EP0963012A1

EP0963012A1 - Codierstiftsystem

Info

Publication number: EP0963012A1
Application number: EP99105111A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Keller
Original assignee: Schaltbau GmbH
Current assignee: Schaltbau GmbH
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 1999-12-08
Also published as: DE29809931U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Codierstiftsystem für Steckverbinder zum Codieren von mindestens einem ersten Steckverbinderparameter und einem zweiten Steckverbinderparameter, mit mindestens zwei übersteckbaren Codierstiften. Jeder Codierstift umfaßt einen in mehreren vorbestimmten, um die Codierstiftachse gedrehten Winkellagen in einer Aufnahmeeinrichtung eines Steckverbinderbauteils einsetzbaren Befestigungsabschnitt und einen Codierabschnitt, der mit einem Codierabschnitt eines anderen Codierstifts zum Codieren des gleichen ersten und zweiten Steckverbinderparameters derart übersteckbar ist, daß zur Codierstiftachse parallel verlaufende Codierflächen der Codierabschnitte im wesentlichen aufeinanderliegen, wobei die Codierstiftabschnitte zum Codieren des ersten Steckverbinderparameters in einer vorbestimmten, gegenüber dem Befestigungsabschnitt um die Codierstiftachse gedrehten Winkellage angeordnet sind. Zusätzlich ist ein erster Bereich der Codierfläche von einem parallel zur Codierstiftachse verlaufenden Wellenberg und ein weiterer Bereich von einem parallel zur Codierstiftachse verlaufenden Wellental gebildet. Der Konturenverlauf der Oberfläche des Wellenbergs und der Konturenverlauf der Oberfläche des Wellentals sind im wesentlichen achsensymmetrisch zur Codierstiftachse ausgestaltet. Der zweite Steckverbinderparameter ist durch zwei Codierzustände gekennzeichnet, wobei im ersten Codierzustand der Wellenberg und das Wellental des Codierstifts zum Wellenberg und Wellental eines Codierstifts im zweiten Codierzustand im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer die Codierstiftachse im wesentlichen vollständig enthaltenen Ebene angeordnet sind. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Codierstiftsystem für Steckverbinder zum Codieren von mindestens einem ersten Steckverbinderparameter und einem zweiten Steckverbinderparameter, mit mindestens zwei übersteckbaren Codierstiften, wobei jeder Codierstift einen in mehreren vorbestimmten, um die Codierstiftachse gedrehten Winkellagen in einer Aufnahmeeinrichtung eines Steckverbinderbauteils einsetzbaren Befestigungsabschnitt und einen Codierabschnitt umfaßt, der mit einem Codierabschnitt eines anderen Codierstifts zum Codieren des gleichen ersten und zweiten Steckverbinderparameters derart übersteckbar ist, daß zur Codierstiftachse parallel verlaufende Codierflächen der Codierabschnitte im wesentlichen aufeinanderliegen, wobei die Codierstiftabschnitte zum Codieren des ersten Steckverbinderparameters in einer vorbestimmten, gegenüber dem Befestigungsabschnitt um die Codierstiftachse gedrehten Winkellage angeordnet sind.

Ein solches Codierstiftsystem ist z.B. aus der EP 0 354 582 B1 bekannt. Das in dieser Druckschrift beschriebene Codierstiftsystem wird für mehrpolige Ladesteckverbinder, insbesondere für Elektro-Flurförderfahrzeuge, deren Batterien oder Ladegeräte, verwendet. Das Steckgesicht dieser Ladesteckvorrichtung umfaßt im wesentlichen zwei parallel zueinander angeordnete Hauptkontakte und zwei parallel dazu angeordnete Pilotkontakte sowie einen Codierstift. Der Codierstift hat hauptsächlich die Aufgabe, die maximal zulässige Spannungshöhe derartiger Ladesteckvorrichtungen zu codieren, so daß ein Überstecken mit Ladesteckvorrichtungen anderer höchstzulässiger Spannungen, insbesondere niedrigerer Spannungen, verhindert wird. Neben dieser Spannungscodierung soll der Codierstift auch einen weiteren Steckverbinderparameter codieren. Dieser Parameter kennzeichnet, ob es sich um ein Naß- oder Trockenladesystem handelt. Beim Aufladen von Naßbatterien ist es zur Erhöhung des Ladewirkungsgrades üblich, eine Elektrolytumwälzung bzw. einen Austausch oder ein Auffüllen von Batterieflüssigkeit vorzunehmen. Bequemerweise wird daher der Ladesteckverbinder gleichzeitig mit einer Fluidsteckverbindung ausgerüstet. Diese kann im Ladesteckgesicht integriert oder als Huckepack-System ausgestaltet sein. Aufjeden Fall ist es erforderlich, eine Unterscheidung zwischen einem Naß- und Trockenladesystem für Trockenbatterien, bei dem keine Fluidsteckvorrichtung vorgesehen ist, sicherzustellen.

In der oben genannten Druckschrift weist hierzu der Codierstift einen im Querschnitt polygonförmigen Sockelabschnitt auf, der entsprechend der Seitenanzahl des Polygons in eine entsprechend komplementär ausgestaltete Aufnahme im Steckverbindergehäuse umsteckbar einsetzbar ist. Die verwendete Polygonform bestimmt die Anzahl der Spannungscodierungen. Der Codierabschnitt des Codierstiftes weist bei einer Ausführungsform einen halbierten Querschnitt der gleichen Polygonform auf Um eine Unterscheidung zwischen Trocken- und Naßladesystemen zu erreichen, sind bei den Codierstiften für die Naßladesteckvorrichtung die Codierbereiche in der Mitte der Seitenflächen des Polygons geteilt, wohingegen bei den Trockenladesteckvorrichtungen die Halbierung entlang der Ecken des Polygonquerschnitts erfolgt. Die Codierstifte für das Naß- und Trockensystem unterscheiden sich bei gleicher Spannungscodierung dadurch, daß die Halbierungsfläche bzw. Codierfläche des Codierabschnitts um den halben Winkel α um die Codierstiftachse verdreht angeordnet ist. Der Winkel α ist dabei der Eckenwinkel der verwendeten Polygonform. Dies bedeutet aber auch, daß die minimalst vorkommende Sperrfläche, die aber in der Praxis am häufigsten auftreten wird, durch einen Querschnittsbereich des Polygons mit dem halben Winkel α gekennzeichnet ist.

