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Die
Erfindung betrifft eine Steckdose mit einem Steckdosengehäuse,
in dem eine Einstecköffnung zum Einführen eines
Steckers in die Steckdose ausgebildet ist und das einen an der Steckdose
angelenkten Deckel aufweist, durch den Einstecköffnung
abdeckbar ist. Das Anlenken des Deckels kann an dem Steckdosengehäuse,
einem in das Steckdosengehäuse eingesetzten Kontaktträgereinsatz
oder einem sonstigen an der Steckdose festlegbaren Bauteil erfolgen.
Im Ergebnis dieser Anlenkung ist die Rotationsachse des Deckels
jedenfalls relativ zu der Einstecköffnung festgelegt. Ferner
weist die Steckdose einen Verriegelungsmechanismus auf, mit welchem
der in die Steckdose eingesteckte Deckel in der Steckdose lösbar
verriegelbar ist. Die Steckdose ist insbesondere für die
elektrische Verbindung eines Zugfahrzeugs mit einem Anhänger
vorgesehen und kann aufgrund der Verriegelung, die nach der Norm ISO
11783-2 ausgebildet sein kann, insbesondere für die
Verbindung eines Traktors mit einer Landmaschine ausgebildet sein
oder auch zur elektrischen Verbindung von Lastkraftwagen und deren
Anhängern Verwendung finden. Gerade in der Landwirtschaft oder
dem Bau eingesetzte zusätzliche Steuergeräte erfordern
immer häufiger Signale, die über eine CAN-Busverbindung
zwischen der Landmaschine und dem Traktor bzw. Zugmaschine und Anhänger bzw.
Baugerät übertragen werden.
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Insbesondere
zum Einsatz auf diesen Gebieten sind Steckdosen bekannt, die den
eingesteckten Stecker mittels eines Bajonettrings an der Steckdose verriegeln
und so festlegen, dass die elektrische Steckverbindung zwischen
Steckdose und Stecker auch in den robusten Einsatzbedingungen in
der Landwirtschaft oder bei Baumaschinen sicher gewährleistet
wird. Die Steckdosen mit der Bajonettverriegelung sind jedoch aufwändig
zu handhaben, und im Falle einer gera de in der Landwirtschaft oder
im Bau regelmäßig vorkommenden Verschmutzung der Steckdose
ist die Steckverbindung häufig nicht einfach zu lösen.
Außerdem sind kaum Steckdosensysteme mit Bajonettverriegelung
bekannt, die eine CAN-Busverbindung ermöglichen.
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Aus
der
EP 1 492 203 A2 ist
eine gattungsgemäße Steckdose bekannt, bei der
an dem Steckdosengehäuse ein Riegelarm angelenkt ist, der
einen in die Einstecköffnung der Steckdose eingesteckten Stecker
sichert. Seitlich an einem der insgesamt zwei Riegelarme ist eine
Verriegelung mit einem Rasthaken vorgesehen, der in eine Rastlasche
an dem Steckdosengehäuse eingreift, um die Verriegelung zu
sichern und durch einen Entriegelungsbügel wieder gelöst
werden kann. Hierbei besteht der Nachteil, dass die Verriegelung
nicht auf den Deckel im geschlossenen Zustand wirkt, so dass der
Deckel beispielsweise während Reinigungen der Steckdose nach
einer Verschmutzung aus seiner Schließstellung gehoben
werden kann, so dass Feuchtigkeit in die Steckdose und den elektrischen
Schaltkreis eindringt. Dies gilt insbesondere im Falle einer häufig eingesetzten
Reinigung mit Hochdruckreinigern. Weitere Nachteile der hier beschriebenen
Steckverbindung sind, dass der Benutzer nach dem Einstecken des
Steckers in die Steckdose die Verriegelung separat aktivieren muss,
so dass dies unter Umständen auch vergessen werden kann.
Ferner schließt der Deckel nicht aus eigener Kraft und
kann in der Offenstellung durch den Verriegelungsmechanismus offen
gehalten werden. Ferner bricht der die Verriegelung herstellende
Rasthaken unter Umständen ab, wenn eine hohe Zugkraft auf
den Stecker einwirkt. Aus Sicherheitsgründen ist es notwendig,
dass sich die Verrastung bei Überschreiten einer bestimmten Zugkraft
löst, um im Falle eines Unfalls eine Beschädigung
des elektrischen Systems zu vermieden. Allerdings ist es dann vorteilhaft,
wenn die Steckdose selbst durch diese Zwangsentriegelung nicht beschädigt
wird.
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Vorrangige
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steckdose vorzuschlagen, bei
der der Deckel in seinem geschlossenen Zustand die Einstecköffnung der
Steckdose zuverlässig abdichtet und beispielsweise auch
eine Hochdruckreinigung der Steckdose ermöglicht, ohne
das Feuchtigkeit in das elektrische System eintritt. Weitere Aspekte
der Erfindung liegen darin, dass die Verriegelung des Steckers beim
Einstecken in die Einstecköffnung automatisch erfolgen soll
und eine zuverlässige Not- bzw. Zwangsentriegelung des
Steckers bei einer bestimmten Zugkraft auf den in die Steckdose
eingesteckten Stecker ohne Schäden an der Steckdose erreicht
wird.
