DE69401457T2 - Elektrischer Verbinder mit Steckerkennungsfunktion - Google Patents

Elektrischer Verbinder mit Steckerkennungsfunktion

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft einen Steckverbinder, und insbesondere einen Steckverbinder mit einer elektrischen Steckerkennungsfunktion von der Art, daß eine elektrische Verbindung bewirkt werden kann, welche zum Beispiel ein elektrisches Aufladen zur Verfügung stellt, wenn die Buchsen- und Steckergehäuse vollständig ineinandergepaßt sind. Bekannt ist ein derartiger Steckverbinder mit einer Steckerkennungsfunktion, bei welchem, wenn die Buchsen- und Steckergehäuse ineinandergepaßt sind, eine Halteklaue in ein Paßloch in einer ein Paßloch ausbildenden Platte eingepaßt ist, um die Gehäuse miteinander zu arretieren, und die Halteklaue und die ein Paßloch ausbildende Platte sind beide aus Metall hergestellt und als Anschlüsse eines Erkennungsschaltkreises direkt mit einem Ladungspfad verbunden.
  • In der oben erwähnten Konstruktion ist jedoch, wenn der Steckverbinder sich in einem halb eingepaßten Zustand befindet,in welchem die Halteklaue nicht in das Paßloch eingreift, sondern nur mit der ein Paßloch ausbildenden Platte in Kontakt ist, der Erkennungsschaltkreis geschlossen. Wenn in diesem Zustand ein Aufladen ausgeführt wird, springt während des Zeitpunkts, bei dem der Steckverbinder in eine vollständig ineinandergepaßte Stellung gleitet, die Halteklaue von der ein Paßloch ausbildenden Platte ab, so daß die beiden Anschlüsse voneinander getrennt werden, und ein kleiner Funken zwischen den beiden Anschlüssen erzeugt wird, was zu der Möglichkeit führt, daß die Anschlüsse durch Oxidation oder dergleichen verschlechtert werden.
  • In einem anderen bekannten Erkennungssystem, welches in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 3-190068 offenbart ist, werden an Seitenflächen der beiden Gehäuse ein Stiftanschluß für Erkennungszwecke und ein Aufnahmeanschluß mit einem Kontaktbereich mit einer kleinen Fläche, zur Aufnahme des Stiftanschlusses zur Verfügung gestellt. Wenn die Gehäuse vollständig ineinandergepaßt sind, ist der Stiftanschluß in Kontakt mit dem Kontaktbereich des Aufnahmeanschlusses, wodurch ein Erkennungsschaltkreis geschlossen wird. Bei dieser Konstruktion muß präzise eine Steuerung des Weges durchgeführt werden. Mit anderen Worten, die Position zur Befestigung des Stiftanschlusses und des Aufnahmeanschlusses muß genau und sorgfältig gewählt werden. Somit hat diese Konstruktion einen Nachteil, da die Herstellungskosten hoch sind.
  • Aus EP-A-0 448 084 ist ein Steckverbinder bekannt, welcher ein Steckergehäuse mit einem ersten Arretierungsbauteil, ein Buchsengehäuse mit einem zweiten Arretierungsbauteil, welches in das erste Arretierungsbauteil eingreift, wenn die Steckergehäuse sich in einer vollständig ineinandergepaßten Position befinden, mindestens einen ersten Arretierungserkennungsanschluß, welcher sich in dem Steckergehäuse befindet, und mindestens einen entsprechenden zweiten Arretierungserkennungsanschluß, welcher sich in dem Buchsengehäuse befindet, umfaßt, wobei der mindestens eine entsprechende zweite Arretierungserkennungsanschluß elektrisch mit dem mindestens einem ersten Arretierungserkennungsanschluß kuppelbar ist, um einen Arretierungserkennungsschaltkreis auszubilden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es wurde ein wie in Anspruch 1 definierter Steckverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt, um die Nachteile der herkömmlichen Steckverbinder zu überwinden. Wenn zwei Steckergehäuse ineinandergepaßt werden, werden Arretierungsbauteile miteinander gekuppelt nachdem zwei Arretierungserkennungsanschlüsse miteinander in Kontakt gebracht werden, und die Arretierungsbauteile besitzen einen Kontakt, welcher mit dem Anschluß in Kontakt steht, um einen Erkennungsschaltkreis zu schließen, wenn die Arretierungsbauteile miteinander gekuppelt sind.
