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Die
Erfindung betrifft eine Steckdose zum Anschließen eines Steckers im Außenbereich
eines Kraftfahrzeugs mit einem Steckdosengehäuse, in dem eine Steckeraufnahmeöffnung mit
elektrischen Kontakten zum Aufstecken eines Steckers und Herstellen
einer elektrischen Verbindung ausgebildet ist, und mit einem an
dem Steckdosengehäuse
angelenkten Deckel, der in seiner Geschlossen-Stellung die Stecker-Aufnahmeöffnung abdichtend
abschließt und
in Schließrichtung
vorgespannt ist. In der Geschlossen-Stellung wirkt eine in dem Deckel
aufgenommene Dichtung mit dem Rand der Stecker-Aufnahmeöffnung als
Dichtfläche
zusammen, so dass kein Wasser in die Stecker-Aufnahmeöffnung eintreten kann, wenn
die Steckdose nicht mit einem Stecker verbunden und die Stecker-Aufnahmeöffnung durch
den Deckel abgedeckt ist.
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Meistens
sind die an dem Steckdosengehäuse
angelenkten Deckel an einem Scharnier gelagert und mittels einer
Schenkelfeder in Schließrichtung belastet.
Deswegen ist das in Schließrichtung
wirkende Moment auf den Deckel in der Offen-Stellung größer als
in der Geschlossen-Stellung des Deckels. Die Federkraft der Schenkelfeder
muss in einer ganz oder teilweise geöffneten Stellung des Deckels
gerade so hoch sein, dass der Deckel beim Loslassen wieder schließt. Um die
Dichtheit der Steckdose zwischen dem geschlossenen Deckel und der
Wand der Stecker-Aufnahmeöffnung
zu verbessern, ist es grundsätzlich
wünschenswert,
dass die Federkraft auch in der Geschlossen-Stellung des Deckels
möglichst
hoch ist. Dies könnte
durch eine ausreichend starke Schenkelfeder erreicht werden, die
dann jedoch in der Offen-Stellung des Deckels eine so große Schließkraft entwickelt,
dass eine nicht unerhebliche Verletzungsgefahr besteht, wenn der
Deckel in der Offen-Stellung versehentlich losgelassen und ein Finger
zwischen dem Deckel und dem Steckdosengehäuse eingeklemmt wird. Um die
Verletzungsgefahr zu minimieren, ist daher bei derzeit auf dem Markt
befindlichen Steckdosen die Schließkraft des Deckels begrenzt.
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Dies
führt in
der Praxis gerade bei einem Einsatz der Steckdosen im Bereich der
Landwirtschaft oder bei Lastkraftwagen zu Problemen in der Dichtigkeit,
da Lastkraftwagen und landwirtschaftliche Geräte während ihrer Nutzung häufig stark
verschmutzen und gegebenenfalls mittels Hochdruckreinigern wieder
gereinigt werden. Dabei kann es vorkommen, dass durch die Kraft
des Wasserstrahls der Deckel aus seiner Geschlossen-Stellung gehoben
wird, so dass Feuchtigkeit in den Kontaktbereich der Steckdose eintritt,
der in einem späteren
Benutzungsfall zu Kurzschlüssen
führen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Steckdose vorzusehen, die in der
Geschlossen-Stellung des Deckels einen verbesserten Halt des Deckels
erreicht. Gemäß einem
wichtigen Anwendungsfall soll so die Abdichtung des Kontaktbereichs durch
eine erhöhte
Schließkraft
des auf der Wand der Stecker-Aufnahmeöffnung aufliegenden
Deckels verbessert werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 insbesondere dadurch gelöst, dass
an der Steckdose ein die Haltekraft des Deckels in seiner Geschlossen-Stellung
erhöhender
Zuhalte-Mechanismus vorgesehen ist. Dieser Zuhalte-Mechanismus bildet
erfindungsgemäß keine
starre Verriegelung, die vor dem Öffnen mittels eines Riegels
entriegelt werden muss, sondern eine Anordnung mit einem Halteelement,
das nur in der Geschlossen-Stellung an dem Deckel bzw. einem Verriegelungsbügel angreift
und gegen eine insbesondere einstellbare Kraft bewegbar ausgebildet
ist. Dieses Halteelement greift in der Geschlossen-Stellung des
Deckels bzw. Verriegelungsbügels
an diesem an und hält
den Deckel bzw. den den Deckel abstützenden Verriegelungsbügel mit
einer insbesondere in Schließrichtung
wirkenden zusätzlichen
Kraft geschlossen, die beim Öffnen
des Deckels überwunden
werden muss. Erfindungsgemäß spannt
diese zusätzliche
Haltekraft den Deckel jedoch in Schließrichtung nicht weiter vor.
Eine separate Entriegelung des Deckels bzw. des Verriegelungsbügels, bspw. durch
manuelles Lösen
oder Betätigen
eines Entriegelungselements, ist erfindungsgemäß nicht notwendig. Dennoch
wirkt in einer von der Geschlossen-Stellung verschiedenen Offen-Stellung
des Deckels erfindungsgemäß jedoch
keine zusätzliche Kraft
in Schließrichtung
des Deckels. Dabei muss die Geschlossen-Stellung des Deckels nicht
notwendiger Weise die Position des Deckels ein, in welcher der Deckel
mit maximaler Kraft auf einer Wand der Stecker-Aufnahmeöffnung bzw.
einer Dichtung zur Abdichtung des Kontaktbereichs aufliegt. Die
Geschlossen-Stellung des Deckels kann auch eine Stellung sein, in
der der Deckel – unabhängig von
der in Schließrichtung
wirkenden Vorspannkraft – mit
einem definierten Anpressdruck auf der Dichtung oder der Wand der
Stecker-Aufnahmeöffnung
aufliegt. Diese Stellung kann bspw. durch einen definierten Abstand der
Deckels von der Wand der Steckeraufnahmeöffnung definiert sein und dazu
dienen, den Anpressdruck auf die Dichtung definiert so einzustellen,
dass einerseits eine zuverlässige
Abdichtung erreicht wird und anderseits die auf die Dichtung einwirkende
Kraft nicht so groß ist,
dass die Dichtung im Laufe der Zeit durch die auf sie einwirkende
Kraft beschädigt
wird. Allgemein bezieht sich die Erfindung also darauf, die Haltekraft
des Deckels in einer vorher definierten Geschlossen-Stellung zu
erhöhen.
