht weist der Steckverbinder 10 eine Verriegelungskontur 9 auf, die zum herausragenden Teil der Verriegelungsvorrichtung 2 der Steckverbinderbuchse 1 korrespondiert. Oberhalb der Verriegelungskontur 9 ist ein RFID-Tag angeordnet, der im gesteckten Zustand mit der RFID-Antenne der Auswerteeinheit 5 der Steckverbinderbuchse 1 korrespondiert. Der Steckverbinder 10 weist eine Kabelverschraubung 7 für ein anzuschließendes Kabel (nicht gezeigt) auf.
In 3 ist die Verriegelungsvorrichtung 2 gezeigt, die in der Steckverbinderbuchse 1 integriert ist. Es handelt sich hierbei um eine elektromechanische Verriegelung, bei der rein mechanische Komponenten mit elektrischen bzw. elektronischen Komponenten zusammenwirken. Das Gehäuse 11 der Verriegelungsvorrichtung 2 ist in 3 transparent dargestellt, damit die darin liegenden Komponenten zu erkennen sind.
Die Verriegelungsvorrichtung 2 weist ein Sperrelement 12 auf. Das Sperrelement 12 ist vergrößert in 6 dargestellt. Das Sperrelement 12 besteht aus zwei über eine Feder 14 gekoppelte Basen 13, 13', die jeweils einen senkrecht davon abstehenden Sperrbolzen 15 aufweisen. Die Basen 13, 13' sind geometrisch so ausgestaltet, dass sie komplementär ineinandergreifen können. Die Sperrbolzen 15 sind entgegengesetzt zueinander ausgerichtet. Die Sperrbolzen 15 weisen endseitig eine halbkugelförmige Spitze auf. Im gesteckten Zustand greifen die Sperrbolzen 15 in die ihnen zugeordnete Sperröffnung 16 der Verriegelungskontur 9 des Steckverbinders 10 ein.
Die Verriegelungsvorrichtung 2 weist einen bewegbaren Arretierschlitten 17 auf, der endseitig eine U-förmige Gabel 18 aufweist. Der Arretierschlitten 17 ist über einen Hubmagneten 20 in Steckrichtung - entlang des Doppelpfeils 19 - hin- und her fahrbar. Im verriegelten Zustand befindet sich die Gabel 18 zwischen den Basen 13, 13' des Sperrelements 12 und blockiert die in den Sperröffnungen 16 befindlichen Sperrbolzen 15, so dass die Steckverbindung nicht trennbar ist. Die Gabel 18 befindet sich in 4 in dieser geschilderten Sperrposition.
Die Verriegelungsvorrichtung 2 weist eine U-förmige Greifhand 21 auf. Die Greifhand 21 besteht im Wesentlichen aus zwei L-förmigen Schenkeln 21a, 21 b, die über eine Feder 22 miteinander gekoppelt sind. Durch die Feder 22 werden die Schenkel 21a, 21b in ihre U-Form getrieben, die die Grundstellung der Greifhand 21 darstellt. Im verriegelten Zustand befindet sich die geschlossene Greifhand 21 zwischen den Basen 13, 13' des Sperrelements 12 und blockiert damit die in den Sperröffnungen 16 befindlichen Sperrbolzen 15, so dass die Steckverbindung nicht trennbar ist. Die Greifhand 21 befindet sich in 4 in ihrer Sperrposition.
Beim Steckvorgang wird der Steckverbinder 10 in die Steckverbinderbuchse 1 eingesteckt. Dabei rasten zwei gegenüberliegende Sperrbolzen 15 der Verriegelungsvorrichtung 2 der Steckverbinderbuchse 1 in zugeordneten Sperröffnungen 16 der Verriegelungskontur 9 des Steckverbinders 10 ein. Die Sperrbolzen 15 werden steckseitig bzw. steckerseitig über die U-förmige Greifhand 21 gesperrt.
Sobald eine Energieübertragung stattfindet, werden die Bolzen 15 zusätzlich anschlussseitig bzw. buchsenseitig durch die U-förmige Gabel 18 gesperrt, indem sie durch den Hubmagneten 20 in die Sperrposition (4) gefahren wird. Die optische Anzeigeeinheit leuchtet rot und signalisiert so, dass eine Spannung an der Steckverbindung anliegt und diese daher nicht getrennt werden darf.