  • Wenn die beiden Steckverbinder ineinandergepaßt sind, befinden sich die beiden Arretierungserkennungsanschlüsse in Kontakt miteinander bevor ein vollständiges Ineinanderpassen erreicht ist, daß heißt, in einer halb ineinandergepaßten Stellung, der Kontakt wurde jedoch noch nicht mit dem Anschluß verbunden, und daher ist der Erkennungsschaltkreis noch nicht geschlossen.
  • Wenn der Arbeitsgang des Ineinanderpassens weiter fortgeführt wird, wird ein vollständiges Ineinanderpassen erreicht, so daß die Arretierungsbauteile miteinander gekuppelt sind, worauf der auf den Arretierungsbauteilen zur Verfügung gestellte Kontakt in Kontakt mit den Anschlüssen gebracht wird, wodurch der Erkennungsschaltkreis geschlossen wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher werden, anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, welche folgendes darstellen:
  • Fig. 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 2(A) und 2(B) sind teilweise offene perspektivische Ansichten der Erfindung;
  • Fig. 3 ist ein Schaltbild eines Erkennungsschaltkreises; und
  • Fig. 4(A) - (D) sind beispielhafte Ansichten der Funktionsweise der Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezug auf die Figuren 1 bis 4(D) wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei welcher die Erfindung auf eine Steckverbindung zum Aufladen eines elektrischen Autos angewendet wird.
  • In den Figuren 1 und 2(A) und (B) bezeichnen die Bezugsziffern 1 ein zum Fahrzeug gehöriges Steckergehäuse, und die Bezugsziffer 2 bezeichnet ein zur Energieversorgungsquelle gehörendes Gehäuse. An einer Verbindungsstelle des fahrzeugseitigen Gehäuses 1 wird in dessen Randbereich ein röhrenförmiger Paßabschnitt 3 ausgebildet und an einer Verbindungsstelle des energieversorgungsquellenseitigen Gehäuses 2 an einem Randbereich davon eine Paßrille 4 ausgebildet. Der röhrenförmige Paßabschnitt 3 wird durch Führungen 5 in einer vorherbestimmten Stellung in die Paßrille 4 eingepaßt, so daß sie miteinander verbunden sind.
  • Innerhalb des fahrzeugseitigen Gehäuses 1 sind in einer hervorstehenden Weise zwei Steckeranschlüsse 7, welche mit einer Batterie 33 des elektrischen Autos verbunden sind, angebracht, wohingegen zwei Buchsenanschlüsse 8, welche mit einer Energieversorgungsquelle 31 für ein Batterieladegerät verbunden sind und so ausgestaltet sind, daß sie entsprechend die Steckeranschlüsse 7 mit einem innigen Kontakt darin aufnehmen, auf eine eingepaßte Weise in dem energie- versorgungsquellenseitigen Gehäuse 2 an Positionen angebracht sind, welche den Steckeranschlüssen entsprechen.
  • Innerhalb des energieversorgungsquellenseitigen Gehäuses 2 ist ein Arretierungshebel 10 mit einer Halteklaue 11 an seinem vorderen Ende auf einem Stift 12 drehbar gelagert. Ein Ausrückhebel 13, welcher auf einem Griffkörper des Gehäuses 2 für eine Aufwärts und Abwärtsbewegung angebracht ist, ist mit einem hinteren Ende des Arretierungshebels 10 verbunden. Eine U-förmige Druckfeder 14 drückt den Ausrückhebel 13 nach oben, so daß der Arretierungshebel 10 in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn um den Stift 12 gedreht wird (Fig. 1). In dieser Anordnung drückt ein auf dem Ausrückhebel 13 angebrachter Stopper 15 gegen die obere Wand des Griffkörpers, so daß die Aufwärtsbewegung des Ausrückhebels 13 beschränkt ist, wodurch die Drehbewegung des Arretierungshebels 10 beschränkt wird, so daß der Arretierungshebel normalerweise in einer vorherbestimmten Stellung in Richtung der Achse des energieversorgungsquellenseitigen Gehäuses 2 gehalten wird.