Dabei muss die Geschlossen-Stellung nicht zwangsläufig eine
Stellung sein, in welcher der Deckel mit maximaler Schließkraft auf
einer Wand der Stecker-Aufnahmeöffnung aufliegt.
Die Geschlossen-Stellung ist vielmehr eine Stellung des Deckels,
in der sich der Deckel in seiner Geschlossen-Stellung befinden soll,
auch wenn die zu schließende Öffnung in
dieser Stellung nicht vollständig
oder nicht mit maximaler Kraft geschlossen ist. In einer bevorzugten
Anwendung stellt die zusätzlich
Haltekraft ein Schließkraft
des Deckels zur Abdichtung einer Stecker-Aufnahmeöffnung dar.
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Zum
Aufbau der erfindungsgemäßen Haltekraft
weist der Zuhalte-Mechanismus vorzugsweise ein gegen eine Rückstellkraft
ausweichendes Halteelement auf, das den Deckel in seiner Geschlossen-Position
in Schließrichtung
mit einer zusätzlichen
Haltekraft beaufschlagt. Nach Überwinden
dieser Haltekraft weicht das Halteelement in einer dafür vorgesehenen
Führung
aus. Nach dem Bewegen des Deckels bzw. eines separaten Verriegelungsbügels, der
Teil des Zuhalte-Mechanismus sein kann und an dem Deckel angreift,
aus der Geschlossen-Stellung
wird keine in Schließrichtung
des Deckels wirkende Haltekraft mehr auf den Deckel ausgeübt. Dies
wird bereits nach einer Öffnung
des Deckels bzw. Verriegelungsbügels
um einen kleinen Öffnungswinkel
aus der Geschlossen-Stellung
von beispielsweise von 5 bis 10° erreicht.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Führung derart
ausgebildet ist, dass das Halteelement in der Führung im Wesentlichen senkrecht
zu der zusätzlich
wirkenden Haltekraft bewegt wird.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten und robusten Ausführungsform kann das Halteelement dazu
in der Geschlossen-Stellung des Deckels und/oder des Verriegelungsbügels in
eine Aufnahmeöffnung
eingreifen. Das in der Aufnahmeöffnung
aufgenommene Halteelement ist derart ausgebildet, dass es sich an
dem Rand bzw. der Innenwand der Aufnahmeöffnung abstützt, um die zusätzliche
Haltekraft auf den Deckel auszuüben
und die Schließkraft des
Deckels in seiner Geschlossen-Stellung zu erhöhen. Wenn jedoch in Öffnungsrichtung
eine die zusätzliche
Haltekraft überwindende
Kraft auf das Halteelement ausgeübt
wird, weicht das Halteelement in der Führung gegen seine eigene Rückstellkraft
aus. Es wird aus der Aufnahmeöffnung
herausgedrückt und
in der dafür
vorgesehenen Führung
geführt. Wenn
das Halteelement vollständig
in der Führung bzw.
Führungsöffnung aufgenommen
ist, liegt es vorzugsweise an einer die Rückstellkraft des Halteelementes
aufnehmende Wand- oder Führungsfläche an,
gegen die das Halteelement durch seine Rückstellkraft gedrückt wird.
Bei einer Bewegung des Halteelements relativ zu dieser Fläche wirkt
nur eine im Vergleich zu der zusätzlichen
Haltekraft in der Geschlossen-Stellung geringe Reibungskraft. Sofern der
Deckel oder der Verriegelungsbügel
des Deckels in einer von der Geschlossen-Stellung verschiedenen
Offen-Stellung ist, können
der Deckel bzw. Verriegelungsbügel
daher ohne nennenswerten zusätzlichen
Kraftaufwand relativ zu dem Steckdosengehäuse bewegt werden. Insbesondere
wird durch diese Reibungskraft in Schließrichtung des Deckels bzw. Verriegelungsbügels keine
Kraft aufgebracht.
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Die
zusätzliche
Haltekraft in der Geschlossen-Stellung des Deckels oder des Verriegelungsbügels lässt sich
in vorteilhafter Weise erreichen, wenn das Halteelement eine abgerundete
und/oder abgeschrägte
Fläche
zur Kraftübertragung
auf eine die zusätzliche
Haltekraft aufnehmende Fläche
aufweist. Durch eine geeignete Abschrägung bzw. Abrundung mit einem
geeigneten Krümmungsradius
wird erreicht, dass die Haltekraft vorzugsweise an einem Punkt oder
Flächenbereich
bspw. der Aufnahmeöffnung
ausgeübt
wird, so dass die Kraft und deren Richtung gut kontrollierbar sind.
Insbesondere kann die Abschrägung
oder Abrundung so ausgebildet sein, dass in der Geschlossen-Stellung
die bei der Öffnungsbewegung
ausgeübte
Kraft zum Großteil
in Richtung der die zusätzliche
Haltekraft aufnehmenden Fläche
und lediglich zu einem kleinen Anteil schräg oder insbesondere senkrecht
zu der Halterichtung wirkt. Mit dieser schräg oder senkrecht zur Haltekraft
wirkenden Kraft wird das Haltelement dann entgegen seiner Rückstellkraft
aus der Aufnahmeöffnung
heraus bewegt und gibt den Deckel bzw. den Verriegelungsbügel für eine Öffnungsbewegung
frei. Über
den Winkel zwischen der Tangentialrichtung der Abrundung bzw. der
Abschrägung
und dem Angriffspunkt an der die Haltekraft aufnehmenden Fläche, die
auch als Haltefläche
bezeichnet wird, lassen sich die Kraftverhältnisse optimal einstellen.