Diese Ausgestaltung der Codierstifte für Naß- und Trockensysteme eröffnet auch die Möglichkeit, einen Universalcodierstift bereitzustellen, der bei gleicher Spannungscodierung sowohl mit den Naßladesteckvorrichtungen als auch mit den Trockenladesteckvorrichtungen übersteckt werden kann. Dies ist insbesondere für die Ladesteckvorrichtung von Vorteil, die an dem Flurförderfahrzeug zum Anschließen der Batterien vorgesehen ist. Diese Steckvorrichtung soll sowohl mit Naß- als auch mit Trockenbatterien gleicher Spannung übersteckbar sein. Der Universalcodierstift weist einen Codierquerschnitt auf, der eine um die zuvor genannte minimale Sperrfläche reduzierte Fläche aufweist.

Bei dem zuvor beschriebenen Codierstiftsystem handelt es sich um das zur Zeit am Markt durchgesetzte System für Ladesteckvorrichtungen. Obwohl in der Druckschrift die Möglichkeit beschrieben ist, eine Polygonform mit mehr als sechs Kanten zu verwenden, hat sich in der Praxis lediglich die Verwendung eines Sechskants durchgesetzt, da hierdurch eine Sperrfläche mit ausreichender Sicherheit erhalten wird. Die Verwendung einer Polygonform mit mehr als sechs Kanten wird als zu unsicher angesehen. Darüber hinaus befinden sich die Codierabschnitte im gesteckten Zustand der Ladesteckvorrichtung in einem entsprechend ausgeformten Gehäusehohlraum, so daß sie nicht allzu sehr seitlich ausweichen können. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn zwei Ladesteckvorrichtungen versehentlich übersteckt werden sollen, die nicht die gleiche Codierung aufweisen, da hierdurch erhebliche Kräfte auf den Codierbereich einwirken.

Aufgrund jüngster Innovationen im Batteriebereich können immer mehr Batterien mit höheren Spannungen bei gleichbleibendem Bauvolumen angeboten werden. Hierdurch ist es erforderlich, die Anzahl der Codiermöglichkeiten für die Spannungen zu erhöhen, ohne auf die gleichzeitige Codierung für Naß- und Trockensysteme zu verzichten. Gleichzeitig soll aber weiterhin eine ausreichende Sicherheit gegenüber Fehlsteckungen erhalten bleiben.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Codierstiftsystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, durch das die Codiermöglichkeiten eines ersten Steckverbinderparameters bei Beibehaltung der Codiermöglichkeiten für einen zweiten Steckverbinderparameter erhöht werden können, ohne nennenswerte Einbußen bezüglich einer minimalen Sperrfläche in Kauf nehmen zu müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster Bereich der Codierfläche von einem parallel zur Codierstiftachse verlaufenden Wellenberg und ein weiterer Bereich von einem parallel zur Codierstiftachse verlaufenden Wellental gebildet ist, wobei der Konturenverlauf der Oberfläche des Wellenbergs und der Konturenverlauf der Oberfläche des Wellentals im wesentlichen achsensymmetrisch zur Codierstiftachse ausgestaltet sind, und daß der zweite Steckverbinderparameter durch zwei Codierzustände gekennzeichnet ist, wobei im ersten Codierzustand der Wellenberg und das Wellental des Codierstifts zum Wellenberg und Wellental eines Codierstifts im zweiten Codierzustand im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer die Codierstiftachse im wesentlichen vollständig enthaltenen Ebene angeordnet sind.

Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß der gesamte 360°-Bereich, der für die Winkellage eines Codierabschnitts zur Verfügung steht ausschließlich zur Codierung des ersten Steckverbinderparameters herangezogen werden kann. Es wird somit eine Verdopplung der Codiermöglichkeiten erzielt.

Zwar ist aus der EP 0 354 582 B1 auch eine Ausführungsform bekannt, bei der ein bereits oben beschriebener Codierstift für Naßladesysteme mit halbiertem Sechskantquerschnitt verwendet wird und der Codierstift für Trockenladesysteme eine Codierfläche aufweist, in der eine Nut und ein über die Mittelebene überstehender Steg vorgesehen sind. Die am häufigsten vorkommende minimale Sperrfläche ergibt sich dann aber lediglich aus dem über die Mittelebene überstehenden Stegquerschnitt. Durch eine derartige Ausführungsform könnte zwar die Anzahl der Spannungscodiermöglichkeiten erhöht werden, jedoch ginge dies von vornherein zu Lasten der minimalen Sperrfläche, die bei dieser Ausführungsform äußerst gering ist. Aus diesem Grunde konnte sich diese Ausführungsform auch nicht auf dem Markt durchsetzen und gilt als zu unsicher.