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Eine
zuverlässige Abdichtung der Einstecköffnung durch
den Deckel wird erfindungsgemäß insbesondere dadurch
erreicht, dass der Verriegelungsmechanismus eine Sperre aufweist,
die den Deckel der Steckdose in der Geschlossenstellung verriegelt. Indem
also eine Sperre zur Verriegelung des Deckels der Steckdose in der
Geschlossenstellung vorgesehen ist, ist der Deckel gegen ein unbeabsichtigtes Öffnen
beispielsweise auch während der Reinigung mittels eines
Hochdruckreinigungsgerätes gesichert. Vorzugsweise ist
dieselbe Sperre auch zur Verriegelung eines in die Steckdose eingesteckten
Steckers ausgebildet, so dass der Deckel und ein in die Steckdose
eingesteckter Stecker mit der gleichen Mechanik des Verriegelungsmechanismus
verriegelt werden. Ferner ist ein dem Verriegelungsmechanismus zugeordneter
Entriegelungsmechanismus zum Entriegeln des in die Steckdose eingesteckten
Steckers derart ausgebildet, dass durch dieselbe Betätigung
je nach Zustand der Steckdose entweder der Stecker oder der Deckel
entriegelt werden. Dazu wirkt der Entriegelungsmechanismus vorzugsweise
auf die Sperre sowohl für das Öffnen des Deckels
als auch für das Entfernen des Steckers ein.
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Die
Sperre kann als bewegliches, insbesondere an dem Dosengehäuse
angelenktes Element ausgebildet sein, das in einen die Einstecköffnung umgebenden
Bereich der Steckdose einschwenkbar ist. Vorzugsweise weist es eine einen
Teil des Deckels und des eingesteckten Steckers formschlüssig umgreifende
Kante auf, um so eine Verriegelung des Deckels bzw. des Steckers
zu erreichen. Damit greift die Verriegelung unmittelbar an dem zu
verriegelnden Teil, d. h. dem Stecker oder dem Deckel, an. Die Sperre
ist also ähnlich einem Riegel in Richtung der Einstecköffnung
verschiebbar, um formschlüssig in einen Haltevorsprung
an dem Deckel bzw. an dem Stecker einzugreifen. Im Gegensatz zu
dem Stand der Technik findet also keine Verriegelung an einem separaten
Rastelement statt, sondern durch Eingriff mit den zu haltenden Teilen
selbst. Durch den Verzicht auf das zusätzliche Rastelement
an dem Dosengehäuse wird die Zuverlässigkeit der
Steckdose erhöht, da an diesen Teilen keine Fehler auftreten oder
diese abbrechen können.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann
die Sperre als mehrarmiger Bügel, insbesondere als zweiarmiger
Bügel, ausgebildet sein, der bewegbar an dem Dosengehäuse
festgelegt, insbesondere angelenkt, ist und aus verschiedenen Richtungen
zu der Einstecköffnung hin bewegt werden kann. Durch das
Bewegen in Richtung der Einstecköffnung kommen die Bügelarme
in Eingriff mit den zu haltenden Teilen des Deckels bzw. des Steckers,
beispielsweise daran vorgesehenen Haltevorsprüngen, die
durch eine Kante an der Sperre formschlüssig umgriffen
werden.
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Bei
zweiarmigen Bügeln sind die Bügelarme bezogen
auf die Einstecköffnung vorzugsweise einander gegenüberliegend
angeordnet und aufeinander zu bewegbar. In dieser Anordnung wird
eine besonders zuverlässige Verriegelungswirkung erreicht. Gleichzeitig
kann durch die entgegen gesetzte Bewegungsrichtung der Bügelarme
eine definierte Notfall- bzw. Zwangsentriegelung vorgesehen werden,
ohne dass es zu Beschädigungen an der Steckdose oder dem
Verriegelungsmechanismus kommt. Dies lässt sich besonders
gut erreichen, wenn die Bewegungsrichtung im Wesentlichen radial
ist, wobei Abweichungen von der radialen Bewegungsrichtung beispielsweise
aufgrund einer Schwenk bewegung der Bügelarme auftreten
können, wenn diese um eine ggf. sogar gemeinsame Schwenkachse
schwenkbar an dem Steckdosengehäuse festgelegt sind. Vorzugsweise
ist die Sperre beispielsweise durch an dem Steckdosengehäuse
als Widerlager angreifende Federn oder dgl. eine Spannkraft erzeugende
Elemente in Verriegelungsrichtung vorgespannt, um nach Einstecken
des Steckers und nach Schließen des Deckels eine automatisch
in Kraft tretende Verriegelung zu erreichen.
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Es
ist besonders vorteilhaft, wenn die Bügelarme gleich bzw.
spiegelbildlich aufgebaut sind und über eine gemeinsame
Anlenkung an dem Steckdosengehäuse festgelegt sind. So
wird sichergestellt, dass die Kraft und Bewegungsverhältnisse
der Bügelarme möglichst ähnlich sind,
um eine gleichmäßige Verriegelung zu erreichen.
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Erfindungsgemäß kann
die Sperre des Verriegelungsmechanismus in Verriegelungsrichtung vorgespannt
sein, um den in die Steckdose eingesteckten Stecker und den geschlossenen
Deckel in ihrer jeweiligen Endstellung automatisch zu verriegeln.
Dies hat den Vorteil, dass – je nach Aktion des Benutzers – der
Stecker nach dem Einstecken automatisch verriegelt und damit gesichert
ist. Auch der Deckel verrastet in der Geschlossenstellung automatisch,
so dass der elektrische Stromkreis vor Wassereintritt oder Verschmutzung
geschützt ist, ohne dass die Verriegelung durch den Benutzer
gesondert aktiviert werden muss. Dies wird in der Praxis nämlich häufig
vergessen. Ferner ist denkbar, dass der Deckel bzw. ein in die Einstecköffnung
eingesteckter Stecker den Verriegelungsmechanismus auslösen, insbesondere
wenn sie ihre Endpositionen erreichen. Vorteilhaft kann insbesondere
auch eine Kombination dieser Elemente sein.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Steckdose einen Entriegelungsmechanismus
mit einem Betätigungselement und einem relativ dazu bewegbaren Entriege lungselement
aufweist, wobei das Entriegelungselement auf die Sperre einwirkt.
