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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Gehäuse, einem Deckel, einem Anschlag und mindesten einem Federelement mit zwei Federelementenden, wobei der Deckel aus einer geschlossenen Endstellung heraus um eine Rotationsachse R in eine offene Endstellung schwenkbar ist, der Anschlag die Bewegung des Deckels um die Rotationsachse R in eine Richtung begrenzt und das Federelement, welches als Blattfeder oder als Schraubenfeder ausgeführt ist, mit einer Kraft entlang einer Federwirklinie F an dem Deckel angreift
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Die vorliegende Erfindung findet vorzugsweise Verwendung bei elektrischen Steckdosen, die zum Schutz vor äußeren Einflüssen über einen Deckel verfügen.
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Gerade im Automotive-Bereich können hier entsprechende Steckverbindungen mit Hilfe dieser Erfindung so ausgeführt werden, dass diese eine möglichst komfortable Bedienung, bei maximalem Schutz vor äußeren Einflüssen wie Wasser und Staub gewährleisten.
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Aus dem Stand der Technik ist hier beispielsweise
DE 3809289 A1 anzuführen, welche eine Steckdose einer Steckverbindung für die Stromversorgung eines Kraftfahrzeuganhängers offenbart, bei der sich bei nicht eingestecktem Stecker der Deckel selbsttätig unter Wirkung einer Feder schließt. Weiter aus dem Stand der Technik bekannt ist
DE 1880788 U , demnach eine mit einem Klappdeckel versehene Abdeckplatte offenbart wird, die insbesondere eine Steckdose vor Feuchtigkeit schützt und dies über eine auf den Deckel einwirkende Schließfeder bewerkstelligt.
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Die
US 4036396 A beschreibt einen Verteilerkasten dessen Deckel mit einer Schraubenfeder verbunden ist und eine bohnenförmige Aussparung für die Rotationsachse R ausweist, um dort offensichtlich durch eine entsprechende Bedienung des Deckels ein Fixieren des Deckels ermöglicht. Hierbei ist aufgrund der bohnenförmigen Aussparung für die Rotationsachse R, der Deckel in der Rotationsachse R manuell fixierbar, was nachteilig zu einem manuellen Lösen der Fixierung des Deckes führt. Der Benutzer muss also den mithilfe der bohnenförmigen Aussparung fixierten Deckel abermals manuell so verändern, dass die Rotationsachse R des Deckels wieder frei rotierbar ist. Nachteilig hierbei erweist sich, dass es keine Möglichkeit gibt, den Deckel ohne manuellen Eingriff selbsthaltend auszuführen.
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Ebenfalls dem Stand der Technik zuzuordnen ist das Dokument
DE 1141714 A , welches eine rohrförmige Wandleuchte mit einer an der Stirnwand angebrachten, durch einen Klappdeckel verschlossenen Steckdose beschreibt. Der wesentliche Nachteil dieser Erfindung ist, dass durch die Anordnung der Schraubenfeder zwar das Zuklappen des Klappdeckels garantiert ist, eine selbsthaltende Position des Deckels ist allerdings weder vorgesehen, noch wird ein Hinweis diesbezüglich gegeben.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zeigen überwiegend den Nachteil, dass zwar ein Deckel so an ein Gehäuse angebracht wird, dass eine offene und eine geschlossene Position mithilfe eines Federelements erreicht wird, jedoch ist bei den relevanten Erfindungen aus dem Stand der Technik keine selbsthaltende offene Deckelstellung ersichtlich. Dieser stabile selbsthaltende offene Zustand des Deckels, welcher durch minimalen Kraftaufwand, wie beispielsweise einem Antippen oder Vibrationen beim Starten eines Kfz zu einem selbsttätigen Schließen des Deckels führt, ist durch den Stand der Technik nicht gelöst.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Gehäuse mit einem Deckel zu entwerfen, der eine offene und eine geschlossene Position hat und die offene Position selbstständig, also ohne zusätzliche Krafteinwirkung halten kann. Weiter sollte sich der Deckel, wenn er sich in der geöffneten Position befindet, durch eine minimale Krafteinwirkung von außen selbsttätig in die geschlossene Position zurückbewegt.