Die unterschiedliche Codierung zwischen dem ersten Codierzustand und dem zweiten Codierzustand des zweiten Steckverbinderparameters wird bei der vorliegenden Erfindung durch eine Spiegelsymmetrie dieser beiden Codierzustände ermöglicht. Es stehen somit für beide Codierstiftzustände jeweils ein Winkelbereich von 360° zur Verfügung. Bei einem Vergleich des bislang in der Praxis eingesetzten Codierstiftsystems mit einem Codierstiftsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei der Codierabschnitt beider Systeme die gleiche Flächengröße aufweisen soll, weist das erfindungsgemäße Codierstiftsystem die gleiche minimale Sperrfläche auf, obwohl die Anzahl der Codiermöglichkeiten für den ersten Steckverbinderparameter verdoppelt wird. Der Grad der Vermehrung der Codiermöglichkeiten hängt selbstverständlich von der Optimierung der spiegelsymmetrischen Formgebung der Codierabschnitte im ersten und zweiten Codierzustand ab. Bei einer derartigen Ausführungsform wird sogar die minimale Sperrfläche, die bezüglich zweier Codierstifte mit gleichem ersten Steckverbinderparameter, aber unterschiedlichen zweiten Steckverbinderparameter gebildet wird, gegenüber dem bisherigen System verdoppelt.

Die Begriffe achsensymmetrisch und spiegelsymmetrisch sind in diesem Zusammenhang so zu verstehen, daß nicht der gesamte Codierabschnitt diese Erfordernisse streng erfüllen muß, solange die gewünschte Übersteckbarkeit und/oder Sperrwirkung erzielbar ist. Bei Verwendung von z.B. Kunststoffspritzteilen als Codierstifte ist es durchaus denkbar die z.B. Codierfläche stellenweise aus Herstellungsgründen oder zur Materialeinsparung mit Aussparungen zu versehen, die aber keinen Einfluß auf die Codierwirkung haben und nicht zwingend symmetrisch zum übersteckbaren Codierstift angeordnet sein müssen.

Eine besonders günstige Ausgestaltung wird dadurch erzielt, daß der Konturenverlauf der Codierfläche senkrecht zur Codierachse für den zweiten Codierzustand S-förmig und der Konturenverlauf der Codierfläche senkrecht zur Codierachse für den ersten Codierzustand spiegelbildlich S-förmig ausgestaltet ist. Dieses hat den Vorteil, daß die Sperrflächen, die bei gleichem zweiten Steckverbinderparameter und unterschiedlichem ersten Steckverbinderparameter auftreten, sichelförmig ausgestaltet sind und nicht wie im Stand der Technik dreiecksförmig. Hierdurch erlangen die Sperrflächen schon relativ nah zur Codierstiftachse eine beträchtliche Breite, die über einen größeren Bereich nahezu konstant ist. Dies führt darüber hinaus zu einer gleichmäßigeren Kraftverteilung bei einem Fehlsteckversuch. Bei den bisher verwendeten Codierstiftsystemen befindet sich der größte Sperrflächenanteil im Außenbereich, weshalb auch die Knickkräfte größer sind, wodurch der Codierabschnitt bestrebt ist, leichter auszuweichen.

Um die Fläche möglichst vollständig ausnützen zu können und eine bessere Symmetrie auch hinsichtlich der Belastungen zu erhalten, kann der gesamte Querschnitt eines Codierabschnitts zum gesamten Querschnitt eines übersteckbaren Codierabschnitts im wesentlichen achsensymmetrisch zur Codierstiftachse ausgestaltet sein. Insbesondere bei einer Kombination mit dem Anspruch 2 ergibt sich hierdurch eine Querschnittsaufteilung zwischen den beiden übersteckbaren Codierabschnitten, die mit einem Yin-Yang-Muster verglichen werden kann. Hierbei handelt es sich um eine im Rahmen der Erfindung ausgezeichnete Optimierung der Flächenausnutzung. Zum Erreichen dieses Vorteils können zwei übersteckbare Codierabschnitte gemeinsam einen Kreisquerschnitt bilden, wobei jeder Codierabschnitt eine Querschnittsfläche im wesentlichen von der Größe des halben Kreisquerschnitts aufweist.

Eine beträchtliche Erweiterung des Codierstiftsystems wird dadurch erreicht, daß ein Codierstift mit einem Universalcodierabschnitt vorgesehen ist, der mit den Codierabschnitten zum Codieren eines gleichen ersten Steckverbinderparameters und unabhängig vom Codierzustand des zweiten Steckverbinderparameters übersteckbar ist, dessen Winkellage bezüglich des Befestigungsabschnitts und dessen Querschnittsgröße sich aus der Größe und der Lage des freien Querschnitts ergeben, der bei einer Überlagerung des Querschnitts des Codierabschnitts für den einen ersten Steckverbinderparameter und ersten Codierzustand des zweiten Steckverbinderparameters und des Querschnitts des Codierabschnitts für den gleichen ersten Steckverbinderparameter und zweiten Codierzustand des zweiten Steckverbinderparameters frei bleibt. Dieser freie Querschnitt wird dadurch erzeugt, daß die beiden Wellentäler der Codierstifte einander zugewandt sind, wohingegen sich die Wellenberge überlagern. Aufgrund der Tatsache, daß beide Querschnitte jeweils die halbe Fläche des gesamten Codierquerschnitts abdecken, muß zwangsläufig aufgrund der Überlagerung der Wellenberge ein Restquerschnitt frei bleiben. Dieser Restquerschnitt wird zur Ausgestaltung des Universalcodierabschnitts herangezogen. Die eigentliche Querschnittsform des Universalcodierabschnitts hängt dann von dem Grad der Überdeckung der beiden Querschnitte ab.

Ein besonders großer Querschnitt für den Universalcodierabschnitt wird gemäß einer Ausführungsform dadurch erzielt, daß die beiden überlagerten Querschnitte am Außenumfang des Kreisquerschnitts einen Kreisbogenabschnitt freilassen, der ausgehend von der Codierstiftachse einen Öffnungswinkel β von mindestens 60°, bevorzugt 85°, aufweist. Ein solcher Querschnitt weist über einen relativ großen Bereich eine beträchtliche Dicke und somit eine ausreichende Stabilität auf.

Der so erzeugte Querschnitt des Universalcodierabschnitts stellt sicher, daß auch bezüglich diesem die Mindestsperrfläche beibehalten wird und keine Abstriche bezüglich der beiden anderen Querschnittsformen in Kauf genommen werden müssen.

