DE3151560A1

DE3151560A1 - Anordnung zum selbsttaetigen verbinden eines einem fahrzeug zugeordneten und eines stationaeren kupplungsteils fuer eine elektrische anschlussleitung, sowie steckkupplung hierfuer

Info

Publication number: DE3151560A1
Application number: DE19813151560
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Loewenhoff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1981-12-28
Publication date: 1983-09-15

Description

Anordnung zum selbsttätigen Verbinden eines einem Fahr-
zeug zugeordneten und eines stationären Kupplunqsteils für eine elektrische AnschluEleitunq, sowie Steckkupplung hierfür.
Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, eine Anordnung zu schaffen, die das Anschließen eines Kraftfahrzeugs an einen externen elektrischen Stromkreis bzw. mehrere Stromkreise wesentlich erleichtert.
Solch ein Anschluß kann erforderlich sein, um entweder die Verbindung mit dem Stromnetz 220 V und/oder mit einer externen Prüf- und Steuereinrichtung zu ermöglichen, mit dem Ziel, z.B. den Motor und den Innenraum des Kraftfahrzeugs vorzuwärmen, den Autoakkumulator zu prüfen und zu laden, den Füllstand des Tanks oder andere Parameter fernzuprüfen und ähnliches.
Bei einem elektrisch getriebenen Kraftfahrzeug würde solch ein Anschluß zum Laden der Akkumulatoren benutzt werden können.
Der Anschluß kann, wie im Haushalt üblich, von Hand durchgeführt werden. Sollte aber solch ein Anschluß bei jedem Abstellen des Wagens (z.B. in einer Garage) erfolgen, so ist die Automatisierung wünschenswert.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemaß eine Anordnung vorgeschlagen, die aus einer Steckkupplung mit einem Spezialstecker und einer Spezialsteckdose und aus einer Führungsmechanik, die den Stecker beim Heranfahren des Wagens selbsttätig mit der Steckdose verbindet, besteht.
Für den Gegenstand der Ansprüche 10 bis 20, die die Steckkupplung betreffen, wird unabhängig vom Gegenstand des Anspruchs 1 Schutz beansprucht.
Ein Beispiel für eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen näher beschrieben.
In dieser Ausführungsform ist die Spezialsteckdose am Fahrzeug angebracht und mit Dichtungsblendplatten versehen (Fig.1).
Sie unterscheidet sich von einer üblichen Steckdose im wesentlichen dadurch, daß sie beim Steckvorgang von den Führungsstiften (19) des Spezialsteckers ausschwenkbare Dichtungsblendplatten (12) aufweist, die die Steckdose gegen das Eindringen von Wasser und gegen Verunreinigung beim Gebrauch des Kraftfahrzeugs schützen, und daß sie sich nach innen verjüngende Führungsbuchsen (11) hat, die dazu dienen, den Stecker mit Hilfe seiner Führungsstifte (19) während des Steckvorgangs zentrisch gegenüber der Steckdose einzustellen.
Die Blendplatten (12) sind an der Stirnseite der Steckdose klappbar angeordnet. Eine solche Blendplatte (12) deckt jeweils einen Kontaktpol (17) und eine Führungsbuchse (11) der Steckdose ab.
Die Klappachse (21) einer Platte (12) ist jeweils zwischen einer Führungsbuchse (11) und einem Kontaktpol (17) der Steckdose angeordnet, rechtwinklig zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen der Führungsbuchse (11) und dem Kontaktpol (17).
Außer den Blendplatten (12) befindet sich im Steckdosengehäuse zum weiteren Schutz gegen die Feuchtigkeit ein elektrischer Widerstand (13), der über separate Leitungen an dan Autoakkumulator über das Zündschloß angeschlossen wird. Der Widerstand erzeugt Wärme, durch die etwaige Feuchtigkeit verdunstet und die eine eventuelle Vereisung verhindert.
Anstelle des elektrischen Wider8tandes kann auch eine wärmeleitende Verbindung mit dem Kraftfahrzeugmotor dem Aufwärmen der Steckdose dienen.
Die Spezialsteckdose ist an einer geeigneten Stelle am Fahrzeug angebracht, z.B. in der Stoßstange versenkt.