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Die gestellte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit einem Gehäuse, einem Deckel, einem Anschlag und mindesten einem Federelement mit zwei Federelementenden, wobei der Deckel aus einer geschlossenen Endstellung heraus um eine Rotationsachse R in eine offene Endstellung schwenkbar ist, der Anschlag die Bewegung des Deckels um die Rotationsachse R in eine Richtung begrenzt und das Federelement, welches als Blattfeder oder als Schraubenfeder ausgeführt ist, mit einer Kraft entlang einer Federwirklinie F an dem Deckel angreift gelöst, wobei
- a. ein Federelementende am Gehäuse und das zweite Federelementende am Deckel, exzentrisch zur Rotationsachse R ansetzt,
- b. die beiden Federelementenden in der geschlossenen Deckelstellung eine Federwirklinie F bilden, wobei die Rotationsachse R des Deckels nicht auf der Federwirklinie F liegt,
- c. der Anschlag die Bewegung des Deckels so begrenzt, dass die beiden Federelementenden in der offenen Deckelstellung eine Federwirklinie F bilden, bei der die Rotationsachse R des Deckels im Wesentlichen auf der Federwirklinie F liegt und die offene Deckelstellung ohne Fremdeinwirkung gehalten wird.
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Dies heißt also, dass der Anschlag der Vorrichtung, die Bewegung um die Rotationsachse R in eine Richtung begrenzt und das Federelement jeweils am Gehäuse und am Deckel entlang einer Federwirklinie F angreift. Das erste Federelementende ist am Gehäuse angebracht und das zweite Federelementende ist exzentrisch zur Rotationsachse R des Deckels angebracht. Beide Federelementenden bilden hierbei eine Federwirklinie F, entlang derer die Federkraft des Federelements wirkt. Die beiden Federelementenden des Federelements sind vorzugsweise als offene oder geschlossene Ösen ausgeführt und mindestens eines der beiden Federelementenden ist drehgelagert ausgeführt. Die Federwirklinie F und die Rotationsachse R liegen also bei der geschlossenen Deckelstellung nicht auf der gleichen Achse. Wird der Deckel also von seiner geschlossenen Stellung mithilfe einer Krafteinwirkung von außen in die offene Stellung gebracht, wird die Federwirklinie F irgendwann so positioniert sein, dass die Rotationsachse R des Deckels auf der Federwirklinie F liegt. Wird nun der Deckel weiterbewegt, liegt auch die Rotationsachse R des Deckels nicht mehr auf der Federwirklinie F und die Federwirkkraft des Federelements wirkt nun so auf den Deckel, dass dieser weiter in diese vorgegebene Richtung gezogen wird. Um diese Bewegung in diese vorgegebene Richtung einzugrenzen, begrenzt ein Anschlag diese Bewegung so, dass die beiden Federelementenden in der offenen Deckelstellung eine Federwirklinie F bilden, bei der die Rotationsachse R des Deckels im Wesentlichen auf der Federwirklinie F liegt. Dieser Anschlag kann vorzugsweise so ausgestaltet sein, dass er die Bewegung des Deckels um die Rotationsachse R so eingrenzt, dass entweder genau die Stellung erreicht ist, in der sich die Federwirklinie F und die Rotationsachse R auf einer Linie befinden, oder diese Position minimal überschritten wird. Diese Unterscheidung ist nötig, da beispielsweise aufgrund von Materialeigenschaften das Eigengewicht und somit die Gewichtskraft des Deckels bzw. die Kenndaten des Federelements variieren können und so dennoch ein stabiler selbsthaltender Zustand erreicht wird. Zudem sollten die Masse des Deckels bzw. die daraus resultierende Gewichtskraft auf die Federkonstante des Federelements angepasst werden.
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Sobald der Anschlagspunkt beim Öffnen des Deckels erreicht ist, bleibt dieser geöffnet und kann aus durch minimale Krafteinwirkung von außen in die geschlossene Stellung überführt werden. Diese minimale Krafteinwirkung kann beispielsweise durch ein Antippen des Deckels in Richtung der geschlossenen Deckelstellung oder auftretenden Vibrationen die je nach Anwendungsgebiet beispielsweise von Starten eines Kfz herrühren können, auf die Erfindung wirken. Wirkt nun diese minimale Kraft, wird die Position, in der im Wesentlichen die Rotationsachse R des Deckels auf der Federwirklinie F liegen, durch die Eigengewichtskraft des Deckels in die geschlossene Deckelstellung gebracht. Hierbei spielt das Federelement eine maßgebliche Rolle, da der Deckel aus der vollständig geöffneten Stellung bewegt wird und somit die Federkraft des Federelements wieder einsetzt. Diese Federkraft ist in jener Stellung, in der die Rotationsachse R und die Federwirklinie F übereinstimmen in Hinblick auf die Lageänderung des Deckels zu vernachlässigen, da diese dort genau an der Rotationsachse R angreift. Bei einer Abweichung dieser Lage in Richtung der geschlossenen Deckelstellung greift diese Kraft aber wieder an und schließt den Deckel selbstständig.