  • Innerhalb des fahrzeugseitigen Gehäuses 1 ist in einer herausstehenden Weise an einer Position, welche dem Arretierungshebel 10 entspricht, eine Arretierungsplatte 17 vorgesehen, welche ein Paßloch 18 für die Aufnahme der Halteklaue 11 besitzt.
  • Wenn die beiden Gehäuse 1 und 2 ineinandergepaßt werden, werden die Steckeranschlüsse 7 in die Buchsenanschlüsse 8 eingepaßt und damit verbunden, und gemäß diesem Einpaßvorgang stößt die Halteklaue 11 des Arretierungshebels 10 gegen eine Vorderkante der Arretierungsplatte 17 und dreht sich in Uhrzeigerrichtung gegen die Druckkraft der Feder 14, wobei sie über das vordere Ende der Arretierungsplatte gleitet. Wenn die Gehäuse 1 und 2 vollständig ineinandergepaßt sind, bewegt sich der Arretierungshebel 10 in eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, so daß die Halteklaue 11 in dem Paßloch 18 in der Arretierungsplatte 17 aufgenommen wird, wodurch die Gehäuse in einer vollständig eingepaßten Stellung arretiert werden. In dieser vollständig eingepaßten Stellung wird, wenn der Ausrückhebel 13 gegen die Druckkraft der Feder 14 gedrückt wird, der Arretierungshebel 10 in eine Uhrzeigerrichtung bewegt, so daß die Halteklaue 11 aus dem Paßloch 18 ausgerückt wird, wodurch der arretierende Eingriff freigegeben wird, so daß die Gehäuse 1 und 2 voneinander getrennt werden können. Es wird nun der Aufbau der elektrischen Verbindungserkennung ausführlich beschrieben.
  • Innerhalb des fahrzeugseitigen Gehäuses 1 sind unterhalb der Arretierungsplatte 17 und voneinander getrennt zwei erste Anschlüsse 20 zum Zweck der Arretierungserkennung vorgesehen. Wie in dem Schaltbild von Fig. 3 ersichtlich, ist einer dieser ersten Anschlüsse mit einer Energieversorgungsquelle 21 zur Lieferung eines Erkennungssignals verbunden, wohingegen der andere mit einem Eingangsabschnitt einer Ladekontrollschaltung 22 verbunden ist, welche in einem Ladungspfad der Batterie 33 des Fahrzeugs vorgesehen ist, um so deren Verbindung und Unterbrechung zu kontrollieren.
  • Unterhalb des vorderen Endabschnitts des Arretierungshebels 10 sind in dem energieversorgungsquellenseitigen Gehäuse 2 zwei zweite Anschlüsse 23 zum Zweck der Arretierungserkennung von einander getrennt vorgesehen. Jeder der beiden Anschlüsse ist durch Biegen einer elektrisch leitfähigen Platte ausgebildet. Jeder der beiden zweiten Anschlüsse 23 besitzt einen ersten Kontaktabschnitt 24 an seinem einen Ende, welcher mit einem entsprechenden ersten Anschluß 20 in Kontakt gebracht werden kann. Ein zweiter Kontaktabschnitt 25, welcher an dem anderen Ende eines jeden zweiten Anschlusses vorgesehen ist, ist in einer Position, welche gegenüber der Unterseite des vorderen Endabschnitts des Arretierungshebels 10 liegt, angeordnet.
  • An der Unterseite des Arretierungshebels 10 ist eine Kontaktplatte 27 befestigt, welche in Kontakt mit beiden zweiten Kontaktabschnitten 25 der zweiten Anschlüsse 23 steht, wenn der Arretierungshebel 10 sich in seiner normalen Position befindet.