Durch diesen erfindungsgemäß dynamischen
Eingriffswinkel lässt sich
die zusätzliche
Haltekraft gut einstellen und so ausbilden, dass sie selektiv nur
in der gewünschten Stellung
des Deckels bzw. des Verriegelungsbügels wirkt.
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Es
hat sich herausgestellt, dass bei einer erfindungsgemäß besonders
bevorzugten Ausführungsform
das Halteelement eine Kugel ist. Diese Kugel kann bewegbar in der
Führung
bzw. Führungsöffnung aufgenommen
sein, die insbesondere eine dem Durchmesser der Kugel entsprechenden
Innendurchmesser aufweist. Dadurch ist die Kugel in der Führungsöffnung frei
bewegbar. Gemäß einer
einfach ausgebildeten Ausführungsform
kann die Führungsöffnung in
der Art einer Sackbohrung ausgebildet sein, d. h. ein offenes und
ein geschlossenes Ende aufweisen. Als die Rückstellkraft des Haltelementes
erzeugendes Element kann in die Führungsöffnung eine Feder, insbesondere
eine Spiralfeder, aufgenommen sein, die sich an dem geschlossenen Ende
der Führungsöffnung abstützt und
an dem gegenüberliegenden
Ende an die ebenso in die Führungsöffnung aufgenommene
Kugel stößt. Die
Länge der
Führungsöffnung bzw.
der Feder ist derart bemessen, dass die Feder und die daran anstoßende Kugel
in dem nicht-gespannten Zustand der Feder nicht vollständig in
die Führungsöffnung aufgenommen
wird. Unter Spannen der Feder kann die Kugel dann vollständig in
die Führungsöffnung gedrückt werden,
so dass die Feder mit ihrer Rückstellkraft
die Kugel in Richtung des offenen Endes der Führungsöffnung vorspannt. Im Zusammenbauzustand
der Steckdose bzw. des erfindungsgemäßen Zuhalte-Mechanismus stützt sich
die Kugel gegen eine das offene Ende der Führungsöffnung verschließende Wand-
bzw. Führungsfläche ab,
in der die Aufnahmeöffnung
zur teilweisen Aufnahme der Kugel bzw. allgemein des Halteelementes
ausgebildet ist. In der Geschlossen-Stellung des Deckels bzw. des
Verriegelungsbügels
tritt das Halteelement teilweise in die Aufnahmeöffnung ein und erzeugt durch
das Abstützen
an der (Innen-)Wand der Aufnahmeöffnung
die erfindungsgemäß vorgesehene
zusätzliche
Haltekraft.
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Das
Halteelement muss nicht, wie bereits angedeutet, eine Kugel sein,
sondern kann grundsätzlich
auch als anders geformtes Halteelement ausgebildet sein. Die Kugel
ist jedoch besonders vorteilhaft, weil das Halteelement in der Füh rungsöffnung nicht verkanten
kann, eine einfache Montage ohne eine Vorzugsrichtung des Halteelementes
möglich
ist und nur eine geringe Reibungskraft erzeugt wird, wenn das Halteelement
aus der Aufnahmeöffnung
in der Geschlossen-Stellung heraus bewegt ist und sich an der Wand-
bzw. Führungsfläche abstützt. Außerdem wird
durch die Kugel erreicht, dass die Haltekraft jeweils nur in einem
Punkt auf die Wand bzw. Kante der Aufnahmeöffnung ausgeübt wird,
und zwar in der Tangentialrichtung und einer zu der Tangentialrichtung
normalen Richtung.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Innendurchmesser der
Aufnahmeöffnung
kleiner als der Außendurchmesser
der Kugel. Vorzugsweise ist die Aufnahmeöffnung jedoch nur geringfügig kleiner
als der Außendurchmesser
der Kugel, d. h. bevorzugt etwa 5 bis 15% kleiner. Dies bewirkt,
dass die Tangente auf der Kugeloberfläche in der Geschlossen-Stellung
des Deckels bzw. Verriegelungsbügels
nahezu parallel zu der Wand der Aufnahmeöffnung ausgerichtet ist, so
dass eine große
Kraftkomponente in Richtung der Haltekraft gegen die Wand der Aufnahmeöffnung wirkt,
und nur eine kleine Kraftkomponente senkrecht dazu in Richtung entgegen
der Rückstellkraft
der Feder ausgeübt wird.
Dadurch wird eine besonders hohe, zusätzliche Haltekraft erzeugt
und eine nur minimale Kraftkomponente entgegen der Rückstellkraft
erreicht, so dass die Kraft beim Öffnen des Deckels bzw. Verriegelungsbügels zum Überwinden
der Haltekraft sehr groß ist.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung kann das Halteelement auch einteilig mit einem flexiblen
Element ausgebildet sein und einen vorzugsweise abgerundeten oder
abgeschrägten
Bereich zum Eingreifen in eine Aufnahmeöffnung aufweisen. Das flexible
Element kann aus Kunststoff oder als Federblatt ausgebildet sein.
In dieser Ausführungsform
bestehen Halteelemente und Feder zur Erzeugung der Rückstellkraft
also vorzugsweise aus einem Material, wobei in der Steckdose, dem
Zuhalte-Mechanismus bzw. dem Deckel oder dem Ver rieglungsbügel selbst
ein ausreichender Rückstellraum ausgebildet
ist, um das flexible Element mit den daran einteilig ausgebildeten
oder festgelegten Halteelement aus seiner in einer Aufnahmeöffnung befindlichen
Stellung in eine Position zu bewegen, in welcher die Öffnungsbewegung
des Deckels bzw- Verriegelungsbügels freigegeben
wird.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das Halteelement mit seinem die Rückstellkraft bewirkenden Element
in dem Dosengehäuse
gelagert. Dort ist in der Regel genügend Bauraum vorhanden, um
das Halteelement und beispielsweise eine Feder zur Erzeugung der
Rückstellkraft
in der Führungsöffnung der
Führung
aufzunehmen. Die Erfindung ist jedoch ausdrücklich nicht auf eine derartige
Ausführungsform
beschränkt,
sondern umfasst auch Ausführungsformen,
in denen das Haltelement beispielsweise in dem Deckel selbst oder dem
Verriegelungsbügel
aufgenommen ist.