Die Position der Gabel kann über einen ersten Mikroschalter 24 von der Auswerteeinheit 5 registriert werden. Die offene oder geschlossene Stellung der Greifhand 21 kann entsprechend über einen zweiten Mikroschalter 25 von der Auswerteeinheit 5 registriert werden.
Im gesteckten Zustand erhält die Auswerteeinheit 5 der Steckverbinderbuchse 1 Informationen über den RFID-Tag des Steckverbinders 10. Die Auswerteeinheit 5 der Steckverbinderbuchse 1 überprüft kontinuierlich oder regelmäßig oder zumindest vor einem potentiellen Ziehen des Steckverbinders 10, ob die Steckverbindung spannungsfrei ist. Wenn keine Spannungsfreiheit besteht, wird die U-förmige Gabel nicht aus ihrer Sperrposition (4) herausgezogen bzw. herausgefahren. Die Anzeigeeinheit leuchtet in diesem Fall rot und zeigt dadurch an, dass die Steckverbindung nicht getrennt werden kann.
Wenn die Auswerteeinheit Spannungsfreiheit feststellt, wird die U-förmige Gabel 18 vom Hubmagneten 20 zurück in ihre Freigabeposition gefahren. Die Freigabeposition ist in 5 dargestellt. Die optische Anzeigeeinheit leuchtet in diesem Fall grün.
Durch die im Steckverbinder 10 integrierte Entriegelungsmechanik kann nun auch die U-förmige Greifhand 21 geöffnet und dadurch in ihre Freigabeposition gebracht werden, die in 5 dargestellt ist. Bei der Entriegelungsmechanik handelt es sich im Wesentlichen um einen Bolzen (nicht gezeigt), der in Richtung des Pfeils 23 auf den Federbereich der Greifhand 21 drückt, wodurch deren Schenkel 21a, 21b jeweils in Richtung der Pfeile 26, 26' bewegt werden und die Greifhand 21 dadurch geöffnet wird. Der Bolzen (nicht gezeigt) kann über einen außenseitigen Druckknopf (nicht gezeigt) am Steckverbinder 10 bewegt werden.
Erst wenn die U-förmige Gabel 18 (anschlussseitig) und die U-förmige Greifhand 21 (steckseitig) sich jeweils in ihrer Freigabeposition (5) befinden, kann die Steckverbindung getrennt, d.h. der Steckverbinder 10 aus der Steckverbinderbuchse 1 herausgezogen werden.
Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
Bezugszeichenliste

1: Steckverbinderbuchse
2: Verriegelungsvorrichtung
3: Leistungskontaktelemente
4: Signalkontaktelemente
5: Elektronische Auswerteeinheit
6: Öffnungen
7: Kabelverschraubung
8: RFID-Tag
9: Verriegelungskontur
10: Steckverbinder
11: Gehäuse
12: Sperrelement
13: Basis
14: Feder
15: Sperrbolzen
16: Sperröffnung
17: Arretierschlitten
18: Gabel
19: Doppelpfeil
20: Hubmagnet
21: Greifhand
21a, 21b: Schenkel
22: Feder
23: Pfeil
24: Erster Mikroschalter
25: Zweiter Mikroschalter
26: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017108490 B4 [0003]

Claims

Steckverbinderbuchse (1) aufweisend eine Verriegelungsvorrichtung (2), welche einen Steckverbinder (10) im gesteckten Zustand an der Steckverbinderbuchse (1) verriegelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (2) zumindest teilweise innerhalb der Steckverbinderbuchse (1) angeordnet ist und steckseitig aus der Steckverbinderbuchse (1) zumindest teilweise herausragt.
Steckverbinderbuchse (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinderbuchse (1) ein Steckgesicht ausbildet und der aus der Steckverbinderbuchse (1) herausragende Teil der Verriegelungsvorrichtung (2) ein Bestandteil des Steckgesichts ist.
Steckverbinderbuchse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Verriegelungsvorrichtung (2) um eine elektromechanische Verriegelungsvorrichtung handelt.
Steckverbinderbuchse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (2) ein Sperrelement (12) aufweist, welches zumindest einen federgelagerten Sperrbolzen (15) aufweist, der in eine ihm zugeordnete Sperröffnung (16) des Steckverbinders (10) eingreift.
Steckverbinderbuchse (1) nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (12) zwei entgegengesetzt zueinander ausgerichtete Sperrbolzen (15) aufweist.