Insbesondere bewirkt das Entriegelungselement bei Betätigung
des Betätigungselements eine Bewegung der Sperre bzw. Bügelarme
aus ihrer Verriegelungsposition in eine Freigabeposition. Indem
das Betätigungselement und das Entriegelungselement relativ
zueinander bewegbar sind, können im Rahmen des Ver- und Entriegelungsvorgangs
verschiedene Bewegungsabläufe realisiert werden, die es
ermöglichen, dass der End- und Verriegelungsmechanismus
aus denselben Bauteilen aufgebaut ist und eine komfortable Handhabung
mit automatischer Verriegelung des Steckers in der Einsteckposition
und des Deckels in der Geschlossenstellung ermöglicht.
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Vorzugsweise
weist das in dem Entriegelungsmechanismus vorgesehene Entriegelungselement
eine Entriegelungsposition auf, in welcher die Sperre, beispielsweise
der bzw. die Bügel, in einer Freigabeposition gehalten
wird, in der das Einschieben des Steckers ohne Betätigung
des Betätigungselements des Entriegelungsmechanismus möglich ist.
Entriegelungsposition bedeutet, dass das Entriegelungselement ohne äußere
Krafteinwirkung in der Entriegelungsposition gehalten ist, ohne
dass das Betätigungselement gehalten werden muss. Hierdurch
ist eine Zwei-Hand-Bedienung möglich, bei der mit der einen
Hand der Deckel der Steckdose offen gehalten und mit der anderen
Hand der Stecker in die Einstecköffnung der Steckdose eingesteckt
wird. Bei geöffnetem bzw. offen gehaltenem Deckel ist eine Betätigung
des Entriegelungsmechanismus zum Halten des Deckels nicht mehr notwendig.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des Entriegelungsmechanismus sind als
Betätigungselement ein Hebel und als Entriegelungselement
eine Kurventrommel vorgesehen, wobei die Kurventrommel und der Hebel
koaxial an einem Stift schwenkbar gelagert sind. Vorzugsweise weisen
der Hebel und die Kurventrommel Anschlagflächen zur Einwirkung
aufeinander auf, so dass die grundsätzlich relativ zueinander
bewegbaren Elemente aufeinander einwirken können und in
bestimmten relativen Anordnungen zueinander ein Element bei einer
Bewegung das andere Element mitbewegt.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann das Entriegelungselement, insbesondere
die vorbeschriebene Kurventrommel, eine Auflaufschräge
aufweisen, welche mit einem Führungsabschnitt der Sperre
zusammenwirkt, wobei die Auflaufschräge den Führungsabschnitt
der Sperre in Bewegungsrichtung der Sperre bewegt. Bei dieser Bewegung
wird die Sperre also zwischen ihrer Verriegelungsposition und ihrer Entriegelungsposition
verschoben.
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Um
nicht nur eine automatische Verriegelung des Steckers im eingesteckten
Zustand zu erreichen, sondern auch die Steckdose nach dem Herausziehen
des Steckers aus der Einstecköffnung automatisch zu schließen
und zu verriegeln, kann der Deckel erfindungsgemäß beispielsweise
mittels einer Schwenkfeder in Schließrichtung vorgespannt
sein. Vorzugsweise ist die Schließkraft des Deckels derart bemessen,
dass ein an dem Deckel ausgebildeter Vorsprung bei Anlage an dem
Entriegelungselement in der Verriegelungsposition dieses zunächst
in eine Freigabeposition führt, um an dem Verriegelungselement
vorbei in die Geschlossenposition zu gelangen und die Verriegelung
des Deckels zu bewirken, indem das Entriegelungselement aufgrund
seiner eigenen Federvorspannung wieder in die Verriegelungsposition
zurückgeführt wird. Die durch den Deckel aufgebrachte
Schließkraft muss daher größer sein als
die Rückstellkraft der Sperre. Da die Schließkraft des
Deckels also eine erhebliche Kraft erforderlich macht, kann zur
Reduktion der Schließgeschwindigkeit eines geöffneten
Deckels bei einem Loslassen eine Ratsche an dem Drehgelenk des Deckels
ausgebildet sein, die bewegungshemmend mit dem Steckdosengehäuse
zusammenwirkt und bei einem versehentlichen Loslassen des Deckels
in der Offenstellung zum einen ein lautes Ratschgeräusch
verursacht und zum anderen die Möglichkeit gibt, einen Finger
schnell genug wegzuziehen, so dass er nicht zwischen dem Rand der
Einstecköffnung und dem Deckel eingeklemmt wird. Sollte
der Finger dennoch eingeklemmt werden, wird aufgrund des reduzierten Schwungs,
mit welchem der Deckel schließt, die Wahrscheinlichkeit
für eine Verletzung erheblich reduziert.
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Erfindungemäß kann
der Entriegelungsmechanismus einen Mitnehmer aufweisen, welcher
bei Betätigung des Betätigungselements zum Angreifen an
dem Deckel oder dem Stecker ausgebildet ist. Hierdurch werden bei
dem Entriegeln der Deckel bzw. der in die Steckdose eingesteckte
Stecker automatisch aus ihrer Entstellung geschoben, so dass die Handhabung
erleichtert und sicherer wird. Dieser Mitnehmer kann beim Schließen
des Deckels und/oder beim Einstecken eines Steckers auch zur Betätigung
des Verriegelungsmechanismus ausgebildet sein, um eine automatische
Verriegelung zu erreichen.
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Ferner
ist erfindungsgemäß vorteilhaft, in dem Deckel
eine Deckeldichtung vorzusehen, welche mit einer die Einstecköffnung
umgebenden Wand oder einer darauf angeordneten Dichtung zusammenwirkt.