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Bei
einem in dem Dosengehäuse
gelagerten Halteelement kann die Aufnahmeöffnung erfindungsgemäß in dem
Deckel selbst ausgebildet sein. Hierdurch wird eine direkte Krafteinwirkung
des Halteelements auf den Deckel und damit eine zuverlässige Schließwirkung
erreicht.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann die Aufnahmeöffnung
auch in einem Verriegelungsbügel
ausgebildet sein, der vorzugsweise schwenkbar an dem Dosengehäuse angelenkt
ist und über den
Deckel in seiner Geschlossen-Stellung
klappbar ist. In dieser Stellung greift das Halteelement in die Aufnahmeöffnung des
Verriegelungsbügels
ein, der dann den Deckel sichert.
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Wie
bereits erwähnt,
kann in einer anderen Ausführungsform
das Halteelement in dem Deckel oder dem Verriegelungsbügel bewegbar
gegen eine Rückstellkraft
geführt
und eine Aufnahmeöffnung beispielsweise
in dem Dosengehäuse
ausgebildet sein. Die übrigen
Merkmale des Zuhalte-Mechanismus und/oder der Steckdose können entsprechend auch
in dieser Ausführungsform
realisiert werden.
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Eine
einfache Handhabung des Verriegelungsbügels und eine sichere Schließwirkung
lassen sich erreichen, wenn der Verriegelungsbügel an einer in Bezug auf die
Stecker-Aufnahmeöffnung
gegenüberliegende
Seite des Steckdosengehäuses
angelenkt ist als der Deckel. Deckel und Verriegelungsbügel klappen
in dieser Ausführungsform
also aufeinander zu, wobei der Deckel in Schließrichtung vorgespannt ist und
der Verriegelungsbügel
gemäß einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung anschließend manuell betätigt werden
muss. Zum Öffnen
des Deckels aus der Geschlossen-Stellung kann der Verriegelungsbügel zunächst manuell
gegen die zusätzliche
Haltekraft des Zuhalte-Mechanismus geöffnet werden. Allerdings ist
es auch möglich,
den Verriegelungsbügel
durch Hochziehen des Deckels mit entsprechender Kraft mit zu lösen.
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Erfindungsgemäß weist
der Verriegelungsbügel
mindestens einen, vorzugsweise aber zwei über den Rand des Deckels schwenkbare
Arme auf, welche in der Geschlossen-Stellung des Deckels und des
Verriegelungsbügels
auf einer Andrückfläche des
Deckels aufliegen, um die zusätzliche
Haltekraft auf den Deckel auszuüben.
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Die
Kontakt- bzw. Andrückfläche zwischen dem
Arm bzw. den Armen des Verriegelungsbügels und der Steckdose kann
in Richtung quer zu der Schwenkachse des Deckels und des Verriegelungsbügels mittig
in Bezug auf die Stecker-Aufnahmeöffnung ausgebildet sein. Hierdurch
wird ein gleichmäßiger Anpressdruck
erreicht, der gegebenenfalls durch Langlöcher in der Deckellagerung
und die Deckelfeder zum Vorspannen des Deckels in Schließrichtung
einstellbar sind.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen
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
erfindungsgemäße Steckdose
in dreidimensionaler Ansicht mit einem einen Verriegelungsbügel aufweisenden
erfindungsgemäßen Zuhalte-Mechanismus
in der Geschlossen-Stellung des Deckels und des Verriegelungsbügels;
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2 die
Steckdose gemäß 1 mit
geöffnetem
Verriegelungsbügel;
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3 die
Steckdose gemäß 1 mit
geöffnetem
Deckel und geöffnetem
Verriegelungsbügel;
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4 die
Steckdose gemäß 1 mit
eingestecktem Stecker;
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5 die
Steckdose gemäß 1 mit
durch den Verriegelungsbügel
gesicherten Stecker;
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6 die
Steckdose gemäß 1 in
einer Explosionsdarstellung;
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7 eine
Teilschnittzeichnung der Steckdose gemäß 1 im Bereich
des Zuhalte-Mechanismus bei geschlossenem Deckel und geschlossenem
Verriegelungsbügel;
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8 eine
Teilschnittzeichnung gemäß 1 im
Bereich des Zuhalte-Mechanismus
bei eingestecktem Stecker und geschlossenem Verriegelungsbügel;
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9 eine
Teilschnittzeichnung der Steckdose gemäß 1 bei teilweise
geöffnetem
Verriegelungsbügel;
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10 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Steckdose
mit einem unmittelbar auf den Deckel einwirkenden Zuhalte-Mechanismus in der
Geschlossen-Stellung des Deckels;
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11 die
Steckdose gemäß 10 in
der Offen-Stellung des Deckels;
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12 eine
dritte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Steckdose
mit einem unmittelbar auf den Deckel einwirkenden Zuhalte-Mechanismus in der
Geschlossen-Stellung des Deckels;
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13 die
Steckdose gemäß 12 in
der Offen-Stellung des Deckels;
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14 eine
Prinzipskizze des Zuhalte-Mechanismus in der Offen-Stellung;
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15 eine
Prinzipskizze des Zuhalte-Mechanismus während des Schließvorgangs
in einer ersten Position;
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16 eine
Prinzipskizze des Zuhalte-Mechanismus während des Schließvorgangs
in einer zweiten Position;
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17 eine
Prinzipskizze des Zuhalte-Mechanismus in der Geschlossen-Stellung;
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18 die
Steckdose gemäß 1 in
einer dreidimensionalen Seitenansicht und
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19 die
Steckdose in der Ansicht gemäß 18 in
einer Schnittdarstellung.