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Beim Abweichen dieser Lage in Richtung der offenen Deckelstellung ist diese Federkraft als unproblematisch zu sehen, da die hier ohnehin der Anschlag das begrenzende Element darstellt und dieser sich sehr nahe an der quasi „neutralen Stellung” in der die Rotationachse mit der Federwirklinie F übereinstimmt befindet. Der Anschlag begrenzt hier vorteilhaft die Lage der offenen Deckelstellung, welche in Verbindung mit der Federwirkung des Federelements eine stabile offene Deckelstellung darstellt, die minimal von dieser „neutralen Stellung” abweichen kann. Der Kraftaufwand welcher aufgewandt werden muss, um diese Deckelstellung wieder zu verlassen wäre in diesem Fall ebenfalls minimal und mit dem Kraftaufwand in der „neutralen Stellung” vergleichbar. Die Reihenfolge der Federelementenden und der Rotationsachse R spielt hierbei keine Rolle, vielmehr ist es wesentlich, dass sich alle drei Punkte, also die zwei Federelementenden und die Rotationsachse R auf einer gemeinsamen Achse befinden. Dadurch kann beispielsweise sowohl eine Zug-, als auch eine Druckfeder als Federelement verwendet werden. Wichtig hierbei ist, dass zwar das Federelement selbst nicht in eine Knickstellung gebracht werden kann, aber es natürlich möglich ist, das Federelement so auszuführen, dass zusätzlich zu dem Federelement ein weiteres Federelement in Kombination gebracht wird, welches eine Knickstellung besitzt. Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird hierbei nicht verändert, sondern dies würde lediglich eine zusätzliche Möglichkeit in der Kombination von verschiedenen Federelementen münden.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist zunächst der Bedienkomfort eines solchen Deckels. Grundsätzlich kann je nach Anwendungsgebiet davon ausgegangen werden, dass ein solcher Deckel dazu dient, vor widrigen Witterungsverhältnissen wie beispielsweise Schnee und Regen, aber auch Staub und Schmutz zu schützen. In einer bevorzugten Ausgestaltungsform handelt es sich bei der Steckdose um eine Kfz-Anhängersteckdose. Eine solche Steckdose ist häufig im Automotive-Bereich vorzufinden, dessen Einsetzöffnung zur Außenseite des Fahrzeugs für den Zweck des Zuführens von Energie zu einem zum Beispiel zu ziehenden Anhänger. Oft wird beim Ausstecken des entsprechenden Kabels aber vergessen, den Deckel wieder zu schließen. Dies hat natürlich zur Folge, dass der Schutz, den ein solcher Deckel bieten sollte nicht mehr gegeben ist. Andererseits hat der Anwender beim Öffnen des Deckels nur eine oder möglicherweise keine Hand frei, um ein rein selbstschließendes Deckelsystem wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, ordnungsgemäß zu bedienen. Überdies ist es nicht unüblich, dass diese Steckverbindungen die hier üblicherweise verwendet werden, über Sicherungsmechanismen wie Bajonettverschlüsse oder Schraubverschlüsse und ähnlichem verfügen, um eine sichere Funktionalität zu gewährleisten. Diese Sicherheitsmechanismen erfordern in der Handhabung teilweise die Zuhilfenahme von beiden Händen des Benutzers. Nun bietet die vorliegende Erfindung erstmals eine Möglichkeit, den Deckel in eine selbsthaltende Position zu bringen, eine beispielhafte Steckverbindung zu fixieren, ohne den Deckel halten zu müssen und wenn die beispielhafte Steckverbindung wieder gelöst wird, muss nur minimale Kraft auf den Deckel ausgeübt werden, damit dieser wieder die geschlossene Deckelposition einnimmt. Diese minimale Kraft muss aber nicht zwingend vom Benutzer aufgebracht werden, da es reicht, wenn der Kraftaufwand durch eine Vibration von beispielsweise dem Startvorgang oder Anrollvorgang eines Kfz auf den Deckel wirkt.
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Die folgenden Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutern. Die jeweiligen Querschnitte offenbaren die Federwirklinie F des flexiblen Elements sowie die Rotationsachse R des Deckels, sowie deinen geometrische Lage zueinander. Dabei zeigt:
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1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Zugblattfeder als Federelement 4, wobei 1a einen perspektivischen Querschnitt darstellt, 1b einen Querschnitt mit geschlossenem Deckel 2 und 1c einen Querschnitt mit offenem Deckel 2 darstellt.