Die Wand oder die darauf angeordnete Dichtung kann an ihrer Außenseite
eine abgeschrägte Dichtfläche aufweisen. In der
Deckeldichtung ist dann eine an die Abschrägung der Dichtfläche
angepasste, ebenso abgeschrägte Dichtfläche vorgesehen,
die vorzugsweise auch Dichtlippen aufweisen kann. Bei einer besonders
vorteilhaften Ausgestaltung ist die Abschrägung derart
gewählt, dass bei der durch die Rotation um die Anlenkachse
definierte Bewegung des Deckels die Dichtfläche der Deckeldichtung,
gegebenenfalls mit den Dichtlippen, zumindest näherungsweise
tangential mit der Dichtfläche der Wand bzw. der darauf
angeordneten Dichtung in Eingriff tritt. Hierdurch wird eine hohe
Dichtwirkung auch bei einem gewissen Spiel in der Verriegelung mit
nahezu konstantem Anpressdruck über einen gewissen Öffnungsbereich
erreicht, der ein gewisses Spiel in der Deckelverschluss und der
Verrieglung zulässt. Dieser Aspekt der Erfindung kann erfindungsgemäß auch
bei Steckdosen ohne die vorbeschriebene Verriegelung des Deckels
der Steckdose eingesetzt werden, da diese Art der Deckeldichtung
die Dichtheit an der Einstecköffnung insgesamt erhöht
und geringe Toleranzen in der Schließstellung des Deckels
ausgleicht, die sowohl bei einem in Schließrichtung vorgespannten
Deckel als auch bei der zuvor beschriebenen Verriegelung, bevorzugt
natürlich auch in der Kombination, auftreten kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein separater
Kontaktträgereinsatz in die Steckdose einsetzbar, so dass
der Kontaktbereich des Kontaktträgereinsatzes in der Einstecköffnung
der Steckdose angeordnet ist. Dabei kann der Kontaktträgereinsatz
sowohl herkömmliche Strom- bzw. Spannungsversorgungsanschlüsse
als auch einen Busanschluss, beispielsweise für einen CAN-Bus,
aufweisen. Auf der der zur Verbindung mit dem Stecker vorgesehenen
Seite entgegen gesetzten Seite kann die Steckdose auch zwei Anschlussbereiche,
bspw. Steckverbindungen, aufweisen, von denen einer dem Energieversorgungs-
und analogen Schaltanschluss an ein Fahrzeugbordnetz und ein zweiter
dem Anschluss an ein Bussystem dient. Natürlich kann die
erfindungsgemäße Steckdose auch mit einem einteilig
in der Steckdose ausgebildeten, beispielsweise im Rahmen des Spritzgussverfahrens in
die Steckdose eingespritzten Kontaktträgereinsatzes realisiert
werden.
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Um
den von dem Steckdosengehäuse lösbaren Kontaktträgereinsatz
auf einfache Weise in der Steckdose festzulegen, kann der Kontaktträgereinsatz
erfindungsgemäß in die Steckdose einrastbar sein,
wozu vorzugsweise am Umfangsrand des Kontaktträgereinsatzes
Rastlaschen vorgesehen sind, die in Rastausnehmungen an der Wand
und/oder einer Innwand des die Einstecköffnung umbebenden Wandbereichs
des Steckdosengehäuses einrasten.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen
Steckdose ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle
beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden
Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in
den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
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Es
zeigen:
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1 eine
dreidimensionale Ansicht der erfindungsgemäßen
Steckdose von der Einsteckseite;
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2 eine
dreidimensionale Ansicht der Steckdose gemäß 1 von
der Montageseite;
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3 eine
Explosionsdarstellung wesentlicher Teile der Steckdose gemäß 1;
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4 eine
Aufsicht auf die Steckdose gemäß 1 in
verriegeltem Zustand mit ausgeblendeten Gehäuseteilen;
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5 eine
Aufsicht auf die Steckdose gemäß 1 in
entriegeltem Zustand mit ausgeblendeten Gehäuseteilen;
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6 den
geschlossenen Zustand der Steckdose gemäß 1 in
der Seitenansicht mit ausgeblendeten Gehäuseteilen;
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7 den
Zustand geöffneter Sperren der Steckdose gemäß 1 in
der Seitenansicht mit ausgeblendeten Gehäuseteilen;
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8 eine
dreidimensionale Ansicht des Zustands der Steckdose gemäß 7;
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9 ein
Detail des Verriegelungsmechanismus aus der Ansicht gemäß 8;
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10 den
entriegelten Zustand der Sperren in einer Freigabeposition der Steckdose
gemäß 1 in einer dreidimensionalen
Ansicht mit ausgeblendeten Gehäuseteilen;
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11 die
Offenstellung des Deckels der Steckdose gemäß 1 in
einer dreidimensionalen Ansicht mit ausgeblendeten Gehäuseteilen;
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12 das
Einführen eines Steckers in die Steckdose gemäß 1 in
einem dreidimensionalen Teil-Querschnitt;
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13 den
in der Endposition eingesteckten und verrasteten Stecker gemäß 12;
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14 das
Lösen des gemäß 13 eingesteckten
Steckers aus der Steckdose in einem dreidimensionalen Teil-Querschnitt;
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15 eine
Störstellung des Deckels bei einer Steckdose gemäß 1 in
einer dreidimensionalen Darstellung;
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16 eine
Detailzeichnung des Deckels in der Geschlossenstellung und
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17 eine
Detailzeichnung des Steckers in einer fast geschlossenen Stellung.
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In 1 ist
eine Steckdose 1 mit einem Steckdosengehäuse 2 dargestellt,
in der eine Einstecköffnung 3, in 1 durch
einen Deckel 4 abgedeckt, ausgebildet ist. Der Deckel 4 ist über
einen Spiralstift 5 an dem Steckdosengehäuse 2 ange lenkt, wobei
an dem Spiralstift 5 eine Schenkelfeder 6 für den
Deckel 4 festgelegt ist, welche den Deckel 4 in Richtung
seiner Geschlossenstellung vorspannt.
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Die
Steckdose weist ferner einen Verriegelungsmechanismus 7 auf,
der in der Darstellung der 1 durch
zwei jeweils auf einer Seite des Deckels 4 angeordnete
Schutzbügel 8 des Steckdosengehäuses 2 verdeckt
ist und später detailliert beschrieben wird. Die Schutzbügel 8 dienen
dazu, mechanische Einwirkungen auf den Verriegelungsmechanismus 7 abzufangen.