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Die
in 1 dargestellte Steckdose 1 dient dem
Anschließen
eines Steckers 2, der in 4 dargestellt
ist. Die Steckdose 1 ist typischerweise im Außenbereich
eines Fahrzeugs angebracht und verwendet, um Anhänger oder sonstige elektrische
Verbraucher an den Stromkreis des Kraftfahrzeugs anzuschließen. Dazu
kann die Steckdose 1 mittels nicht dargestellter Schrauben
durch die Befestigungsöffnungen 3 an
dem Kraftfahrzeug angeschraubt sein.
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Die
vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für den Einsatz bei Zugfahrzeugen,
die im Bereich der Landwirtschaft oder der Baumaschinen eingesetzt
werden, und an die einen eigenen Stromkreis aufweisende Anhänger oder
sonstige Maschinen angeschlossen werden können. Zur elektrischen Versorgung
der Anhänger
bzw. Maschinen sind diese mit einem Stecker 2 ausgestattet,
die in die Steckdose 1 eingesteckt werden kann.
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In 1 ist
die Steckdose 1 in einem Zustand gezeigt, in welcher kein
Stecker 2 in die Steckdose 1 eingesteckt ist.
Eine zum Einstecken des Steckers 2 vorgesehene Stecker-Aufnahmeöffnung 4, wie
sie in 3 dargestellt ist, ist in 1 mit einem an
dem Steckdosengehäuse 5 angelenkten
Deckel 6 abdichtend abgeschlossen. Der Deckel 6 ist
in Schließrichtung
vorgespannt und durch einen Zuhalte-Mechanismus 7 zusätzlich gesichert,
der die Halte- bzw. Schließkraft
des Deckels 6 in seiner Geschlossen-Stellung erhöht. Dazu
weist der Zuhalte-Mechanismus 7 einen Verriegelungsbügel 8 mit zwei
je einen Rand des Deckels 6 übergreifenden Armen 9 auf,
die in der Geschlossen-Stellung des Deckels 6 und des Verriegelungsbügels 7 auf
einer Andrückfläche 10 des
De ckels 7 aufliegen, um die erfindungsgemäß vorgesehene
zusätzliche
Haltekraft auf den Deckel 6 auszuüben.
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Der
Verriegelungsbügel 8 ist ähnlich wie
der Deckel 6 an dem Steckdosengehäuse 5 angelenkt, wobei
die Schwenkachsen des Deckels 6 und des Verriegelungsbügels 8 beabstandet
voneinander parallel ausgerichtet sind, so dass die Schwenkrichtung des
Deckels 6 und des Verriegelungsbügels 8 in parallelen
Ebenen zueinander liegen.
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Der
Deckel 6 ist, wie 2 gut erkennen lässt, über einen
einteilig mit dem Steckdosengehäuse 5 verbundenen
Deckelhalter 11 und der Verriegelungsbügel 8 über einen
einteilig mit dem Steckdosengehäuse 5 verbundenen
Bügelhalter 12 an
der Steckdose 1 angelenkt. Deckelhalter 11 und
Bügelhalter 12 finden
sich auf jeweils gegenüberliegenden Seiten
der Stecker-Aufnahmeöffnung 4 und
sind derart angeordnet, dass die Schwenkachsen für den Deckel 6 und
dem Verriegelungsbügel 8 in
der beschriebenen Weise parallel angeordnet sind. Dadurch werden
der Deckel 6 und der Verriegelungsbügel 8 von verschiedenen
Seiten über
die Stecker-Aufnahmeöffnung 4 geklappt.
In 2 findet sich der in Schließrichtung vorgespannte Deckel 6 auf
der Stecker-Aufnahmeöffnung 4.
Der Verriegelungsbügel 8 mit
den beiden Armen 9 ist dagegen in einer Offen-Stellung dargestellt.
Da der Verriegelungsbügel 8 weder
in Richtung seiner Offen-Stellung noch in Richtung seiner Geschlossen-Stellung
vorgespannt ist, verbleibt der Verriegelungsbügel 8 nach dem Öffnen in
der in 2 dargestellten Position.
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Die
an ihrer dem Deckel 6 zugewandten Seite gerade bzw. plan
ausgebildeten Arme 9 des Verriegelungsbügels 8 kommen in der
Geschlossen-Stellung von Deckel 6 und Verriegelungsbügel 8 auf
abgerundeten Andrückflächen 10 des
Deckels 6 zum Liegen, wobei die Andrückflächen 10 in einer Richtung
quer zu den Schwenkachsen von Deckel 6 und Verriegelungsbügel 8 in
der Mitte der Stecker-Aufnahmeöffnung 4 angeordnet
sind, so dass die Arme 9 in der Geschlossen-Stellung des
Verriegelungsbügels
in der Mitte des Deckels 6 einen gleichmäßigen Anpressdruck
ausüben
und eine zuverlässige
Dichtwirkung erreichen.
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Wenn
der Verriegelungsbügel 8,
wie in 2 dargestellt, geöffnet ist, kann der Deckel
entgegen seiner durch eine Deckelfeder 13 ausgeübten Vorspannkraft
geöffnet
werden, wie 3 zeigt. Dadurch wird die Stecker-Aufnahmeöffnung 4 mit
den darin angeordneten Kontakten 14 zum Aufstecken des
Steckers 2 freigegeben. Um die Stecker-Aufnahmeöffnung 4 in
der Geschlossen-Stellung des Deckels 6 abzudichten, ist
in dem Deckel 6 eine Ringdichtung 15 angeordnet,
die mit der stirnseitigen Wand der Stecker-Aufnahmeöffnung 4 als
Dichtfläche
in der Geschlossen-Stellung des Deckels 6 zusammenwirkt.
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In 4 ist
schematisch ein auf die Steckdose 1 aufgesteckter Stecker 2 dargestellt,
der an einer den Andrückflächen 10 des
Deckels 6 entsprechenden Position einen flanschartigen
Vorsprung 16 aufweist. Dadurch ist es möglich, den Verriegelungsbügel 8 wieder
in Richtung der Stecker-Aufnahmeöffnung
zu klappen derart, dass die Arme 9 auf den flanschartigen
Vorsprung 16 aufliegen und auch den Stecker 2 in
seinem in die Steckdose 1 eingesteckten Zustand mit einer
zusätzlichen
Haltekraft beaufschlagen. Dies ist in 5 dargestellt.