  • Ein erster Öffnungs/Schließ-Schalter 29 wird zwischen jedem ersten Anschluß 20 und dem ersten Kontaktabschnitt 24 von einem entsprechenden zweiten Anschluß 23 bewirkt, und ein zweiter Öffnungs/Schließ-Schalter 30 wird zwischen dem zweiten Kontaktabschnitt 25 eines jeden zweiten Anschlusses 23 und der Kontaktplatte 27 bewirkt. Mit dieser Anordnung wird wie in einer gleichbedeutenden Schaltung von Fig. 3 aufgezeigt eine Erkennungsschaltkreis 32 zur Verfügung gestellt, bei dem die Energieversorgungsquelle 21 zur Lieferung des Erkennungsstromes mit der Ladekontrollschaltung 22 über die zwei ersten Schalter 29 und die beiden zweiten Schalter 30 verbunden ist.
  • Es wird nun unter Bezug auf Fig. 4 die Arbeitsweise dieser Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in Fig. 4(A) aufgezeigt, wird bevor die beiden Steckergehäuse 1 und 2 ineinandergepaßt sind, der zweite Kontaktabschnitt 25 von jedem zweiten Anschluß 23 in Kontakt mit der Kontaktplatte 27 gebracht, wodurch der zweite Öffnungs/Schließ-Schalter 30 in seine geschlossene Stellung gebracht wird, wobei jedoch der erste Kontaktabschnitt 24 des zweiten Anschlusses 23 von dem ersten Anschluß 20 getrennt wird, wodurch der erste Öffnungs/Schließ-Schalter 29 in seine offene Stellung gebracht wird. Dadurch befindet sich der Erkennungsschaltkreis 32 in seiner offenen Stellung.
  • Wenn mit dem Arbeitsgang des Einpassens begonnen wird, stößt die Halteklaue 11 des Arretierungshebels 10 gegen die Vorderkante der Arretierungsplatte 17 bevor sie über diese gleitet, worauf die Kontaktplatte 27 vom zweiten Kontaktabschnitt 25 des zweiten Anschlusses 23 getrennt wird, so daß die zweiten Schalter 30 ebenfalls geöffnet werden, wie in Fig. 4(B) aufgezeigt, und der Erkennungsschaltkreis 31 offen bleibt.
  • Wenn der Einpaßvorgang zu einer halb eingepaßten Stellung fortschreitet, in welcher die Halteklaue 11 im Begriff ist in das Paßloch 18 in der Arretierungsplatte 17 aufgenommen zu werden, wie in Fig. 4(C) aufgezeigt, kontaktieren die ersten Kontaktabschnitte 24 der zweiten Anschlüsse 23 entsprechend die ersten Anschlüsse 21, um somit die ersten Öffnungs/Schließ-Schalter 29 zu schließen, wobei jedoch die zweiten Öffnungs/Schließ-Schalter 30 weiterhin offen bleiben, und daher der Erkennungsschaltkreis offen bleibt.
  • Wenn die beiden Gehäuse 1 und 2 vollständig ineinandergepaßt sind, wie in Fig. 4(D) aufgezeigt, schwenkt der Arretierungshebel 10 in seine ursprüngliche Position zurück, und die Halteklaue 11 wird in das Paßloch 18 in der Arretierungsplatte 17 eingepaßt, wodurch ein vollständiges Einpassen erreicht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kontaktplatte 27 in Kontakt mit den zweiten Kontaktabschnitten 25 der zweiten Anschlüsse 23 gebracht, um somit die zweiten Öffnungs/Schließschalter 30 zu schließen, so daß der Erkennungsschaltkreis 32 geschlossen wird.
  • Als Ergebnis wird in Fig. 3 der Ladekontrollschaltung 22 von der Erkennungssignal-Energieversorgungsquelle 21 ein Erkennungssignal zugeführt, so daß der Ladungspfad verbunden ist und die Batterie des Fahrzeugs durch die Energieversorgungsquelle geladen werden kann.