Günstigerweise kann der Befestigungsabschnitt eine Form derart aufweisen, daß dieser in vorbestimmten Winkelschritten um die Codierstiftachse gedreht in die Aufnahmeeinrichtung einsetzbar ist. Eine solche Ausgestaltung ist von Vorteil, da die Winkelschritte bevorzugt eine gleiche Größe aufweisen und sich hierdurch genau definierte Codierungszustände erzeugen lassen.

Vorteilhafterweise kann hierfür der Befestigungsabschnitt einen Polygonquerschnitt aufweisen.

Um Material einzusparen besteht aber auch die Möglichkeit, daß der Befestigungsabschnitt einen sternförmigen Querschnitt aufweist. Ein solcher Sternquerschnitt kann sowohl in eine ebenfalls sternförmige Aufnahme als auch in eine Steckaufnahme mit Polygonquerschnitt einsteckbar sein.

Aufgrund der zur Verfügung stehenden Sperrflächen kann bevorzugt der Befestigungsabschnitt eine Form aufweisen, so daß dieser in mindestens 8, bevorzugt 12, Codierstellungen in die Aufnahmeeinrichtung einsetzbar ist.

Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf einen Ladesteckverbinder mit einem Stecker und einer Dose, die jeweils einen miteinander übersteckbaren Codierstift des Codierstiftsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfassen. Das Codierstiftsystem genügt den bei Ladesteckverbindern vorhandenen rauhen Steckbedingungen bei gleichzeitiger Bereitstellung einer ausreichenden Sperrfläche und einer Vielzahl an Codiermöglichkeiten.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf einen Ladesteckverbindersatz mit einem Codierstiftsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10. Dieser zeichnet sich dadurch aus, daß der erste Steckverbinderparameter die Ladespannung kennzeichnet, daß der erste Codierzustand des zweiten Steckverbinderparameters ein Trockenladesystem kennzeichnet und daß der zweite Codierzustand des zweiten Steckverbinderparameters ein Naßladesystem kennzeichnet. Während insbesondere beim Einsatz in Flurförderfahrzeugen ein Universalcodierstift am Fahrzeug angeordnet ist, so daß sowohl Naß- als auch Trockenbatterien in dieses einsetzbar sind, läßt sich bei Beibehaltung einer im wesentlichen gleichen Sperrfläche eine Verdopplung der Codiermöglichkeiten gegenüber bislang verwendeten Codiersysteme auf diesem Gebiet erreichen. Hierdurch läßt sich die Anzahl der möglichen Spannungen der verschiedenen Batterien erhöhen, so daß in Zukunft auch Batterien mit bislang nicht erreichten Spannungen bei gleicher Baugröße von dem Codiersystem umfaßt sein können.

Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß die Steckverbinderparameter beliebig austauschbar sind, solange sich hierdurch eine vernünftige Codierung mittels der Erfindung erreichen läßt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Codierstifts,
Fig. 2: eine Querschnittsdarstellung zweier übersteckbarer Codierabschnitte für ein Trockenladesystem,
Fig. 3: eine Querschnittsdarstellung zweier übersteckbarer Codierabschnitte eines Naßladesystems mit gleicher Spannungscodierung wie das Trockenladesystem aus Fig. 2,
Fig. 4: eine Querschnittsdarstellung zweier übersteckbarer Codierabschnitte, wobei ein Codierabschnitt eines Naßladesystems mit einem Universalcodierabschnitt übersteckt ist,
Fig. 5: eine Querschnittsdarstellung zweier übersteckbarer Codierabschnitte, wobei ein Codierabschnitt eines Trockenladesystems mit einem Universalcodierabschnitt übersteckt ist und die gleiche Spannungscodierung wie in Fig. 4 vorliegt,
Fig. 6: eine Querschnittsdarstellung einer Überlagerung bei fehlerhaftem Steckversuch von Naß- und Trockenladesystem bei kleinstmöglicher Sperrfläche,
Fig. 7: eine Querschnittsdarstellung, die die kleinstmöglich auftretende Sperrfläche bei einem bekannten Codiersystem mit sechskantförmigen Befestigungsabschnitt zeigt,
Fig. 8: eine Querschnittsdarstellung eines bekannten Codiersystems, die die kleinstmögliche Sperrfläche bei der Verwendung eines achtkantigen Befestigungsabschnitts zeigt,
Fig. 9: eine Querschnittsdarstellung eines Trockenladesystems, die die kleinstmögliche Sperrfläche bei der Verwendung eines Zwölfkants zeigt,
Fig. 10: eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 9 bei der Verwendung eines Achtkants,
Fig. 11: eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 9 bei der Verwendung eines Sechskants,
Fig. 12: eine Querschnittsdarstellung eines Trockenladesystems bei der Verwendung eines Zwölfkants,
Fig. 13: eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 12 bei der Verwendung eines Achtkants,
Fig. 14: eine Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 12 bei der Verwendung eines Sechskants,
Fig. 15: ein Querschnittsvergleich der minimalen Sperrflächen, die sich aus den Fig. 6 bis 7 und 12 bis 14 ergeben,
Fig. 16: eine Querschnittsdarstellung, durch die die Ausgestaltung einer Variante eines Universalcodierabschnitt erläutert ist, und
Fig. 17: eine Darstellung der Hälfte der zusätzlich gewonnenen Querschnittsfläche des Codieraschnitts im Vergleich zur Variante aus Figur 4 und 5.

Da die Anbringung und Anordnung eines Codierstifts in einem Ladesteckverbinder generell z.B. aus der EP 0 354 582 B1 bekannt ist, wird im einzelnen auf die Beschreibung des Ladesteckverbinders und dessen Aufnahmeeinrichtung zum Einstecken und Befestigen des Codierstifts verzichtet und diesbezüglich auf den Stand der Technik verwiesen.