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In
der nachfolgenden 6 sind die Steckdose 1 mit
dem Deckel 2 und dem Zuhalte-Mechanismus 7 in
einer Explosionszeichnung gezeigt, welche den Aufbau und die Funktionsweise
des erfindungsgemäße Zuhalte-Mechanismus 7 näher erläutert.
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Der
Deckel 2 der Steckdose 1 wird mittels eines Spiralspannstiftes 17 an
dem Deckelhalter 11 festgelegt, wobei der Spiralspannstift
zusätzlich
eine Deckelfeder 13, die als Schenkelfeder ausgebildet ist,
aufnimmt, um den Deckel 6 in Richtung seiner Geschlossen-Stellung
vorzuspannen. Damit liegt der Deckel 6 auf der stirnseitigen
Wand der Stecker-Aufnahmeöffnung 4 auf,
wenn kein Stecker 2 in die Steckdose 1 eingesteckt
ist. Hierdurch werden die in der Stecker-Aufnahmeöffnung 4 befindlichen
Kontakte 14 vor dem Eintritt von Feuchtigkeit geschützt, da die
in dem Deckel 6 angeordnete Ringdichtung 15 auf
der Stirnseite der Stecker-Aufnahmeöffnung 4 aufliegt.
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Allerdings
kann die Vorspannung der Deckelfeder 13 nur so groß sein,
dass keine ernsthaften Verletzungen (Quetschungen) auftreten, wenn
der Deckel 4 aus seiner Offen-Stellung versehentlich losgelassen
wird und ein Finger zwischen dem Deckel 6 und der stirnseitigen
Wand der Stecker-Aufnahmeöffnung 4 eingequetscht
wird. Die unter dieser Bedingung erreichbare Schließkraft reicht
jedoch in der Regel nicht aus, um den Deckel 6 zuverlässig in
seiner Geschlossen-Stellung zu halten, wenn das Zugfahrzeug beispielsweise
mit einem Druckwasserstrahl gereinigt wird. Hierbei kommt es regelmäßig vor, dass
der Deckel 6 leicht abgehoben wird, so dass Feuchtigkeit
in die Stecker-Aufnahmeöffnung 4 eintritt.
Dies kann bei späterem
Gebrauch zu Kurzschlüssen
führen.
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Um
den Deckel 6 in seiner Geschlossen-Stellung mit einer zusätzlichen
Haltekraft zu beaufschlagen, ist erfindungsgemäß der zusätzliche Zuhalte-Mechanismus 7 vorgesehen,
der in dieser Ausführungsform
einen Verriegelungsbügel 8 aufweist,
welcher mittels zweier Spiralspannstifte 17 an dem Bügelhalter 12 angelenkt
ist. Ferner weist der Zuhalte-Mechanismus 7 eine Führung 18 mit
zwei axial auf einander gegenüberliegenden
Seiten der Führung 18 angeordneten
Führungsöffnungen 19 auf,
deren Achsen vorzugsweise parallel zu den durch die Spiralspannstifte 17 in
dem Bügelhalter 12 definierten
Schwenkachse des Verriegelungsbügels 8 verlaufen.
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In
die in der Art eines Sackloches ausgebildete Führungsöffnung 19 werden jeweils
eine Druckfeder 20 und eine Kugel 21 aufgenommen
derart, dass die als Halteelement dienende Kugel 21 gegen eine
Rückstellkraft
der Druckfeder 20 in die Führungsöffnung 19 eingedrückt werden
kann. Im montierten Zustand des Verriegelungsbügels 8 werden die
Kugeln 21 gegen die Rückstellkraft
der Druckfedern 20 in den Führungsöffnung 19 gehalten,
da die Kugeln 21 sich an einer Wand- bzw. Führungsfläche 22 des
Verriegelungsbügels 8 abstützen. In
der Geschlossen-Stellung des Verriegelungsbügels 8 befinden sich
in der Wandfläche 22 vorgesehene
Aufnahmeöffnungen 23 vor
jeder der Führungsöffnungen 19 und
erlauben ein teilweises Austreten der Kugeln 21 aus den
Führungsöffnungen 19 in
die Aufnahmeöffnungen 23.
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Die
Führungsöffnungen 19 und
die Aufnahmeöffnungen 23 sind
dazu in der Geschlossen-Stellung des Verriegelungsbügels 8 und
damit auch des Deckels 6 koaxial angeordnet, wobei der
Durchmesser der Aufnahmeöffnungen 23 kleiner
ist als der Durchmesser der Führungsöffnungen 19,
so dass die Kugeln 21 nicht vollständig aus der Führungsöffnung 19 austreten
können.
Gleichwohl wirken die Kugeln mit der Innenwand bzw. Kante der Aufnahmeöffnungen 23 zusammen,
so dass in der Geschlossen-Stellung des Verriegelungsbügels 8 eine
zusätzliche
Haltekraft auf den Verriegelungsbügel 8 bzw. Deckel 6 ausgeübt wird,
indem die Arme 9 auf den Andrückflächen 10 des Deckels 6 aufliegen
und die in dem Deckel 6 angeordnete Ringdichtung dabei
auf die stirnseitige Wand der Stecker-Aufnahmeöffnung drücken.
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Dies
ist in den 7 bis 9 noch einmal verdeutlicht. 7 zeigt
den Verriegelungsbügel 8 in seiner
Geschlossen-Stellung, in welcher dessen Arme 9 auf der
Andrückfläche 10 des
Deckels 6 aufliegen. In die Führung 18 des Steckdosengehäuses 5 mit
den beiden Führungsöffnungen 19 sind
jeweils die Druckfeder 20 und die als Halteelement dienende Kugel 21 aufgenommen,
wobei jede Druckfeder 20 unter Erzeugung einer Rückstellkraft
zusammengedrückt
sind, wenn die Kugel 21 vollständig in der Führungsöffnung 19 aufgenommen
ist.