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Die
vorgeschlagene Steckdose 1 dient der elektrischen Verbindung
zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger, wobei die
Steckdose typischerweise an dem Zugfahrzeug montiert ist und ein Stecker
des elektrischen Systems des Anhängers in die Steckdose 1 eingesteckt
wird. Die dargestellte Form der Steckdose ist insbesondere für
den Einsatz an Arbeitsfahrzeugen beispielsweise in der Landwirtschaft
oder dem Bau gedacht, in der es wichtig ist, die Steckdose 1 und
insbesondere den Verriegelungsmechanismus 7 vor mechanischen
Einflüssen zu schützen, die gegebenenfalls Fehlfunktionen
hervorrufen können.
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Der
Verriegelungsmechanismus 7 dient sowohl der Verriegelung
eines in die Einstecköffnung 3 der Steckdose 1 eingesteckten
Steckers 9, der in 1 jedoch
nicht dargestellt ist. Gleichzeitig dient der Verriegelungsmechanismus 7 der
Verriegelung des Deckels 4 in der Geschlossenstellung,
wie in 1 dargestellt.
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Zur
Entriegelung ist an dem Steckdosengehäuse 2 der
Steckdose 1 ein Entriegelungsmechanismus 10 festgelegt,
von dem in 1 lediglich ein als Betätigungselement 11 ausgebildeter
Hebel dargestellt ist.
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An
den Ecken des in der Grundform quadratischen Steckdosengehäuses
sind Befestigungsöffnungen 12 zum Festschrauben
der Steckdose 1 auf einer nicht dargestellten Montagefläche
vorgesehen.
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2 zeigt
die Steckdose 1 von der Rückseite, die auf der
Montagefläche festgelegt wird. Von der die Einstecköffnung 3 aufweisenden
Vorderseite der Steckdose sind lediglich ein Schutzbügel 8 und der
Hebel 11 des Entriegelungsmechanismus 10 zu erkennen.
In das Innere der Steckdose 1 ist zwischen die Befestigungsöffnungen 12 ein
Kontaktträgereinsatz 13 aufgenommen, der einen
in 2 nicht dargestellten Kontaktaufsatz 14 aufweist,
der in der Einstecköffnung 3 des Steckdosengehäuses 2 angeordnet
ist. Zu erkennen sind dagegen rückwärtig an dem Kontaktträgereinsatz 13 ausgebildete
Steckverbindungen 15, die dem elektrischen Anschluss der Steckdose 1 an
das Bordnetz des Fahrzeugs dienen. In dem dargestellten Fall sind
eine runde Steckverbindung 15 zur Verbindung mit dem herkömmlichen Bordnetz
und eine rechteckige Steckverbindung 15 zur Verbindung
mit einem CAN-Bussystem vorgesehen.
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Der
Kontaktträgereinsatz 13 ist als in das Steckdosengehäuse 2 einführbare
Platte 16 ausgebildet, die an ihren Seitenflächen
Rastlaschen 17 aufweist, die in Rastaussparungen 18 des
Steckdosengehäuses 2 zum Festlegen des Kontaktträgereinsatzes 13 in
der Steckdose 1 einrasten. Die vorzugsweise an mehreren
Seiten von Kontaktträgereinsatz 13 und Steckdosengehäuse 2 ausgebildete
Rastverbindung ermöglicht eine einfache Montage des Kontaktträgereinsatzes 13 in
der Steckdose 1 und erlaubt im Bedarfsfall ein Lösen
dieser beiden Teile.
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3 zeigt
wesentliche Teile der Steckdose 1 in einer Explosionsdarstellung.
Insbesondere sind die bisher noch nicht im Detail beschriebenen
zu dem Verriegelungsmechanismus 7 und dem Entriegelungsmechanismus 10 gehörenden
Elemente dargestellt, die nachfolgend erläutert werden.
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Der
Verriegelungsmechanismus 7 weist als Sperre 19 zwei
Bügel bzw. Bügelarme auf, die spiegelbildlich
zueinander aufgebaut sind und die Einstecköffnung 3 des
Dosengehäuses 2 weitgehend umschließen.
An einander zugewandten Enden weisen die Bügel 19 ineinandergreifende
Scharnierlaschen 20 auf, die mittels eines Spannstiftes 21 derart an
dem Steckdosengehäuse 2 festgelegt werden, dass
die nährungsweise halbrund ausgebildeten Bügel 19 die
Einstecköffnung 3 umschließen und an
den den Scharnierlaschen 20 entgegen gesetzten Enden ausgebildete
Kanten 22 durch Drehen der Bügel 19 um
den Spannstift 21 in Richtung der Einstecköffnung 3 verschiebbar
bzw. von der Einstecköffnung 3 wegbewegbar sind.
Die Bewegung der Sperre 19 im Bereich der Kanten 22,
welche der Verriegelung des Steckers 9 bzw. des Deckels 4 dienen,
ist dabei im Wesentlichen radial zu der Einstecköffnung 3.
Um die Sperren 19 in einer Verriegelungsrichtung, d. h.
in Richtung der Einstecköffnung 3 vorzuspannen,
sind an den Bügeln 19 Druckfedern 23 angeordnet,
die sich im eingebauten Zustand an Innenflächen der Schutzbügel 8 abstoßen.
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An
dem den Scharnierlaschen 20 gegenüberliegenden
Ende der Bügel 19 ist ferner ein Führungsabschnitt 24 in
Form von Führungsstiften vorgesehen, der mit dem Entriegelungsmechanismus 10 zusammenwirkt,
um die Bügel 19 aus ihrer Verriegelungsposition
gegen die Kraft der Druckfeder 23 zu bewegen.