In der Fig. 1 ist ein Codierstift 1 dargestellt, der entlang seiner Codierstiftachse A in einen Befestigungsabschnitt 2 mit einem Polygonquerschnitt und einen Codierabschnitt 3 unterteilt ist. Zwischen dem Befestigungsabschnitt 2 und dem Codierabschnitt 3 befindet sich in aller Regel ein im Querschnitt reduzierter Sicherungsabschnitt 4, der zum axialen Sichern im Gehäuse eines Ladesteckverbinders Verwendung findet. Die axiale Sicherung erfolgt z.B. über Rastnasen, die in den Sicherungsabschnitt 4 einrasten. Im vorliegenden Fall weist der Befestigungsabschnitt 2 einen Achtkantquerschnitt auf. Die Aufnahmeeinrichtung im Ladesteckverbinder umfaßt dann im wesentlichen eine achtkantförmige Öffnung in die der Befestigungsabschnitt 2 im wesentlichen paßgenau einsteckbar ist. Es sei aber an dieser Stelle bemerkt, daß der Befestigungsabschnitt 2 jeglichen Querschnitt aufweisen kann, der ein Umstecken um einen vorbestimmten Winkelbetrag um die Codierstiftachse A gedreht in der Aufnahmeeinrichtung des Ladesteckverbindergehäuses zuläßt. Bevorzugt werden dabei Querschnitte, die ein Umstecken in gleichmäßigen Winkelschritten zulassen, wie das bei einem Polygonquerschnitt der Fall ist. Bei einem Achtkant stehen somit acht Codierstellungen zur Verfügung, die von dem Befestigungsabschnitt vorgegeben sind. Der Codierstift 1 läßt sich jeweils um 45° um die Codierstiftachse A gedreht in verschiedene Codierstellungen in der Aufnahmeeinrichtung anordnen.

Der Codierabschnitt 3 weist wie der Befestigungsabschnitt 2 über seine gesamte Länge einen gleichbleibenden und sich bezüglich seiner Winkellage zur Codierstiftachse A nicht verändernden Querschnitt auf. Der Codierabschnitt 3 umfaßt eine koaxial zur Codierstiftachse A verlaufende zylindermantelförmige Außenfläche 5 und eine in ihrer Breite quer und in ihrer Länge parallel zur Codierstiftachse A verlaufende Codierfläche 6 auf. Die Codierfläche 6 weist im Querschnitt einen S-förmigen Konturenverlauf auf, so daß an der Codierfläche 6 ein Wellenberg 7 und ein Wellental 8 gebildet sind. Der Wellenberg 7 und das Wellental 8 weisen ebenfalls über ihre gesamte Länge in Richtung der Codierstiftachse A einen gleichen Querschnitt auf Der Konturenverlauf des Wellenbergs 7 und des Wellenbergs 8 sind derart ausgestaltet, daß der Konturenverlauf des Wellenbergs 7 achsensymmetrisch zum Konturenverlauf des Wellentals 8 bezüglich der Codierstiftachse A ausgestaltet ist. Eine kleine Abweichung ist insofern nur vorgesehen, damit der Wellenberg 7 eines komplementären Codierabschnitts eines zugehörigen Codierstifts in dem Wellental 8 aufnehmbar ist.

Wichtig für die Codierung ist auch die Winkellage der Codierfläche 6, die diese um die Codierstiftachse A gedreht ist und deren Anordnung bezüglich des Befestigungsabschnitts 2. Die Winkellage der Codierfläche 6 bezüglich des Befestigungsabschnitts 2 wurde, wie oben bereits erläutert, im Stand der Technik zur Unterscheidung von Naß- und Trockenladesystemen verwendet.

Anhand der Fig. 2 und 3 wird nun die Codierung näher erläutert. In der Fig. 2 sind die beiden Querschnitte von Codierabschnitten 3 dargestellt, die für die Kennzeichnung eines Trockenladesystems vorgesehen sind. Die Bezugsziffer 31 kennzeichnet den Codierabschnitt für eine Trockenbatterie, der in einem Ladesteckverbinder eingesteckt ist. Dieser Codierabschnitt 31 ist mit einem Codierabschnitt 41 eines Codierstifts 1 eines Ladesteckverbinders einer Ladestation für Trockenbatterien übersteckbar. Die Winkellage, die die Codierabschnitte 31 und 41 bezüglich des Befestigungsabschnitts 2 einnehmen sorgt für die Spannungscodierung, Demnach sind die Codierabschnitte 31 und 41 nur übersteckbar, wenn es sich um die gleiche Spannungscodierung eines Trockenladesystems handelt. Bei anderen Spannungscodierungen sind dann die Querschnitte jeweils um die Codierstiftachse A gedreht angeordnet.

Aus der Fig. 2 ist auch zu erkennen, daß sich die beiden Querschnitte komplementärer Codierabschnitte 31 und 41 zu einem Kreisquerschnitt ergänzen. Dabei befindet sich der Wellenberg 7 des Codierabschnitts 31 in dem Wellental 8 des Codierabschnitts 41 und der Wellenberg 7 des Codierabschnitts 41 in dem Wellental 8 des Codierabschnitts 31. Abzüglich einiger herstellungsbedingter Abrundungen 9 und 10 entspricht die Fläche jedes Codierabschnitts 31 und 41 jeweils der halben Kreisquerschnittsfläche. Der Konturenverlauf der Codierflächen 6 dieser Codierabschnitte 31 und 41 ist für das Trockenladesystem umgekehrt bzw. spiegelbildlich S-förmig ausgestaltet. Die Codierabschnitte 31 und 41 sind zueinander vollständig achsensymmetrisch bezüglich der Codierstiftachse A. Der Wendepunkt der umgekehrt S-förmigen Kontur der Codierfläche 6 befindet sich in unmittelbarer Nähe der Codierstiftachse A.