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Diese
Rückstellkraft
der Druckfedern 20 bewirkt, dass die Kugeln in der Geschlossen-Stellung des
Verriegelungsbügels 8 teilweise
in die vor der Führungsöffnung 19 positionierten
Aufnahmeöffnungen 23 in
der Wand- bzw. Führungsfläche 22 eintreten,
so dass zum Öffnen
des Verriegelungsbügels 8 eine
zusätzliche
Kraft erzeugt werden muss, welche die Kugel 21 vollständig in
die Führungsöffnung 19 zurückdrückt. Hierdurch
wird eine zusätzliche
Haltekraft auf den Deckel 6 ausgeübt, ohne dass dieser mit einer
starren Verriegelung verriegelt wäre, die im Fall einer zu großen Kraftanwendung
abbrechen und zu Beschädigungen
an der Steckdose 1 bzw. dem zusätzlichen Zuhalte-Mechanismus 7 führen würde.
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Sofern
die auf den Verriegelungsbügel 8 aufgewandte
Kraft zu groß wird,
wird die zusätzliche Haltekraft
auf den Verriegelungsbügel 8 überwunden und
der Verriegelungsbügel 8 öffnet in
gleicher Weise, wie dies bei einem vorgesehenen Öffnen des Verriegelungsbügels 8 durch
Zug an den Zugflächen 24 des
Verriegelungsbügels 8 erfolgt,
die an den Armen 9 des Verriegelungsbügels 8 insbesondere
seitlich nach außen
vorstehend ausgebildet sind.
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Eine
entsprechende Situation im Hinblick auf den Zuhalte-Mechanismus 7 ergibt
sich, wenn der Stecker 2 in die Steckdose eingesteckt ist
und der Verriegelungsbügel 8 sich
in seiner Geschlossen-Stellung befindet. Dies ist in 8 verdeutlicht.
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9 zeigt
den Verriegelungsbügel 8 in
einer teilweisen Offen-Stellung, in der die Arme 9 des Verriegelungsbügels 8 von
den Andrückflächen 10 des
Deckels 6 ein Stück
weit abgehoben sind. In dieser Stellung des Verriegelungsbügels 8 sind
die Kugeln 21 entgegen der Rückstellkraft der Druckfedern 20 durch
die Wandfläche 22 des
Verriegelungsbügels 8 in
die Führungsöffnung 19 eingedrückt, so
dass der Verriegelungsbügel 8 bis
auf eine geringe Reibungskraft der Kugeln 21 an der Wandfläche 22 frei
bewegt werden kann. Eine nennenswerte zusätzliche Haltekraft wird auf
den Verriegelungsbügel 8 ausgeübt wird
und insbesondere wirkt kein Rückstellkraft
auf den Verriegelungsbügel 8 in
Richtung seiner Geschlossen-Stellung ein.
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In
den 10 und 11 bzw. 12 und 13 ist
eine weitere Ausführungsform
des Zuhalte-Mechanismus 25 dargestellt, die direkt auf
einen Deckel 26, 30 einer nicht dargestellten
Steckdose einwirkt. Die Steckdose ist entsprechend der zuvor beschriebenen
Steckdose 1 aufgebaut ist, jedoch mit der Ausnahme, dass
die Führung 18 unmittelbar
benachbart zu dem Deckelhalter 11 ausgebildet ist, in dem
der Deckel 26 gelagert ist. Diese ebenfalls nicht dargestellte
Führung
ist derart ausgebildet, dass die Führungsöffnung die in 10 und 11 dargestellten
Kugel 21 und Druckfeder 20 jeweils beidseitig des
Deckels führt.
Die Aufnahmeöffnung 27,
in welche die Kugel 21 in der Geschlossen-Stellung des Deckels 26 eintritt,
ist jeweils in einer Wandfläche 28 des
Deckels 26 ausgebildet, an der sich die Kugel 21 abstützt, wenn
sie vollständig
in die Führungsöffnung eingedrückt ist. 10 zeigt
entsprechend den Deckel 26 in der Geschlossen-Stellung, während 11 einen
teilweise geöffneten
Deckel 26 zeigt.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in den 12 und 13 gezeigt. In
dieser sind die als Halteelement dienende Kugel 21 und
die Druckfeder 20 durch ein flexibles Element 28 ersetzt,
das an dem Steckdosengehäuse
festgelegt ist und ein halbkreisförmig gebogenes Halteelement 29 aufweist,
das in der Geschlossen-Stellung des Deckels 30 in eine
in dem Deckel 30 entsprechend der Form des Halteelementes 29 ausgebildete Aufnahmeöffnung 31 eingreift,
wenn der Deckel 30 in seiner Geschlossen-Stellung ist.
Beim Öffnen
des Deckels 30 wird das Halteelement 29 des flexiblen Elementes 28 aus
der Aufnahmeöffnung 31 hinausgedrückt, wozu
in der Steckdose ein entsprechender Aufnahmeraum vorgesehen ist.
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Bei
den vorbeschriebenen Ausführungsformen
gemäß 10 und 11 bzw. 12 und 13 wurde
also auf den zusätzlichen
Verriegelungsbügel 8 der
ersten Ausführungsform
verzichtet, so dass der Zuhalte-Mechanismus 25 jeweils
unmittelbar an dem Deckel 26, 30 angreift.
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Es
versteht sich, dass bei dem selben Funktionsprinzip auch andere
Ausbildungen des gegen eine Rückstellkraft
ausweichenden Haltelements möglich
sind.
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Die
bevorzugte Kinematik des Zuhalte-Mechanismus 7, 25 wird
nachfolgend anhand der schematischen Skizzen der 14 bis 17 beschrieben,
wobei auf eine Kugel 21 als Halteelement Bezug genommen
wird. Mit anders geformten, beispielsweise abgerundeten oder abgeschrägten Halteelementen 29 lässt sich
jedoch dieselbe Funktion erreichen.