Der andere Kupplungsteil, in diesem Fall der Spezialstecker (Fig.1), ist so aufgebaut, daß> seine stromführenden Kontaktpole (15) bei getrennter Steckkupplung in einem beweglichen Abdecksockel (16) versenkt sind und erst beim Hineinstecken aus diesem Sockel herausragen, um die Verbindung mit den Kontaktpolen (17) der Steckdose herzustellen. Dadurch ist der Berührungsschutz für die Kontaktpole des Steckers im getrennten Zustand der Steckkupplung gewährleistet.
Der Abdecksockel (16) greift teleskopierend in das Gehäuse (25) des Spezialsteckers ein und wird in seiner Abdeckstellung durch die Federkraft der Feder (18) gehalten, wobei die zusammenwirkenden Anschläge (26) am Abdecksockel (16) und am Gehäuse (25) die Position des Abdecksockels (16) in der Abdeckstellung bestimmen.
Beim Verbinden der Steckkupplung wird der Abdecksockel (16) gegen die Federkraft der Feder (18) durch den anderen Kupplungsteil zurückgeschoben, wodurch die Kontaktpole (15) aus ihm herausragen.
Der Spezialstecker ist mit Führungsstiften (19) ausgestattet. Diese Stifte erfüllen zwei Aufgaben: sie öffnen die Dichtungsblendplatten (12) der Steckdose, und sie zentrieren den Stecker, so daß seine stromführenden Kontaktpole (ins) gegenüber den Öffnungen (20) der Steckdose eingestellt werden. Dafür muß der Stecker eine gewisse Bewegungsfreiheit besitzen.
Die Blendplatten (12) werden von den Federn (21) fest an die Dichtungen (22) der Steckdosenöffnungen (20) gepreßt. Während des Steckvorgangs klappen die Blendplatten (12) unter dem Druck der Führungsstifte (19) nach außen um und stellen sich senkrecht ein (gestrichelt gezeichnet). Dadurch können die stromführenden Kontaktpole (15) des Steckers mit den Kontaktpolen (17) der Steckdose bei weiterer Bewegung der beiden Teile aufeinander zu verbunden werden.
Befindet sich der Stecker nicht genau gegenüber der Steckdose so werden seine Führungsstifte (19), und damit auch der Stecker selbst, seitlich verschoben durch die Wirkung der Schrägen in den Führungsbuchsen (11) bzw. durch den Druck seitens der sich schrägstellenden Blendplatten (12).
Diese Verschiebung des Steckers bewirkt seine zentrische Einstellung gegenüber der Steckdose und ist beendet, bevor der Abdecksockel (16) des Steckers die Stirnfläche der Steckdose erreicht hat. Danach wird nur noch eine weitere geringfügige Führung zum Ausgleich der mechanischen Toleranzen anderer Teile dadurch erreicht, daß die jeweils zwischen den Kontaktpolen (15,17) liegenden Bereiche beider Kupplungsteile in radialer Richtung formschlüssig ineinandergreifen (konische oder pyramidenförmige Gestaltung der Teile des Abdecksockels (16) und der Steckdosenöffnungen (20)).-Im Abdecksockel (16) des Steckers sind Aussparungen (23) vorgesehen, in die die aus der Stirnfläche der Steckdose hervorstehenden Teile der ausgeschwenkten Blendplatten (12) hineinpassen.
Die in die Führungsbuchsen (11) im ausgeschwenkten Zustand hineinragenden Teile der Blendplatten (12) treten in die seitlich in den Führungsbuchsen (11) ausgebildeten Aussparungen (29) ein.
Beim Verbinden und Trennen der beiden Steckkupplungsteile wird von dem Abdecksockel (16) des Steckers ein Steuerschalter (14) (Mikroschalter) betätigt, dessen Kontakte die anzuschließenden Geräte ansteuern.
Dieser Schalter kann dazu dienen, den Strom im Starkstromkreis mit Hilfe eines Schwachstromkreises ein-und auszuschalten, so daß beim Verbinden und Trennen der beiden Steckkupplungsteile keine Funkenbildung an den Kontakten der Steckkupplung entsteht. Zu diesem Zweck muß der Steuerschalter zu einem Zeitpunkt schalten, in dem zwischen den zu verbindenden Kontaktpole (15,17) eine sichere Verbindung besteht.
Andere Steuerfunktionen- des Steuerschalters sind denkbar.