Die Fig. 3 stellt die Querschnittsverhältnisse übersteckbarer Codierabschnitte 51 und 61 eines Naßladesystems dar. Der Codierabschnitt 51 gehört zu einem Codierstift 1 eines Ladesteckverbinders einer Naßbatterie, wohingegen der Codierabschnitt 61 zum Codierstift 1 eines zugehörigen Ladesteckverbinders einer Ladestation für Naßbatterien gehört. Beide Codierabschnitte 51 und 61 sind wiederum komplementär zueinander ausgestaltet und weisen die gleiche Spannungscodierung auf. Der Unterschied zu den Codierabschnitten 31 und 41 aus der Fig. 2 besteht darin, daß die Codierstiftabschnitte 31 und 51 spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, wenn sie die gleiche Spannungscodierung aufweisen. Der Konturenverlauf der Codierflächen 6 der Codierabschnitte 51 und 61 ist daher S-förmig und somit entgegengesetzt der Codierung für Trockenladesysteme. Hierdurch wird also eine Codierung zur Unterscheidung von Trocken- und Naßladesystemen erzielt. Die Codierabschnitte 41 und 61 sind ebenfalls spiegelsymmetrisch angeordnet, wenn sie die gleiche Spannungscodierung aufweisen. Die Spiegelsymmetrie ergibt sich bei einer theoretischen Überlagerung der Querschnittsflächen z.B. der Codierabschnitte 31 und 51, so daß die Codierstiftachsen A zur Deckung gebracht werden. Gespiegelt wird dann durch eine Ebene, die die Codierstiftachse A vollständig enthält. Diese Ebene E ist im Querschnitt in Fig. 6 eingezeichnet und wird dort nochmals erläutert.

Anhand der Fig. 4 und 5 wird deutlich, daß aufgrund der Querschnittsausgestaltung des Codierabschnitts 31 für die Trockenbatterie und des Codierabschnitts 51 für die Naßbatterie, bei gleicher Spannungscodierung, die Möglichkeit besteht, einen Universalcodierabschnitt 11 auszugestalten, der sowohl mit dem Codierabschnitt 31 als auch mit dem Codierabschnitt 51 bei gleicher Spannungscodierung übersteckbar ist. Der Querschnitt des Universalcodierabschnitts 11 ergibt sich aus einer Überlagerung der Querschnitte der Codierabschnitte 31 und 51 und ist durch den freibleibenden Querschnitt zwischen den einander zugewandten Wellentälern 8 definiert. Der Universalcodierabschnitt 11 füllt dann jeweils vollständig das Wellental 8 der Codierabschnitte 31 bzw. 51 aus. Dieser wird bei einem Steckverbinder an einem Flurförderfahrzeug verwendet, der mit dem Ladesteckverbinder der Trockenbatterie oder der Naßbatterie übersteckbar sein soll. Die Unterscheidung in Trocken- und Naßladesysteme ist lediglich für den Ladevorgang maßgebend, wohingegen es für das Flurförderfahrzeug unerheblich ist, ob es sich um eine Trocken- oder Naßbatterie handelt. Lediglich die Spannungscodierung muß sichergestellt werden. Der Universalcodierabschnitt 11 weist deshalb eine vorbestimmte Winkellage bezüglich der Codierstiftachse A auf, die auf die Winkellagen der Codierabschnitte 31 und 51 abgestimmt ist und nur mit diesen übersteckbar ist, wenn die gleiche Spannungscodierung vorliegt. Der Universalcodierabschnitt 11 weist ebenfalls wie die anderen Codierabschnitte einen gleichbleibenden Querschnitt über seine gesamte Länge auf und an diesen schließt sich dann ebenso ein gleich ausgestalteter Befestigungsabschnitt 2 an.

In der Fig. 6 ist eine Situation dargestellt, in der ein Codierabschnitt 61 eines Ladesteckverbinders einer Ladestation für Naßbatterien fehlerhaft mit einem Codierabschnitt 32 eines Ladesteckverbinders einer Trockenbatterie übersteckt werden soll. Der Codierabschnitt 32 ist nicht nur fehlerhaft bezüglich der Codierung Naß- oder Trockenladesystem, sondern auch bezüglich der Spannungscodierung. Diese Situation wurde ausgewählt, um die kleinstmögliche Sperrfläche 12, die bei der Verwechslung von Trocken- und Naßladesystemen auftreten kann, darzustellen.

Anhand der Fig. 6 ist sehr gut zu erkennen, daß sich die Codierabschnitte 61 und 32 von Trocken- und Naßladesystemen durch eine Spiegelsymmetrie bezüglich der Ebene E auszeichnen, wodurch die entsprechende Codierung erreicht wird.

Anhand der Fig. 7 bis 15 wird nun ein Vergleich der Sperrwirkungen des oben beschriebenen Codierstiftsystems mit dem Stand der Technik durchgeführt.

In Fig. 7 ist mit der Bezugsziffer 13 die kleinste Sperrfläche eingezeichnet, die im Stand der Technik bei der Codierung mittels halbierter Sechskantquerschnitte auftreten kann. Diese Sperrfläche 13 ist auch in der Fig. 15 in der Spalte "6 Stellg" fett eingezeichnet und soll zum Vergleich als eine 100 %-Sperrfläche angesehen werden. Es handelt sich hierbei um die bei Ladestecksystemen in der Praxis vorhandene minimale Sperrfläche. Bei dem nunmehr vorgenommenen Vergleich bedeutet "6 Stellg", "8 Stellg" oder "12 Stellg" immer die Anzahl der Kanten, die der Befestigungsabschnitt 2 aufweist und gibt somit die Zahl der Umsteckmöglichkeiten in der Aufnahmeeinrichtung an.

