EP2686915B1 - Elektrische steckvorrichtung mit verschlusseinrichtung - Google Patents

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EP2686915B1
EP2686915B1 EP12707535.6A EP12707535A EP2686915B1 EP 2686915 B1 EP2686915 B1 EP 2686915B1 EP 12707535 A EP12707535 A EP 12707535A EP 2686915 B1 EP2686915 B1 EP 2686915B1
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EP
European Patent Office
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panel
closure device
plug apparatus
closure
plug
Prior art date
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Active
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EP12707535.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2686915A1 (de
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Stefan Gattwinkel
Volker Lazzaro
Markus Kebben
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Amad Mennekes Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
Amad Mennekes Holding GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
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    • H01R13/447—Shutter or cover plate
    • H01R13/453—Shutter or cover plate opened by engagement of counterpart
    • H01R13/4534—Laterally sliding shutter
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/639—Additional means for holding or locking coupling parts together, after engagement, e.g. separate keylock, retainer strap
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    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/26—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for engaging or disengaging the two parts of a coupling device
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R24/005—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure requiring successive relative motions to complete the coupling, e.g. bayonet type
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49204—Contact or terminal manufacturing
    • Y10T29/49208—Contact or terminal manufacturing by assembling plural parts

Definitions

  • the invention relates to a closure device for a plug-in device system and a method for controlling the access of a plug-in device element to another.
  • Electrical plug-and-socket devices such as connectors or couplings for power current according to DIN VDE 0623, EN 60309-2 (“CEE plug-in devices”) or according to IEC 62196 (“E-car plug-in devices”) typically contain in one housing a contact element with electrical contacts ( Pins or sockets).
  • a contact element with electrical contacts ( Pins or sockets).
  • the contact module can be introduced from an access side forth a complementarily designed plug device element (coupling or plug) to make electrical contact with the contact elements.
  • a hinged lid Prior to insertion of a complementary plug-in device element such a hinged lid must be manually transferred by the user in an open position.
  • the EP 2 075 889 A2 discloses a closure device and method which are considered to be the closest prior art.
  • the invention further relates to a self-contained closure device for controlling the access of a second Plug-in device element to a complementary first plug-in device element.
  • the electrical connector system, the closure device, and the method rely on the rotational movement of a (second) connector element to open a shutter, thereby providing access to a complementary (first) connector element. Since this approach further requires the non-rotatable engagement of the (second) connector element in a rotary ring, it can be designed with a high level of protection against abuse by rotation of the rotary ring can be possible only through the "right" plug device element generate and not abusive by a Tool or by hand.
  • a plurality of panels are provided, which together cover the access to the first plug device element in its closed position.
  • the path of a single shutter from its closed position to its open position can be reduced in this way.
  • there are two diaphragms which in the closed position cover one part in each case (eg in each case half) of the first plug-in device element and are preferably movable in opposite directions. By moving in opposite directions can be achieved that largely compensate for interference or resistance forces each other.
  • the conversion of the rotational movement of the rotary ring into a movement of the diaphragm can be generated in various ways, which depend not least on the nature of the mobility of the diaphragm.
  • the rotary ring may have arranged on a circular arc teeth, which are in engagement with a rack on the panel. In this way, the rotational movement of the rotary ring in a linear movement of the rack - and thus the associated aperture - convert.
  • the closure device on locking means by which the mobility of the diaphragm and / or the rotary ring is blocked in the closed position, wherein the blockage is released only by acting in the direction of insertion pressure on the panel.
  • Such acting in the insertion direction pressure can be generated in a natural way by applying the second plug device element to the closure device, since the second plug device element for the desired assembly with the first plug device element must be moved anyway in the direction of insertion.
  • the normal sequence of movements when plugging leads thus almost automatically to a release of the locking means.
  • simply turning the rotary ring (without pressure on the panel) does not lead to an opening of the closure device, since any movement of the panel and / or rotary ring is prevented by the locking means.
  • the structural realization of the locking means can be done in various ways.
  • the panel may be slidably mounted against a restoring force in the insertion direction.
  • a (sufficiently large) pressure on the panel can then lead to their displacement in the insertion direction, which in turn can be used to cancel the blockage of the locking means.
  • the locking means may in particular comprise projections which engage in holes. In this way, movement of the projections perpendicular to their axis can be blocked.
  • the projections may be located, for example, on the rotary ring or on the housing of the closure device and the holes on the panel, or vice versa. A pressure on the panel in the direction of insertion then has to cause the projections to emerge from the holes and become freely movable. This can be achieved in particular in the embodiment described above in that the aperture shifts along with their holes (or projections) in the insertion direction, while the projections (or holes) remain stationary.
  • the locking means described prevent the closure device can be opened only by a torque on the rotary ring.