Im Steckergehäuse (25) befindet sich ein Heizwiderstand (24), der, ähnlich wie der Widerstand (13) in der Steckdose, zum Schutz gegen. die Feuchtigkeit benutzt wird.
Der Spezialstecker und die Spezialsteckdose können von Hand miteinander verbunden werden. In. diesem Fall könnte die Steckdose in den Kotflügel des Wagens eingebaut werden, der Stecker würde in der Garage am Kabel hängen.
Die Automatisierung des Steckvorgangs mittels der Anordnung zum selbsttätigen Verbinden der beiden Steckkupplungsteile bietet aber eine komfortablere Lösung, die außerdem auch ausschließt, daß> man z.B. beim Wegfahren.
versäumt, den Kontakt zu lösen und so den Wagen oder das Kabel beschädigt.
Die Anordnung (Fig.2) besteht aus Führungsschienen (30,34), die an der Wand oder von der Wand entfernt an einer tragenden Konstruktion befestigt sind, aus den beweglichen Teilen (Führungsstangen 31,32,35; Führungselement 33), die durch Gelenke verbunden sind, den Federn (36,37), aus dem Halteteil (38) für einen Kupplungsteil (28) und aus der Steckkupplung selbst. Ein Kupplungsteil (27) der Steckkupplung ist in die Stoßstange eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Ein anderer Kupplungsteil (28) ist in dem Halteteil (38) in einer Aussparung mittels Federn (40,41,42, 43) aufgehängt (siehe Fig.3, wo Halteteil (38) und Kupplungsteil (28) genauer dargestellt sind). Dadurch kann sich der Kupplungsteil während des Steckvorgangs in Bezug auf den Halteteil in gewissen Grenzen bewegen.
Der Halteteil (38) wird an dem Rahmen gehalten, zu dem die Führungsstangen, (31,32) gehören, die sich an den horizontalen, quer zur Bewegungsrichtung des Fahrzeuges verlaufenden Schienen (30) verschieben lassen. Die Schienen (30) haben Aussparungen (48), die diese Bewegung ermöglichen. Der Halteteil (38) ist zusammen mit den Stangen (31,32) seitlich verschiebbar.
An einer der Führungsstangen (31) greift ein Führungselement (33) an, das in einem Winkel nach außen geneigt verläuft. Dieses Führungselement (33) ist an einem Ende mit der Führungsstange (31) mittels Gelenk verbunden, am anderen Ende, auch beweglich, mit der Stange (35), die an weiteren Schienen (34), die parallel zu den erst genannten Schienen (30) verlaufen, verschiebbar geführt wird.
Der Halteteil (38) und das Führungselement (33) si-nd in der vertikalen Richtung auf den Führungsstangen (31,32,35) verschiebbar. Sie werden durch die Federn (36) in einer definierten vertikalen Ausgangsposition gehalten.
Das Führungselement (33) weist eine in vertikaler Richtung geneigt verlaufende Führungsleiste (47) auf (siehe auch Fig.4, wo das Führungselement (33) gesondert dargestellt ist). Diese Leiste (47) greift unter die Stoßstange (49) des Kraftfahrzeugs. Eine andere Version der Anordnung mit einer Führungsleiste, die die Stoßstange des Kraftfahrzeugs von oben erfaßt und mit Federn im oberen Bereich der Stangen (35,31) versehen ist, ist auch möglich.
Beim Heranfahren des Kraftfahrzeugs an die Anordnung wird das Führungselement (33) von der Stoßstange (49) des Wagens solange seitlich verschoben, bis der Spezialstecker (28) vor der Steckdose (27) steht. In Fig.2 sind die Positionen der Stoßstange und der Anordnung vor dem Heranfahren des Wagens gestrichelt gezeichnet.
Beim weiteren Heranfahren verschiebt sich der Stecker nicht mehr seitlich (im Bereich der Schienen (30) verläuft das Führungselement (33) rechtwinklig zu diesen2 und wird nun in die Steckdose hineingesteckt. Dabei werden kleine Ungenauigkeiten der Einstellung durch die zentrierende Wirkung der beiden. Steckteile ausgeglichen.
Dies ist möglich, weil der Stecker federnd ins dem Halteteil (38) aufgehängt ist.