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Das
Entriegelungselement 10 weist dazu neben dem als Hebel
ausgebildeten Betätigungselement 11 ein relativ
dazu bewegbares Entriegelungselement 25 in Form einer Kurventrommel
auf, die gemeinsam auf einem an dem Dosengehäuse 2 gelagerten
Stift 26 drehbar und relativ zueinander bewegbar festgelegt
sind. Durch eine Schenkelfeder 27, die auch auf dem Stift 26 gelagert
ist, ist der Hebel 11 in eine Richtung, in der Darstellung
gemäß 1 die nach oben weisende Richtung,
vorgespannt. Die relativ zueinander auf dem Stift 26 frei
bewegbar gelagerten Betätigungselement 11 und
Entriegelungselement 25 weisen in 6 deutlich
erkennbare Anschlagflächen 28 auf, die in einer
bestimmten Relativlage von Betätigungselement 11 und
Entriegelungselement 25 bewirken, dass ein Bewegen des
Betätigungselementes 11 auf das Entriegelungselement 25 übertragen
wird. Dadurch bewegen sich an dem Entriegelungselement 25 ausgebildete
Auflaufschrägen 29, die mit den Führungsabschnitten
bzw. Führungsstiften 24 der Bügel 19 zusammenwirken,
und so ein Ver- und Entriegeln von Deckel 4 bzw. Stecker 9 bewirken.
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Diese
Funktion des Verriegelungsmechanismus 7 und des Entriegelungsmechanismus 10 wird nachfolgend
ausführlich beschrieben.
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Dazu
zeigen die 4 und 5 die Steckdose 1 in
der Aufsicht, wobei in 4 eine verriegelte und in 5 eine
entriegelte Position der Sperren bzw. Bügel 19 dargestellt
ist. Der Übersichtlichkeit halber ist das Steckdosengehäuse 2 in
den Darstellungen ausgeblendet.
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In 4 erkennt
man den Deckel 4 mit einem an seinem Rand ausgebildeten
Haltevorsprung 30. Die umgreifende Kante 22 der
Bügel 19 umgreift den Haltevorsprung 30 und
hält den Deckel 4 daher in seiner geschlossenen
Position verriegeklt. In dieser Position sind die Führungsstifte 24 der
Bügel 19 durch die Auflaufschräge 29 der
als Entriegelungselement dienenden Kurventrommel 25 nicht
nach außen gedrückt.
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5 zeigt
nun den entriegelten Zustand des Verriegelungsmechanismus 7,
in dem die Haltevorsprünge 30 des Deckels 4 nicht
durch die umgreifenden Kanten 22 gehalten werden. Dazu
wurden die Bügel 19 im Bereich der umgreifenden
Kanten 22 durch den Entriegelungsmechanismus 10 im
Wesentlichen radial nach außen bewegt, indem die Bügel 19 um
das durch die Scharnierlaschen 20 mit dem Spannstift 21 gebildete
Scharnier voneinander weg bewegt wurden. Diese Bewegung wurde durch Betätigung
des Hebels 11 erreicht, der die Kur ventrommel 25 derart
bewegt hat, dass die Führungsstifte 24 der Bügel 19 durch
Entlanglaufen an der Auflaufschräge 29 voneinander
weg bewegt wurden.
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Unter
Bezug auf die 6 bis 13 wird nachfolgend
der Bewegungsverlauf beim Einstecken eines Steckers 9 in
die Steckdose 1 ausgehend von einem verriegelten Deckel 4 bis
hin zu einem eingesteckten Stecker 9 beschrieben (6 bis 12), wobei 14 dann
den ersten Schritt beim Herausziehen des Steckers 9 aus
der Steckdose 1 zeigt.
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6 zeigt
den durch den Bügel 19 in seiner Geschlossenstellung
verriegelten Deckel 4 in der Seitenansicht, wobei wieder
das Steckergehäuse 2 – wie auch in den
nachfolgenden Figuren – der Übersichtlichkeit
halber ausgeblendet ist. Dazu umgreift die in dieser Darstellung
nur von hinten dargestellte Kante 22 den Haltevorsprung 30 des
Deckels 4. In dieser Stellung ist der Hebel 11 des
Entriegelungsmechanismus 10, vorgespannt durch die Schenkelfeder 27,
nach oben gedrückt, so dass die Anschlagflächen 28 des
Hebels 11 und der Kurventrommel 25 voneinander
beabstandet sind. Die Kurventrommel 25 befindet sich in
ihrer einen Endposition, in der der Führungsstift 24 des
Bügels 19 durch die Auflaufschräge 29 nicht
gegen die Kraft der Druckfeder 23 aus seiner verriegelten
Position gedrückt wird.
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Zum
Entriegeln des Deckels 4 wird der Hebel 11 gegen
die Vorspannkraft der Schenkelfeder 27, d. h. in der Darstellung
gemäß 7 nach unten, gedrückt,
so dass die Anschlagflächen 28 des Hebels 11 und
der Kurventrommel 25 aneinander anliegen. Hierdurch wird
die Kurventrommel 25 mitbewegt, so dass sich die Auflaufschräge 29 relativ
zu dem Führungsstift 24 des Bügels 19 bewegt
und den Bügel 19 dabei entgegen der Rückstellkraft
der Druckfeder 23 nach außen drückt.
Dabei gibt die umgreifende Kante 22 des Bügels 19 den
Haltevorsprung 30 des Deckels 4 frei. Letzteres
ist in der dreidimensionalen Ansicht gemäß 8 deutlich
zu erkennen, welche dem in 7 beschriebenen
Zustand entspricht.
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Wie 9 zeigt,
stößt gleichzeitig ein im Bereich eines Deckelvorsprungs 31,
der sich im Bereich der Entriegelungsvorrichtung 10 von
der Innenseite des Deckels 4 in Richtung des Steckdosengehäuses 2 erstreckt,
ausgebildeter Mitnehmer 32 der Kurventrommel 25 an
diesen Deckelvorsprung 31 an, so dass der Deckel 4 entgegen
seiner Federkraft leicht angehoben wird. Das Anheben des Deckels 4 ist auch
bei einem direkten Vergleich der 6 und 7 zu
erkennen.