Anhand der Fig. 8 wird deutlich, warum ein Achtkant in aller Regel nicht zum Einsatz kommt. Hier beträgt die kleinste Sperrfläche 13' nur 68,5 % von der Sperrfläche 13 aus Fig. 7. Mit einiger Gewalt könnte im rauhen Praxisalltag durchaus eine Übersteckung gelingen. Zumindest ist die Sicherheit für Praxiszwecke nicht ausreichend genug.

Ergänzend ist noch zu erwähnen, daß bei den Sperrflächen gemäß den Fig. 7 und 8 sich diese kontinuierlich von der Mitte nach außen verbreitem, wodurch sich auch die Kraft relativ ungleichmäßig verteilt.

Die Fig. 9 bis 11 beziehen sich auf eine Codierstiftanordnung eines Trockenladesystems und die Fig. 12 bis 14 auf die Codierstiftanordnung eines Naßladesystems.

In den Fig. 11 und 14 ist die kleinste Sperrfläche 12 eingezeichnet, die bei der Verwendung eines Sechskants als Befestigungsabschnitt 2 erfolgt. Ein Vergleich mit der Sperrfläche 13 ergibt, daß diese mehr als doppelt so groß (216 %) ist.

Bei den Fig. 10 und 13 ist jeweils ein Achtkant als Befestigungsabschnitt 2 verwendet worden, so daß eine kleinste Sperrfläche 12 auftreten kann, die immerhin noch ca. 1,5-mal so groß ist wie die Sperrfläche 13 aus Fig. 7.

Es ist sogar möglich, einen Zwölfkant als Befestigungsabschnitt 2 zu verwenden, so daß eine kleinste Sperrfläche 12 erhalten wird, die ungefähr gleich groß ist wie die Sperrfläche 13 aus Fig. 7.

Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß die Sperrfläche 12 aus Fig. 6 mehr als doppelt so groß ist wie die Sperrfläche 13 aus Fig. 7. Dies ist ebenfalls ganz unten in der mittleren Spalte eingezeichnet (Fig. 15).

Aus dem Obigen ergibt sich, daß für die Spannungscodierung bei dem oben beschriebenen Codierstiftsystem 12 Spannungscodierungen möglich sind, ohne daß Einbußen in der Größe der Sperrfläche 12 in Kauf genommen werden müssen. Im Stand der Technik sind vergleichsweise nur halb so viel Spannungscodierungen möglich, Nicht zu vernachlässigen ist dabei die Tatsache, daß die Verdopplung der Spannungscodierungen nicht zu Einbußen bezuglich der Codierung für Naß- und Trockenladesystemen führt. Für beide Systeme stehen jeweils zwölf Spannungscodierungen zur Verfügung.

Die in den Fig. 9 bis 14 eingezeichneten kleinsten Sperrflächen 12 treten nur auf, wenn Ladesteckverbinder gleichen Ladesystems (naß oder trocken) mit unterschiedlicher Spannungscodierung unzulässigerweise gesteckt werden sollen. Die Sperrfläche 12 ist dabei sichelförmig und nimmt ausgehend von der Codierstiftachse A sehr bald eine beträchtliche Breite an, so daß auch eine gleichmäßigere Kraftverteilung an der Sperrfläche 12 bei einem Fehlsteckversuch auftritt.

Bezüglich des Flächenvergleichs der Sperrfläche 13 mit den Sperrflächen 12 ist noch anzumerken, daß von einem gleichen Außendurchmesser der Codierstifte ausgegangen wird, wobei der Durchmesser bei den Polygonquerschnitten durch die Ecken definiert ist. Die Größenverhältnisse der Fig. 7 bis 14 können daher als maßstabsgetreu angesehen werden.

In diesen Figuren ist ebenfalls zu erkennen, daß die Codierabschnitte in einem Gehäuseabschnitt 13 angeordnet sind, der eine Öffnung 14 aufweist, deren Durchmesser nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des von den Codierabschnitten vorgegebenen Kreisquerschnitts. Hierdurch kann jeder Codierabschnitt nur geringfügig seitlich ausweichen aufgrund einer Krafteinwirkung im Bereich der Sperrfläche 12, so daß diese im wesentlichen vollständig wirksam bleibt.

In den Fig. 16 und 17 ist eine Variante dargestellt, bei der durch eine größere Überdeckung der Codierabschnitte 31 und 51 ein im Querschnitt größerer Universalcodierabschnitt 11 gebildet ist. Sowohl der Codierabschnitt 31 als auch der Codierabschnitt 51 sind gegenüber den entsprechenden Codierabschnitten 31 und 51 aus den Fig. 2 bis 5 um jeweils 11,25° um die Codierstiftachse A gedreht worden, so daß ein Öffnungswinkel β von 77,5° gegenüber 55° gemäß der Figur 4 und 5 gebildet ist. Der Universalcodierabschnitt 11 erhält hierdurch eine etwas andere Querschnittsform, wobei aber eine Flächenvergrößerung erzielt wird. Diese Flächenvergrößerung erfolgt symmetrisch. In Fig. 16 ist die einfache Flächenvergrößerung gegenüber dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel dargestellt. Hierbei handelt es sich um den Faktor 2 vergrößerten Maßstab. Anhand der Fig. 15 ist sehr gut zu erkennen, wie sich der Querschnitt des Universalcodierabschnitts 11 aus der Überlagerung der Querschnitte der Codierabschnitte 31 und 51 ergibt. Diese Vergrößerung des Querschnitts des Universalcodierabschnitts 11 kann durch weiteres Verdrehen der Codierabschnitte 31 und 51 um die Codierstiftachse A weiter vergrößert werden. Allerdings sind hier Grenzen gesetzt, da für sämtliche Codierarten eine ausreichende Sicherheit vorhanden sein muß. Es ist daher nicht unbedingt empfehlenswert über die in Fig. 16 dargestellte Form des Universalcodierabschnitts 11 hinauszugehen.