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2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Schraubenfeder als Federelement 4, welche als Zugfeder ausgeführt ist, wobei 2a eine perspektivische Ansicht darstellt, 2b einen Querschnitt mit geschlossenem Deckel 2 und 2c einen Querschnitt mit offenem Deckel 2 darstellt.
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3 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Schraubenfeder als Federelement 4, welche als Druckfeder ausgeführt ist, wobei 3a eine perspektivische Detailansicht darstellt, 3b einen Querschnitt mit geschlossenem Deckel 2 und 3c einen Querschnitt mit offenem Deckel 2 darstellt.
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4 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Druckblattfeder als Federelement 4, wobei 4a einen perspektivischen Detailansicht darstellt, 4b einen Querschnitt mit geschlossenem Deckel 2 und 4c einen Querschnitt mit offenem Deckel 2 darstellt.
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5 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Schraubenfeder als Federelement 4, welche als Druckfeder ausgeführt ist und eine alternative Befestigung am Gehäuse 1 zeigt, wobei 5a eine perspektivische Detailansicht darstellt und 3b einen Querschnitt mit geschlossenem Deckel 2 zeigt.
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6 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Kombination von verschiedenen Federelementen 4, welche in dieser Ausführungsform beispielhaft als eine Kombination aus Druckblattfeder und Knickfeder ausgeführt ist.
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1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Zugblattfeder als Federelement 4, wobei diese Ausführungsform über geschlossene Ösen verfügt, welche an beiden Federelementenden drehbar gelagert sind. 1a zeigt perspektivisch einen Teil der Ausführungsform, welcher einen Teil des Gehäuses 1, des geschlossenen Deckels 2, den Anschlag 3, das Federelement 4 und deren geometrische Anordnung zueinander in verschiedenen Belastungszuständen darstellt. 1b stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung in geschlossener Deckelstellung in einem Querschnitt dar, wobei die geometrische Anordnung der Rotationsachse R zur Federwirklinie F bei geschlossener Deckelstellung ersichtlich ist. Die drei maßgeblichen Punkte, also die zwei Federelementenden und die Rotationsachse R weisen bei der geschlossenen Deckelstellung eine geometrische Anordnung zueinander auf, welche als Dreieck beschrieben werden kann. Wird nun wie in 1c dargestellt, der Deckel 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung von der geschlossenen Stellung in die offene Stellung gebracht, ändert sich diese geometrische Anordnung, wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt von einem Dreieck dahingehend, dass alle drei Punkte, also die beiden Federelementenden und die Rotationsachse R auf einer gemeinsamen Achse liegen. Das Ausführungsbeispiel zeigt nun in 1c einen Anschlag 3, welcher die Endstellung des offenen Deckels 2 begrenzt. Dieser Anschlag 3 ist so gewählt, dass sich die geometrische Anordnung der drei Punkte zwar im Wesentlichen auf einer Achse befindet, aber tendenziell auch durch ein Dreieck beschrieben werden kann, bei dem ein Innenwinkel fast 180° hat. In dieser Stellung hält sich der Deckel 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung selbst und wird sich, bei einer entsprechenden Anpassung der Federkonstante des Federelements 4 an die Gewichtskraft des Deckels 2 bei minimalem Krafteinwirkung wie beispielsweise Antippen oder Vibration vom Starten eines Kfz, selbsttätig von der geöffneten Stellung in die geschlossene Stellung bewegen. Die dazu benötigte Federkraft wird ab jener Deckelstellung aufgebracht, bei der jene Position unterschritten wird, bei der die drei besagten Punkte auf einer Achse liegen.