  • Somit ist in dieser Ausführungsform, wenn die beiden Gehäuse 1 und 2 vollständig ineinandergepaßt sind, der Erkennungsschaltkreis 32 geschlossen, wodurch das Aufladen der Autobatterie oder dergleichen ermöglicht wird. Ferner wird das Aufladen in einer halb eingepaßten Stellung verhindert.
  • Die Anschlüsse 20 und 23 und die Kontaktplatten 27, welche den Erkennungsschaltkreis 32 darstellen, sind so angeordnet, daß die ersten Kontaktabschnitte 24 der zweiten Anschlüsse 23 entsprechend mit den ersten Anschlüssen 20 in Kontakt sind, bevor ein vollständiges Einpassen erreicht wird und so, daß die Kontaktplatte 27 mit den zweiten Kontaktabschnitten 25 der zweiten Anschlüsse 23 in Kontakt sind wenn ein vollständiges Ineinanderpassen erreicht wird. Bei dieser Anordnung ist eine hohe Genauigkeit hinsichtlich der Konfiguration und der Montageposition dieser Teile nicht erforderlich und daher kann diese Konstruktion bei relativ geringen Kosten hergestellt werden.
  • Zusätzlich besteht kein Risiko, daß ein Funken zwischen den Anschlüssen 20 und 23 und zwischen den Anschlüssen 23 und der Kontaktplatte 27 erzeugt wird, und daher kann die Erkennungsfunktion über einen langen Zeitraum durchgeführt werden.
  • Obwohl in der obigen Ausführungsform das Paar der ersten Öffnungs/Schließ-Schalter 29 und das Paar der zweiten Öffnungs/Schließ-Schalter 30 vorgesehen sind, um eine genaue Erkennung des vollendeten Ineinanderpassens zu erreichen, kann ein erster Öffnungs/Schließ-Schalter und ein zweiter Öffnungs/Schließ-Schalter vorgesehen sein.
  • Der Arretierungsmechanismus zum Arretieren der Gehäuse im vollständig eingepaßtem Zustand ist nicht auf den der obigen Ausführungsform beschränkt. Es kann zum Beispiel eine Konstruktion verwendet werden, in welcher entsprechend in den Gehäusen 1 und 2 Einführungslöcher ausgebildet sind, welche nur dann aufeinander ausgerichtet sind, wenn der vollständig eingepaßte Zustand erreicht ist und ein Kolben durch die zwei Einführungslöcher geführt wird. Bei diesem Arretierungsmechanismus vom Kolbentyp kann an einem distalen Ende des Kolbens ein Kontakt für einen Kontakt mit dem zweiten Anschluß 23 vorgesehen sein.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Ladesteckverbinder für ein elektrisches Auto der obigen Ausführungsform beschränkt, und kann in ausgedehntem Maße auf alle Arten von Steckverbindern zum Erreichen von andersartigen elektrischen Verbindungen angewendet werden.
  • In der vorliegenden Erfindung ist der Erkennungsschaltkreis nicht geschlossen bis die Arretierungsbauteile gemäß einem vollständigen Ineinanderpassen ineinandergreifen, und daher kann das vollständige Ineinanderpassen leicht erkannt werden.
  • Da der Erkennungsschaltkreis gemäß dem Ineinandergreifen zwischen den Arretierungsbauteilen geschlossen ist, muß im Gegensatz zu der herkömmlichen Konstruktion, welche eine sichere Führungskontrolle erfordert, die Konfiguration der Anschlüsse und des Kontakts, ebenso wie die Befestigungspositionen, nicht so genau festgelegt werden, und die Konstruktion der Erfindung kann bei niedrigen Kosten hergestellt werden.