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Die
den Betätigungshebel 11 nach unten drückende Öffnungsbewegung
wird nun solange fortgesetzt, bis der Führungsstift 24 des
Bügels 19 die Auflaufschräge 29 verlässt
und in einem ebenen Abschnitt 33 der Kurventrommel 25 anliegt,
der senkrecht zur Bewegungsrichtung des Führungsstiftes 24 des
Bügels 19 ausgerichtet ist. Diese Position ist
in 10 dargestellt.
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Während
der Öffnungsbewegung der Sperre 19, in denen der
Führungsstift 24 über die Auflaufschräge 29 läuft,
reicht die Federkraft der Druckfeder 23 aus, um die Kurventrommel
ohne Betätigung des Hebels 11 in ihre Ausgangsposition
zurückzudrehen und eine erneute Verriegelung des Deckels
zu bewirken, sofern bspw. das Betätigungselement 11 losgelassen
wird.
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Wenn
sich der Führungsstift 24 jedoch im Bereich des
ebenen Abschnitts 33 der Kurventrommel 25 befindet,
der senkrecht zur Bewegungsrichtung des Führungsstiftes 24 angeordnet
ist, ist die Sperre 19 in einer Freigabeposition gehalten.
Ohne äußere Krafteinwirkung verbleibt daher auch
das Entriegelungselement 25 (respektive die Kurventrommel 25)
in einer Entriegelungsposition.
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Würde
in diesem Stadium allerdings das Betätigungselement losgelassen,
solange der Deckel 4 mit dem Deckelvorsprung 31 noch
auf dem Mitnehmer 32 der Kurventrommel 25 aufliegt,
würde aufgrund der Vorspannung des Deckels 4 als äußere Krafteinwirkung
die Kurventrommel 25 zurückgedreht, und die Steckdose 1 ginge
in ihre in 6 dargestellte Geschlossenstellung über.
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Wird
der Deckel 4 jedoch geöffnet, bevor der Hebel 11 losgelassen
wird, verbleibt die Kurventrommel 25 in ihrer Entriegelungsposition,
in welcher der Bügel 19 eine Freigabeposition
einnimmt. Das Betätigungselement 11 wird durch
die Federvorspannung der Schenkelfeder 27 dann zurück
in seine freie Position geführt. Diese Stellung ist in 11 dargestellt, wobei
der Deckel 4 entgegen der Schließkraft der Schenkelfeder 6 manuell
offengehalten werden muss.
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Solange
der Deckel 4 aufgehalten wird, kann ein Stecker 9 in
die Einstecköffnung 3 der Steckdose 1 mit
den Kontakten 34 eingeschoben werden. Bei dem Einschieben
des Steckers 9 drückt dieser mit seinem Außenrand,
beispielsweise einem Bajonettring oder dergleichen Vorsprung, auf
den Mitnehmer 32 der Kurventrommel 25, wie in 12 dargestellt. Dadurch
wird die Kurventrommel 25 aus ihrer Entriegelungsposition,
in welcher der Führungsstift 24 an dem ebenen
Abschnitt 33 anliegt, weg bewegt, so dass der Führungsstift 24 entlang
der Auflaufschräge 29 zurück gleitet,
so dass sich die Sperre bzw. der Bügel 19 in Richtung
des eingesteckten Steckers 9 bewegt und diesen verriegelt.
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Dabei
umgreift die Kante 22 des Bügels 19 einen
an dem Stecker 9 ausgebildeten Haltevorsprung 35,
so dass der Stecker nun sicher verriegelt ist, wie in 13 dargestellt.
Die relative Position von Verriegelungsmechanismus 7 und
Entriegelungsmechanismus 10 entspricht dabei der Darstellung
in 6, wobei anstelle des Deckels 4 nun der
Stecker 9 durch die umgreifende Kante 22 festgehalten
wird.
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Da
die umgreifende Kante 22, wie in 13 gut
zu erkennen ist, einen Phasenanschnitt aufweist, wird bei entsprechend
hohem Zug an dem Stecker der Bügel 19 aus seiner
verriegelten Position entgegen der Spannkraft der Druckfeder 23 gedrückt,
so dass auf diese Weise die gewünschte Not- bzw. Zwangsentriegelung
stattfindet, ohne dass es zu einer Beschädigung des Verriegelungsmechanismus 7 kommt.
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14 zeigt,
wie bei einem Druck auf das Betätigungselement 11 zum
Lösen der Steckverbindung die Kurventrommel 25 mitbewegt
wird, so dass der Mitnehmer 32 gegen den unteren Rand des
Steckers drückt, wobei gleichzeitig die Sperren 19 in
der bereits beschriebenen Weise nach außen bewegt werden.
Hierdurch wird der Stecker 9 in der Steckdose 1 gelöst
und kann abgezogen werden.
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15 stellt
nun einen Fehlerfall dar, in dem der Stecker 9 aus der
Steckdose 1 herausgezogen wird, bevor die Sperren 19 ihn
verriegeln können. Ein analoger Zustand tritt auf, wenn
die Kurventrommel 25 aus ihrer Entriegelungsposition durch
eine äußere Krafteinwirkung zurückgedreht
wird. In diesem Fall kehren die Sperren 19 in ihre verriegelte
Position zurück und der Deckel 4 kann nicht in
seine Geschlossenstellung zurückkehren.
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Daher
ist vorgesehen, dass die Rückstellkraft des Deckels 4 durch
die Schenkelfeder 6 größer ist als die
Vorspannkraft der Bügel 19 durch die Druckfeder 23,
so dass der Deckel 4 die Hügel 19 zur Seite
drückt, um in die Geschlossenstellung zurückzukehren.