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2 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welchen sich einer Schraubenfeder als Federelement 4 bedient, wobei die beiden Federelementenden als offene Ösen ausgeführt sind. Diese Schraubenfeder ist in dieser Ausführungsform als Zugfeder ausgeführt und wird in 2a in einer perspektivischen Ansicht mit geschlossenem Deckel 2 dargestellt. 2b stellt die erfindungsgemäße Vorrichtung in geschlossener Deckelstellung in einem Querschnitt dar, wobei die geometrische Anordnung der Rotationsachse R zur Federwirklinie F bei geschlossener Deckelstellung ersichtlich ist. Die zwei Federelementenden und die Rotationsachse R zeigen auch hier eine geometrische Anordnung, die einem Dreieck nachempfunden ist. 2c zeigt die Erfindung mit geöffneten Deckel 2 und einer entsprechend der Funktion veränderten Lage der beiden Federelementenden und der Rotationsachse R zueinander. Hier wird aus der in 2b gezeigten „Dreiecksbeziehung” der drei Punkte durch die Änderung der Lage des Deckels 2 im Wesentlichen eine gemeinsame Achse, welche auch hier ein selbsttätiges Halten der offenen Deckelstellung bewirkt, beschrieben. Verantwortlich für die so definierte geometrische Beziehung der drei Punkte zueinander ist abermals der Anschlag 3, welcher die Bewegung des Deckels 2 in eine Richtung begrenzt.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welchen sich einer Schraubenfeder als Federelement 4 bedient, wobei die beiden Federelementenden als offene Ösen ausgeführt sind. Wie schon in 2, zeigt die 3 mit geschlossenem Deckel 2, dass die Rotationsachse R und die Federelementenden relativ zueinander in einem Dreieck angeordnet sind. Diese Schraubenfeder ist in dieser Ausführungsform als Druckfeder ausgeführt und wird in 3a in einer perspektivischen Detailansicht mit geschlossenem Deckel 2 dargestellt. 3b stellt wie zuvor die erfindungsgemäße Vorrichtung in geschlossener Deckelstellung in einem Querschnitt dar, wobei hier ebenfalls die Federwirklinie F und die Rotationsachse R eingezeichnet sind. Grundsätzlich sind die Darstellungen der Ausführungsform der 3 jener der 2 ähnlich, allerdings zeigt 3 eine alternative Federelementform. Diese Druckfeder zeigt, dass die absolute Lage der drei Punkte, also die Lage der Federelementenden und die Lage der Rotationsachse R keine wesentliche Rolle spielt, vielmehr spielt die relative Lage der drei Punkte zueinander eine wesentliche Rolle um das Problem eines selbsthaltender und -schließender Steckdosendeckels zu lösen. 3c zeigt die alternative Ausführungsform mit offenem Deckel 2, wobei hier die Lage der drei relevanten Punkte zueinander abermals von Bedeutung ist.
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4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche sich einer Druckblattfeder als Federelement 4 bedient. Die Federelementenden sind hier geschlossen ausgeführt. Die perspektivische Detaildarstellung von 4a zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines solchen Ausführungsbeispiels. Wie schon zuvor, wird das Ausführungsbeispiel in 4b mit geschlossenem Deckel 2 bzw. in 4c mit offenem Deckel 2 gezeigt. Wie schon aus den vorherigen Ausführungsbeispielen bekannt, zeigt auch diese Ausführungsbeispiel, dass sich die signifikanten Punkte in offener Deckelstellung im Wesentlichen auf einer Achse befinden und das Ausführungsbeispiel aus diesem Grund so agiert, dass der Deckel 2 selbsthaltend solange an seiner Position bleibt, bis eine Krafteinwirkung von außen an den Deckel 2 bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung angreift.
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5 stellt eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung da, welcher sich ebenfalls einer Schraubenfeder als Federelement 4 bedient, allerdings ist nur ein Federelementende als offene Öse ausgeführt. Das andere Federelementende ist hier beispielhaft fest am Deckel 2 integriert. Dies kann beispielsweise über eine Umspritzung oder ähnlichem passieren. 5a zeigt hierbei eine perspektivische Detaildarstellung, in welcher das am Gehäuse 1 fixierte Federelement 4 dargestellt ist. 5b zeigt hingegen den Querschnitt des gleichen Zustandes, nachdem der Deckel 2 geschlossen ist. Wie schon aus den vorhergehenden Beispielen bekannt, zeigt auch die 5, dass bei geschlossenem Deckel 2 in dieser Ausführungsform die drei signifikanten Punkte nicht auf einer Achse liegen.
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Abschließend wird mit 6 ein Ausführungsbeispiel offenbart, bei welchem das Federelement 4 eine Kombination von mehreren Federelementen 4 ist. In diesem speziellen Fall zeigt das Ausführungsbeispiel der 6, dass beispielsweise eine Druckblattfeder in Kombination mit einer Knickfeder ebenfalls als Federelement 4 verwendet werden kann. Diese Ausführungsform zeigt sehr deutlich, dass die Verwendung nicht nur auf ein einziges Federelement 4 beschränkt ist, sondern ebenfalls aus einer Kombination von verschiedenartigen Federelementen mit dem ursprünglichen Federelement 4 bestehen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Deckel
- 3
- Anschlag
- 4
- Federelement
- R
- Rotationsachse
- F
- Federwirklinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3809289 A1 [0004]
- DE 1880788 U [0004]
- US 4036396 A [0005]
- DE 1141714 A [0006]