Claims (9)

1. Steckverbinder, welcher folgendes einschließt:
ein Steckergehäuse (1) mit einem ersten Arretierungsbauteil (17);
ein Buchsengehäuse (2) mit einem zweiten Arretierungsbauteil (10), welches in das erste Arretierungsbauteil (17) eingreift, wenn die Steckverbindergehäuse (1, 2) sich in einer vollständig verbundenen Position befinden;
mindestens einen, im Steckergehäuse (1) angeordneten ersten Arretierungserkennungsanschluß (20); und
mindestens einen im Buchsengehäuse (2) angeordneten entsprechenden zweiten Arretierungserkennungsanschluß (23), wobei der mindestens eine entsprechende zweite Arretierungserkennungsanschluß (23) elektrisch mit dem mindestens einen ersten Arretierungserkennungsanschluß (20) kuppelbar ist;
dadurch gekennzeichnet, daß er ferner folgendes einschließt:
eine an einem von dem ersten Arretierungsbauteil (17) und dem zweiten Arretierungsbauteil (10) angebrachte Kontaktplatte (27), welche elektrisch kuppelbar ist mit entsprechend einem von dem mindestens einen ersten Arretierungserkennungsanschluß (20) und dem entsprechenden mindestens einen zweiten Arretierungserkennungsanschluß (23), wobei der mindestens eine erste Arretierungserkennungsan- schluß (20), der entsprechende mindestens eine zweite Arretierungserkennungsanschluß (23) und die Kontaktplatte (27) einen Erkennungsschaltkreis (32) definieren, wobei der Erkennungsschaltkreis nur dann geschlossen ist, wenn die Steckverbindergehäuse (1, 2) sich in der vollständig verbundenen Position befinden.
2. Steckverbinder gemäß Anspruch 1, welcher zwei erste Arretierungserkennungsanschlüsse (20) in dem Steckergehäuse (1) und zwei zweite Arretierungserkennungsanschlüsse (23) in dem Buchsengehäuse (2) einschließt.
3. Steckverbinder gemäß Anspruch 2, wobei die Kontaktplatte (27) an dem zweiten Arretierungsbauteil (10) angebracht ist, wobei die Kontaktplatte (27) mit den beiden zweiten Arretierungserkennungsanschlüssen (23) elektrisch kuppelbar ist.
4. Steckverbinder gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eines der ersten und zweiten Arretierungsbauteile (17, 10) einen Arretierungshebel (10) einschließt, welcher in entsprechend einem des Steckergehäuses und des Buchsengehäuses drehbar gelagert ist, wobei der Arretierungshebel (10) an einem ersten Ende eine Halteklaue (11) einschließt, wobei die Halteklaue (11) mit dem anderen (17) von dem ersten und zweiten Arretierungsbauteil kuppelbar ist.
5. Steckverbinder gemäß Anspruch 4, wobei der Arretierungshebel (10) an seinem zweiten Ende in der Richtung des Einrückens mit dem anderen (17) von dem ersten und zweiten Arretierungsbauteil vorgespannt ist.
6. Steckverbinder gemäß Anspruch 5, wobei der Arretierungshebel (10) mittels einer Feder (14) vorgespannt ist, welche an dem zweiten Ende des Arretierungshebels (10) angrenzend angeordnet ist.
7. Steckverbinder gemäß Anspruch 6, welcher ferner einen Ausrückhebel (13) einschließt, welcher zu dem zweiten Ende des Arretierungshebels (10), auf einer der Feder (14) gegenüberliegenden Seite des Arretierungshebels, angrenzend angeordnet ist, wobei der Ausrückhebel (13) den Arretierungshebel (10) dazu bewegt, entgegen einer Kraft der Feder (14) in Richtung des Entkuppelns mit dem anderen (17) von dem ersten und zweiten Arretierungsbauteil auszuschwenken.
8. Steckverbinder gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das andere von dem ersten und zweiten Arretierungsbauteil eine Arretierungsplatte (17) mit einem Paßloch (18) einschließt, wobei das Paßloch (18) die Halteklaue (11) aufnimmt.
9. Steckverbinder gemäß Anspruch 8, wobei, wenn die Steckverbindergehäuse (1, 2) sich in einer halbverbundenen Position befinden, die Halteklaue (11) die Arretierungsplatte (17) neben dem Paßloch (18) eingreift, wobei die Kontaktplatte (27) in der halbverbundenen Position von dem mindestens einen zweiten Arretierungserkennungsanschluß (23) getrennt ist.
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