Steckverbinderbuchse (1) nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrbolzen (15) jeweils an einer Basis (13, 13') angeformt sind, wobei die Basen (13, 13') komplementär zueinander ausgestaltet sind und über eine Feder (14) miteinander gekoppelt sind.
Steckverbinderbuchse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 4-6 dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (2) einen bewegbaren Arretierschlitten (17) aufweist, der endseitig eine U-förmige Gabel (18) aufweist, welche das Sperrelement (12) blockiert und freigibt.
Steckverbinderbuchse (1) nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (2) einen Hubmagneten (20) aufweist, welcher den Arretierschlitten (17) bewegt.
Steckverbinderbuchse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 7-8 dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (2) einen ersten Mikroschalter (24) aufweist, welcher die Position des Arretierschlittens (17) erfasst.
Steckverbinderbuchse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 4-9 dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (2) eine U-förmige Greifhand (21) aufweist, welche das Sperrelement (12) blockiert und freigibt.
Steckverbinderbuchse (1) nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmige Greifhand (21) relativ zueinander bewegbare Schenkel (21 a, 21b) aufweist.
Steckverbinderbuchse (1) nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die relativ zueinander bewegbaren Schenkel (21a, 21b) über eine Feder (22) miteinander gekoppelt sind.
Steckverbinderbuchse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 10-12 dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (2) einen zweiten Mikroschalter (25) aufweist, welcher erfasst, ob sich die U-förmige Greifhand (21) in einer Sperrposition oder in einer Freigabeposition befindet.
Steckverbinderbuchse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinderbuchse (1) eine elektronische Auswerteeinheit (5) mit einer RFID-Antenne aufweist.
Steckverbinder (10) zur Übertragung hoher Ströme und Signale, wobei der Steckverbinder (10) eine Verriegelungskontur (9) aufweist, in welche eine Verriegelungsvorrichtung (2) einer Steckverbinderbuchse (1) eingreifbar ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungskontur (9) steckseitig am Steckverbinder (10) angeordnet ist.
Steckverbinder (10) nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (10) ein Steckgesicht ausbildet und die Verriegelungskontur (9) ein Teil des Steckgesichts ist.
Steckverbinder (10) nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (10) einen RFID-Tag (8) aufweist.
Steckverbinder (10) nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (10) eine visuelle Anzeigeeinheit aufweist, welche einen Steckstatus anzeigt.
Steckverbinder (10) nach vorstehendem Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass die visuelle Anzeigeeinheit eine LED-Leuchteinheit ist.
System bestehend aus einer Steckverbinderbuchse (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 14 und einem Steckverbinder (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 15 bis 19.
System nach vorstehendem Anspruch und nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (10) eine Entriegelungsmechanik aufweist mit welcher die U-förmige Greifhand (21) der Verriegelungsvorrichtung (2) geöffnet wird und das mechanische Sperrelement (12) dadurch freigibt.
Verfahren zum Trennen einer Steckverbindung zwischen einer Steckverbinderbuchse (1) und einem Steckverbinder (10), wobei im gesteckten Zustand zumindest ein Sperrbolzen (15) der Verriegelungsvorrichtung (2) der Buchse (1) in eine zugeordnete Sperröffnung (16) der Verriegelungskontur (9) des Steckverbinders (10) eingerastet ist, wobei der zumindest eine Sperrbolzen (15) steckseitig über eine U-förmige Greifhand (21) gesperrt wird und wobei, sofern eine Energieübertragung stattfindet, der zumindest eine Sperrbolzen (15) zusätzlich anschlussseitig durch die U-förmige Gabel (18) gesperrt wird, wobei - die Auswerteeinheit (5) der Steckverbinderbuchse (1) vor einem möglichen Herausziehen des Steckverbinders (10) zunächst überprüft, ob die Steckverbindung spannungsfrei ist und erst wenn eine Spannungsfreiheit besteht, - wird die U-förmige Gabel (18) in ihre Freigabeposition gebracht, - wobei die U-förmige Greifhand (21) durch eine im Steckverbinder (10) integrierte Entriegelungsmechanik ebenfalls in ihre Freigabeposition gebracht wird und - wobei die Steckverbindung anschließend getrennt wird, indem der Steckverbinder (10) aus der Steckverbinderbuchse (1) gezogen wird.