Bewegt sich der Wagen nicht ganz senkrecht auf die Vorrichtung zu, so wird der Stecker durch seine schwimmende Aufhängung und durch die Rundung (44) an seinem Gehäuse entsprechend ausgeschwenkt.
Ist die Stoßstange nicht gerade gebaut , so kann der Kupplungsteil (27) schräg zu ihr eingebaut werden.
Die Unterschiede in der Höhe der Stoßstangenlage, die durch unterschiedliche Beladung des Fahrzeugs entstehen, werden durch das Verschieben des Führungselements (33) und somit auch des HaltetEils (38) in der vertikalen Richtung berücksichtigt. Dieses Verschieben entsteht dadurch, daß:' die Stoßstange (49) mit ihrer unteren Kante auf die Führungsleiste (47) des Führungselements (33) drückt. Ähnlich wie bei der seitlichen Heranführung die waagerechte Position, wird hier-die senkrechte Position.
des Steckers (28) verändert, bis er auch in seiner Vertikallage direkt vor der Steckdose steht.
Beim weiteren Heranfahren, also während des Steckvorgangs, verschiebt sich der Stecker nicht mehr vertikal, da der letzte Abschnitt (50) der Führungsleiste (47) waagerecht verläuft.
Die beiden Bewegungen des Steckers beim Heranführen an die Steckdose - die waagerechte und die senkrechte -überlagern sich.
Die Federn 37 bewirken, daß der Halteteil (38) mit den anderen beweglichen Teilen der Anordnung in einer definierten horizontalen Ausgangsposition gehalten wird.
Hinter dem Stecker (28) befindet sich der Teil 46 (Fig.3), der den Stecker von hinten stützt. Der Stecker ist an.
diesem Teil beweglich befestigt. Die Scheibe 45 verhindert, daß beim trennen der Verbindung der Stecker (28) aus dem Halteteil (38) herausgezogen wird. Damit ist der Stecker (28) gegen eine Auslenkung in axialer Richtung arretiert.
Die Scheibe 45 ist schalenförmig gebogen, um Schwenkbewegungen des Steckers nicht zu behindern.

Claims

Ansprüche: Anordnung mit einer Steckkupplung für eine elektrische Anschlußleitung, wobei die Steckkupplung einen als Stecker und einen als Steckdose ausgebildeten Kupplungsteil aufweist, von denen einer außen an einem Fahrzeug angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich dieser Kupplungsteil (27) an der Vorderseite des Fahrzeuges befindet, daß der andere Kupplungsteil (28) an einem in einer vertikalen Ebene beweglichen Rahmen (30,31,32) gehalten ist und-daß der Rahmen (30,31,32) Führungselemente (33) aufweist, die durch eine Bewegung des Fahrzeuges eine Justierung der beiden Kupplungsteile (27,28) zueinander bewirken.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupplungsteil (27) in die Stoßstange eines Kraftfahrzeuges eingesetzt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen an horizontalen, quer zur Bewegungsrichtung des Fahrzeuges verlaufenden Schienen (30) verschiebbare vertikale Führungsstangen (31,32) aufweist, an denen der eine Kupplungsteil (28) gehalten ist, daß an einer Führungsstange (31) ein Führungselement (33) angreift, das im Bereich der Schienen (30) rechtwinklig zu diesen und anschließend in einem Winkel nach außen geneigt verläuft und daß das abgewinkelte Ende des Führungselementes (33) an mindestens einer weiteren., zu den erstgenannten Schienen (30) parallelen Schiene (34) verschiebbar geführt ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsteil (28) an den vertikalen Führungsstangen (31,32) in vertikaler Richtung verschiebbar gehalten und geführt ist und daß das Führungselement (33) eine in vertikaler Richtung geneigt verlaufende Führungsleiste (47) aufweist, die von dem vorderen Eckbereich eines Fahrzeuges über- oder untergreifbar ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das abgewinkelte Ende des Führungselementes (33) an einer weiteren vertikalen Führungsstange (35) verschiebbar gehalten ist und daß diese Führungsstange (35) in Schienen (34) verschiebbar geführt ist, die parallel zu den anderen Schienen (30) verlaufen.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsteil (28) mittels zu den vertikalen Führungsstangen (35,31,32) paralleler Federn (36) in einer definierten vertikalen Ausgangsposition gehalten ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der KuppIungsteil (28) mittels zu den horizontalen Schienen (30) paralleler Federn (37) in einer definierten horizontalen Ausgangsposition gehalten ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsteil (28) an dem Rahmen (30,31,32) mittels eines Halteteils (38) befestigt ist, der eine den Kupplungsteil (28) umgebende Aussparung aufweist und daß der Kupplungsteil (28) mittels Federn (40 bis 43) in der Aussparung aufgehängt ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsteil (28) in der Aussparung gegen eine Auslenkung in axialer Richtung arretiert ist.