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In 14 ist
eine Führung 18 für die mit
einer Rückstellkraft
Fb durch die Druckfeder 20 beaufschlagte Kugel 21 dargestellt,
die als erfindungsgemäßes Halteelement
dient. Mit Fr ist die Reaktionskraft auf die Rückstellkraft Fb dargestellt,
die gemäß der in 14 dargestellten
Stellung durch die Wandfläche 22 aufgenommen
wird, die entweder Teil des Verriegelungsbügels 8 oder des Deckels 26 ist.
Dies entspricht einer geöffneten
Position des Deckels 26 bzw. Verriegelungsbügels 8.
In dem eingezeichneten Koordinatensystem ist die Achse P parallel
zur Drehachse des Deckels 26 bzw. des Verriegelungsbügels 8 ausgebildet
und die Achse S senkrecht dazu.
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Gemäß 14 ist
die Kugel 21 vollständig
in die Führungsöffnung 19 aufgenommen.
Die Reaktionskraft Fr ist dann der Rückstellkraft Fb entgegengerichtet,
wobei die Kräfte
Fr und Fb jeweils parallel zu der Achse P ausgerichtet sind.
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Sobald
die Kugel 21, wie in 15 dargestellt,
beginnt, in die Aufnahmeöffnung 23 einzutreten,
ist die Reaktionskraft Fr in Normalenrichtung zu der Tangente der
Kugel 21 im Berührungspunkt
der Kugel 21 mit der Wand- bzw. Führungsfläche 22 (Kante der
Aufnahmeöffnung 23)
ausgerichtet. Dadurch entsteht ein Eingriffswinkel θ zwischen
der Rückstellkraft
Fr und der Achse P, so dass die Reaktionskraft Fr eine Kraftkomponente
Fa in Richtung der senkrecht auf der Drehachse P stehenden Achse S
aufweist, welche eine zusätzliche
Haltekraft beim Öffnen
des Deckels ausübt.
Diese zusätzliche
Komponente Fa ist in der in 15 dargestellten
Stellung der Kugel 21 noch vergleichsweise klein, da die
Kugel nur minimal in die Aufnahmeöffnung 23 aufgenommen
ist. Die Kraftkomponente Fa vergrößert sich, wenn die Aufnahmeöffnung 23 mit
der Führungsöffnung 19 im
Wesentlichen parallel ausgerichtet ist, wie 16 veranschaulicht.
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Bei
einer vollständig
parallelen Ausrichtung der Aufnahmeöffnung 23 und der
Führungsöffnung 19,
die einer Geschlossen-Stellung des Deckels 26 bzw. des
Verriegelungsbügels 8 entspricht,
tritt die Kugel 21 weitest möglich in die Aufnahmeöffnung 23 ein,
die einen gegenüber
dem Außendurchmesser der
Kugel 21 verringerten Innendurchmesser aufweist. In diesem
Fall nimmt die Kraftkomponente Fa in Richtung der Achse S erheblich
zu, obwohl die Rückstellkraft
Fb der Feder durch das Ausweichen der Kugel 21 nachlässt. Es
wird eine besonders hohe zusätzliche
Haltekraft auf den Deckel erzeugt.
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Es
muss eine sehr hohe Reaktionskraft Fr auf den Deckel aufgewendet
werden, um eine die Rückstellkraft
Fb überwindende
Kraftkomponente in Richtung der Achse P zu erzeugen. Hierdurch wird die
sehr hohe zusätzliche
Haltekraft in der Geschlossen-Stellung des Deckels bzw. des Verriegelungsbügels erreicht,
ohne dass in der Offen-Stellung des Deckels bzw. des Verriegelungsbügels eine
zusätzliche
Rückstellkraft
auf den Deckel ausgeübt
wird.
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Die
erfindungsgemäße zusätzliche
Haltekraft tritt also selektiv nur im Zustand eines geschlossenen
Deckels bzw. Verriegelungsbügels
auf, so dass die Verletzungsgefahr durch ein unbeabsichtigtes Schließen des
Deckels bzw. des Ver riegelungsbügels
minimiert wird und gleichzeitig eine besonders hohe Schließkraft des
Deckels gewährleistet wird,
die einen Feuchtigkeitseintritt in die Stecker-Aufnahmeöffnung 4 verhindert.
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18 zeigt
das Zusammenwirken des Armes 9 des Verriegelungsbügels 8 der
ersten Ausführungsform
mit der rund ausgebildeten Andrückfläche 10 des
Deckels 4, wodurch, wie der Schnittzeichnung gemäß 19 zu
entnehmen ist, eine besonders gleichmäßige Presskraft auf die Ringdichtung 15 des Deckels
ausgeübt
wird, die auf der stirnseitigen Wand der Stecker-Aufnahmeöffnung 4 aufliegt.
Auf diese stirnseitige Wand kann eine zusätzliche Dichtung 32 aufgebracht
sein.
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- 1
- Steckdose
- 2
- Stecker
- 3
- Befestigungsöffnung
- 4
- Stecker-Aufnahmeöffnung
- 5
- Steckdosengehäuse
- 6
- Deckel
- 7
- Zuhalte-Mechanismus
- 8
- Verriegelungsbügel
- 9
- Arm
- 10
- Andrückfläche
- 11
- Deckelhalter
- 12
- Bügelhalter
- 13
- Deckelfeder
- 14
- Kontakte
- 15
- Ringdichtung
- 16
- flanschartiger
Vorsprung
- 17
- Spiralspannstift
- 18
- Führung
- 19
- Führungsöffnung
- 20
- Druckfeder
- 21
- Kugel,
Halteelement
- 22
- Wand-
bzw. Führungsfläche
- 23
- Aufnahmeöffnung
- 24
- Zugfläche
- 25
- Zuhalte-Mechanismus
- 26
- Deckel
- 27
- Aufnahmeöffnung
- 28
- flexibles
Element
- 29
- Halteelement
- 30
- Deckel
- 31
- Aufnahmeöffnung
- 32
- Dichtung