Dazu kann der Deckel 4 an seinem unteren Umfangsrand geschrägt
bzw. gefast sein, damit die Bügel 19 leichter
auseinandergedrückt werden können.
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Mit
Bezug auf 16 und 17 wird
nun ein weiterer, auch eigenständiger Aspekt der Erfindung
beschrieben, der auf die Ausbildung der Dichtung zwischen der Einstecköffnung 3 und
dem Deckel 4 gerichtet ist.
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Dazu
sind in den Deckel 4 eine Deckeldichtung 36 und
auf eine die Einstecköffnung 3 umgebende Innenwand 37 des
Steckdosengehäuses 2 eine Dichtung 38 aufgezogen.
Die Dichtung 38 dient sowohl der Abdichtung gegenüber
dem Deckel 4 als auch der Abdichtung gegenüber
einem eingesteckten Stecker 9, wie beispielsweise in 12 und 13 zu
erkennen.
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Das
Abdichten zwischen der Dichtung 38 und der Deckeldichtung 36 wird
nachfolgend in Bezug auf 16 und 17 näher
erläutert.
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Die
auf die Innenwand 37 aufgezogene Dichtung 38 weist
eine abgeschrägte Dichtfläche 39 auf, die
mit einer abgeschrägten Dichtfläche 40 der
Deckeldichtung 36 zusammenwirkt, wobei auf der abgeschrägten
Dichtfläche 40 der Deckeldichtung 36 zusätzlich
Dichtlippen 41 vorgesehen sein können.
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16 zeigt
einen vollständig geschlossenen Deckel 4, so dass
die Deckeldichtung 36 und die Dichtung 38 an ihren
Dichtflächen aneinander anliegen und eine Dichtwirkung
erreicht. Durch die abgeschrägten Dichtflächen
wird, wie 17 zu entnehmen, bei der Schließbewegung
des Deckels 4 eine im Wesentlichen tangentiale Annäherung
der Deckeldichtung 36 an die Dichtung 38 erreicht,
so dass auch bei nicht vollständig geschlossenem Deckel 4 eine ausreichend
hohe Dichtkraft zwischen den beiden abgeschrägten Dichtflächen 39, 40 erzeugt
wird, so dass auch hier eine zuverlässige Dichtung erreichbar ist.
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Diese
Dichtwirkung wird unabhängig davon erreicht, ob der Deckel 4 zusätzlich
durch den Verriegelungsmechanismus 7 verriegelt wird.
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16 und 17 zeigen
eine weitere erfindungsgemäße Eigenschaft der
Steckdose 1, die auch unabhängig von dem Vorsehen
der beschriebenen Verriegelung vorgesehen sein kann. Im Bereich der
durch den Spiralstift 5 gebildeten Drehachse des Deckels 4 weist
dieser eine Umfangsrand mit einzelnen Ratschen 42 auf,
die auf einem Radius in Bezug auf die Drehachse 5 am Umfang
des Deckels ausgebildet sind. Aufgrund des unterschiedlichen Eingriffswinkels
der einzelnen Ratschen 42 an nicht dargestellten Vorsprüngen
der Steckdose 1, insbesondere des Steckdosengehäuses 2,
ist die Kraft der Ratschen 42 auf den Deckel 4 beim
Schließen größer als beim Öffnen.
Trotz der Bewegungshemmung in Schließrichtung, welche sich
auf den Schwung beim Schließen, nicht aber auf die Schließkraft
auswirkt, ist der Deckel daher leicht zu öffnen.
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Diese
Ratschen 42 greifen an den nicht dargestellten Vorsprüngen
des Steckdosengehäuses 2 an, wobei die Eingriffskraft
nicht stark genug ist, die Rückstellkraft der Schenkelfeder 6 zu
halten. Sie verzögert die Schießung des Deckels 4 jedoch
und nimmt der Schließbewegung den Schwung. Gleichzeitig
ertönt ein für Ratschen typische Ratsch-Geräusch.
Dies führt dazu, dass bei einem versehentlichen Loslassen
des Deckels 4 zum einen auf das Schließen des
Deckels 4 aufmerksam gemacht wird und andererseits genug
Zeit verbleibt, um den Finger von dem Deckel 4 wegzunehmen
und ein Einquetschen des Fingers zu vermeiden. Sollte der Finger dennoch
eingeklemmt werden, reduziert der verminderte Schwung beim Schließen
die Gefahr für Verletzungen.
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- 1
- Steckdose
- 2
- Steckdosengehäuse
- 3
- Einstecköffnung
- 4
- Deckel
- 5
- Spiralstift
- 6
- Schenkelfeder
- 7
- Verriegelungsmechanismus
- 8
- Schutzbügel
- 9
- Stecker
- 10
- Entriegelungsmechanismus
- 11
- Betätigungselement,
Hebel
- 12
- Befestigungsöffnungen
- 13
- Kontaktträgereinsatz
- 14
- Kontaktaufsatz
- 15
- Steckverbindung
- 16
- Platte
- 17
- Rastlaschen
- 18
- Rastausparung
- 19
- Sperre,
Bügel
- 20
- Scharnierlaschen
- 21
- Spannstift
- 22
- umgreifende
Kante
- 23
- Druckfeder
- 24
- Führungsabschnitt,
Führungsstift
- 25
- Entriegelungselement,
Kurventrommel
- 26
- Stift
- 27
- Schenkelfeder
- 28
- Anschlagfläche
- 29
- Auflaufschräge
- 30
- Haltevorsprung
- 31
- Deckelvorsprung
- 32
- Mitnehmer
- 33
- ebener
Abschnitt
- 34
- Kontakt
- 35
- Haltevorsprung
- 36
- Deckeldichtung
- 37
- Innenwand
- 38
- Dichtung
- 39
- abgeschrägte
Dichtfläche
- 40
- abgeschrägte
Dichtfläche
- 41
- Dichtlippen
- 42
- Ratsche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Norm ISO 11783-2 [0001]