10. Steckkupplung für eine elektrische Anschlußleitung, mit einem als Stecker und mit einem als Steckdose ausgebildeten Kupplungsteil, die miteinander verbindbare, bei getrennter Steckkupplung zumindest teilweise selbsttätig abdeckbare Kontaktpole aufweisen, und mit Führungen zwischen den Kupplungsteilen, insbesondere für eine Anordnung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupplungsteil (27) mit Führungsbuchsen (11) und mit diese und die Kontaktpole (17) dieses Kupplungsteils (27) abdeckenden Platten (12) versehen ist und daß der andere Kupplungsteil (28) Führungsstifte aufweist, die beim Herstellen der Verbindung die Platten (12) von den Führungsbuchsen (11) und den Kontaktpolen (17) selbsttätig entfernen.
11. Steckkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (12) an der Stirnseite des Kupplungsteils (27) klappbar angeordnet sind und daß jeweils eine Platte (12) eine Führungsbuchse (11) und einen Kontaktpol (17) abdeckt.
12. Steckkupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappachse (21) einer Platte (12) zwischen einer Führungsbuchse (11) und einem Kontaktpol (17) angeordnet ist und zumindest angenähert rechtwinklig zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen der Führungsbuchse (11) und dem Kontaktpol (17) verläuft.
13. Steckkupplung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Führungsstiften (19) versehene Kupplungsteil (28) mit einem an den Führungsstiften (19) verschiebbaren Abdecks-ockel (16) versehen ist, der die Kontaktpole (15) dieses Kupplungsteils (28) bei getrennter Steckkupplung abdeckt und beim Verbinden derselben durch den anderen Kupplungsteil (27) zurückschiebbar ist.
14. Steckkupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdecksockel (16) teleskopierend in den ihm zugeordneten Kupplungsteil (25) eingreift und durch Federkraft (18) in seiner Abdeckstellung gehalten ist und daß der Abdecksockel (16) und der Kupplungsteil (25) mit in dieser Stellung zusammenwirkenden Anschlägen (26) versehen sind.
15. Steckkupplung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Relativbewegung zwischen Abdecksockel (16) und Kupplungsteil (25) ein Steuerschalter (14) betätigbar ist.
16. Steckkupplung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten und das Abschalten der Netzspannung durch den Steuerschalter (14) jeweils zu einem Zeitpunkt bewirkt wird, in dem sich die jeweils zu verbindenden Kontaktpole (15,17) berühren.
17. Steckkupplung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpole (15,17) an dem einen Kupplungsteil (28) zwischen den Führungsstiften (19) und an dem anderen Kupplungsteil (27) zwischen den Führungsbuchsen (11) angeordnet sind und daß die jeweils zwischen den Kontaktpolen (15,17) liegenden Bereiche beider Kupplungsteile in radialer Richtung formschlüssig ineinandergreifen und eine weitere Führung bilden.
18. Steckkupplung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß> sich die Platten (12) bei hergestellter Steckverbindung in axialer Richtung erstrecken und an den Führungsstiften (19) anliegen und daß hierbei der jeweils in eine Führungsbuchse (11) hineinragende Teil einer Platte (12) in eine seitlich an. einer Führungsbuchse (11) ausgebildete. Aussparung (29) eintritt, während der aus der Stirnfläche dieses Kupplungsteils (27) hervorstehende Teil einer Platte (12) in eine Aussparung (23). des Abdecksockels (16) am anderen Kupplungsteil (28) eingreift.
19. Steckkupplung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpole (15) an dem mit den Führungsstiften (19) versehenen Kupplungsteil (28) als Stecker und die dem anderen Kupplungsteil (27) zugeordneten Kontaktpole (17) als Buchsen ausgebildet sind.
20. Steckkupplung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kupplungsteil (27,28) ein Heizwiderstand (13,24) angeordnet ist.