Wichtig für die Überlagerung gemäß der Fig. 16 und der Ausgestaltung des Universalcodierabschnitts 11 aus den Fig. 4 und 5 ist, daß es sich bei den Codierabschnitten 31 und 51 um zur Ebene E spiegelsymmetrisch angeordnete Formen handelt, die die gleiche Spannungscodierung zum einen für Naß und zum anderen für Trocken repräsentieren.

Die Form der gemäß Fig. 2 und 3 übersteckten Codierabschnitte (zum einen 31 und 41 und zum anderen 51 und 61) kann auch als Yin-Yang-Aufteilung bezeichnet werden.

Claims

Codierstiftsystem für Steckverbinder zum Codieren von mindestens einem ersten Steckverbinderparameter und einem zweiten Steckverbinderparameter, mit mindestens zwei übersteckbaren Codierstiften (1), wobei jeder Codierstift (1) einen in mehreren vorbestimmten, um die Codierstiftachse (A) gedrehten Winkellagen in einer Aufnahmeeinrichtung eines Steckverbinderbauteils einsetzbaren Befestigungsabschnitt (2) und einen Codierabschnitt (3, 31, 32, 41, 51) umfaßt, der mit einem Codierabschnitt (3, 31, 32, 41, 51, 61) eines anderen Codierstifts (1) zum Codieren des gleichen ersten und zweiten Steckverbinderparameters derart übersteckbar ist, daß zur Codierstiftachse (A) parallel verlaufende Codierflächen (6) der Codierabschnitte im wesentlichen aufeinanderliegen, wobei die Codierstiftabschnitte zum Codieren des ersten Steckverbinderparameters in einer vorbestimmten, gegenüber dem Befestigungsabschnitt (2) um die Codierstiftachse (A) gedrehten Winkellage angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Bereich der Codierfläche (6) von einem parallel zur Codierstiftachse (A) verlaufenden Wellenberg (7) und ein weiterer Bereich von einem parallel zur Codierstiftachse (A) verlaufenden Wellental (8) gebildet ist, wobei der Konturenverlauf der Oberfläche des Wellenbergs (7) und der Konturenverlauf der Oberfläche des Wellentals (8) im wesentlichen achsensymmetrisch zur Codierstiftachse (A) ausgestaltet sind, und daß der zweite Steckverbinderparameter durch zwei Codierzustände gekennzeichnet ist, wobei im ersten Codierzustand der Wellenberg (7) und das Wellental (8) des Codierstifts (1) zum Wellenberg (7) und Wellental (8) eines Codierstifts (1) im zweiten Codierzustand im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer die Codierstiftachse (A) im wesentlichen vollständig enthaltenen Ebene angeordnet sind.
Codierstiftsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Konturenverlauf der Codierfläche (6) senkrecht zur Codierachse (A) für den zweiten Codierzustand S-förmig und der Konturenverlauf der Codierfläche (6) senkrecht zur Codierachse (A) für den ersten Codierzustand spiegelbildlich S-förmig ausgestaltet ist.
Codierstiftsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Querschnitt eines Codierabschnitts (3, 31, 32, 41, 51, 61) zum gesamten Querschnitt eines übersteckbaren Codierabschnitts (3, 31, 32, 41, 51, 61) im wesentlichen achsensymmetrisch zur Codierstiftachse (A) ausgestaltet ist.
Codierstiftsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei übersteckbare Codierabschnitte (3, 31, 32, 41, 51, 61) gemeinsam im wesentlichen einen Kreisquerschnitt bilden, wobei jeder Codierabschnitt eine Querschnittsfläche im wesentlichen von der Größe der halben Fläche des halben Kreisquerschnitts aufweist.
Codierstiftsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Codierstift (1) mit einem Universalcodierabschnitt (11) vorgesehen ist, der mit dem Codierabschnitt (31, 51) zum Codieren eines gleichen ersten Steckverbinderparameters und unabhängig vom Codierzustand des zweiten Steckverbinderparameters übersteckbar ist, dessen Winkellage bezüglich des Befestigungsabschnitts und dessen Querschnittsgröße sich aus der Größe und Lage des freien Querschnitts ergeben, der bei einer Überlagerung des Querschnitts des Codierabschnitts (31) für den einen ersten Steckverbinderparameter und ersten Codierzustand des zweiten Steckverbinderparameters und des Querschnitts des Codierabschnitts (51) für den gleichen ersten Steckverbinderparameter und zweiten Codierzustand des zweiten Steckverbinderparameters freibleibt.
Codierstiftsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden überlagerten Querschnitte am Außenumfang des Kreisquerschnitts einen Kreisbogenabschnitt freilassen, der ausgehend von der Codierstiftachse (A) einen Öffnungswinkel (β) von mindestens 60°, bevorzugt 85°, aufweist.
Codierstiftsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (2) eine Form derart aufweist, daß dieser in vorbestimmten Winkelschritten um die Codierstiftachse (A) gedreht in die Aufnahmeeinrichtung einsetzbar ist.
Codierstiftsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (2) einen Polygonquerschnitt aufweist.
Codierstiftsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt einen sternförmigen Querschnitt aufweist.
Codierstiftsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (2) eine Form aufweist, so daß dieser in mindestens 8, bevorzugt 12, Codierstellungen in die Aufnahmeeinrichtung einsetzbar ist.
Ladesteckverbinder mit einem Stecker und einer Dose, die jeweils einen miteinander übersteckbaren Codierstift des Codierstiftsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfassen.
Ladesteckverbindersatz mit einem Codierstiftsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Steckverbinderparameter die Ladespannung kennzeichnet, daß der erste Codierzustand des zweiten Steckverbinderparameters ein Trockenladesystem kennzeichnet und daß der zweite Codierzustand des zweiten Steckverbinderparameters ein Naßladesystem kennzeichnet.