  • this protection could possibly be circumvented by directly attaching to the diaphragm manipulation attempts, while a pressure is exerted on the diaphragm, which solves the blockage of the locking means.
  • the closure device can optionally be provided with securing means, by means of which, in the closure position, movement of the orifice, which is generated solely by the direct application of force, and the orifice is blocked.
  • the securing means can be provided regardless of the presence of the locking means. However, they are particularly preferably present in addition to the locking means and designed so that they are effective even when dissolved blockage of the locking means (ie, when pressure on the panel).
  • the securing means are further designed such that movement of the diaphragm, which is generated by an active rotation of the rotary ring, in the closed position is impossible.
  • the securing means cancel the generally effective in both directions motion and force coupling between the aperture and rotary ring at least for the closure position and possibly only in one direction can be effective (in the direction of the rotary ring to the aperture).
  • the above-described cancellation of the bidirectional coupling between the rotary ring and the shutter in the closed position can optionally be achieved by completely disabling the coupling near the closing position, while at the same time providing blockage of the shutter by the rotary ring (but not the other way around).
  • the securing means comprises a freewheel of the rotary ring relative to the diaphragm. Only when an active rotation of the rotary ring (by an authorized user) leaves the freewheeling area does the "normal" bidirectional coupling with the shutter (and the blockage of the shutter stop) so that further rotation of the rotary ring will produce the desired opening Can effect aperture.
  • a movement blockage acting only on the rotary ring on the diaphragm can be achieved, for example, if the securing means comprise two points of diaphragm on the one hand and rotary ring in the closed position on the other hand, with the possible directions of movement of these points being perpendicular to one another.
  • the point of contact of the rotating ring can "block the way" of the contact point of the diaphragm and thus block movement of the diaphragm, while its own mobility (in the transverse direction) remains free.
  • FIGS. 2 to 5 is the closure device 100 (without front panel) shown in the assembled state.
  • FIG. 2 shows the closure device 100 with the panels 130, 130 'and the rotary ring 120 in the closed position.
  • the abutting edges 135, 135 'of the panels touch each other and access to the socket is obscured.
  • FIG. 3 shows the closure device 100 in the same state with attached plug. 2
  • FIG. 4 shows the closure device 100 with the panels 130, 130 'and the rotary ring 120 in the open position in which the access to the socket 1 is free.
  • FIG. 5 shows this condition with attached plug 2.
  • the closing position of the rotary ring 120 is rotated in the open position by approximately 60 °. This rotation is possible by means of the plug 2, which rotatably engages with the non-round outer contour of its front end in the form-fitting matching inner contour of the through hole 126 in the rotary ring 120.
  • the closure device 100 can not be opened abusively without a plug by turning the rotary ring by hand or with a tool, the rotary ring 120 runs on the inner contour of the through hole 126 very narrow. Therefore, it offers hardly any attack surface for fingers or a tool. So he can essentially be safely operated only by the matching exactly to the inner contour front end of a plug.
  • locking means are further provided, which hereinafter with the aid of FIGS. 6 to 9 be explained in more detail.
  • the locking means By the locking means the mobility of the rotary ring 120 and aperture 130, 130 'is blocked in the closed position, as long as this blockade is not solved by a special operating step. Therefore, mere turning on the rotary ring 120 is insufficient to open the shutter 100.
  • the locking means are realized in that on the back of the rotary ring 120 projections in the form of locking pins 123 (FIGS. FIG. 15 ) are provided. These engage in corresponding holes 132, 132 '( FIG. 1 . 13 ) of the shutters 130, 130 'when the rotary ring and the shutters are in the closed position.
  • Such a condition is in a sectional view in FIG FIG. 6 shown, in which the plug 2 is inserted into the through hole of the rotary ring 120 and without pressure on the panels 130, 130 'rests. A rotation of the plug 2 to the piercing axis x is not possible in this state, since the locking pins 123 of the rotary ring 120 engage in the holes 132, 132 'of the diaphragm and thus block the rotation.
  • FIG. 7 In order to remove the blockage of rotating ring and the aperture, as in FIG. 7 shown a pressure in the insertion direction x on the panels 130, 130 'are exercised. Due to the displaceable movement of the diaphragms 130, 130 '(and the Spring plate 140) in the housing 150, the panels together with the spring plate 140 give such pressure and move a piece (typically of the order of one millimeter) in the insertion direction x. These displacements in the insertion direction is sufficient to pull out the locking pins 123 of the rotary ring 120 from the holes 132, 132 'of the panels 130, 130', so that the movement blockage is released.
  • the rotary ring 120 can therefore subsequently as in FIG. 8 shown rotated in the open position and the closure device are thus opened. After opening the panels, the plug 2 can then be completely plugged into the socket 1, which is in FIG. 9 is recognizable.
  • FIG. 9 It can also be seen that a collar 125 on the rotary ring 120 covers a groove which, as shown, can be formed between the front end and the handle of a plug 2. This prevents that the rotary ring 120 or the diaphragms 130, 130 'dip into this groove and thus could block a retraction of the plug.
  • the locking means described prevents the closure device can be opened by a direct rotation of the rotary ring 120, because only by a combination of this rotation with a pressure on the aperture opening is possible.
  • the invention optionally provides securing means with which direct manipulation of the panels 130, 130 'can also be prevented.
  • the securing means are intended in particular to prevent the closure device from being able to be opened by pressure on the panels in the insertion direction x (for releasing the locking means) and subsequent sliding of the panels in the z-direction.
  • This goal can be achieved, for example, by the securing means according to the Figures 10-12 can be achieved, in which the rotary ring 120 is shown partially transparent.
  • the rotary ring 120 has on its back two scenes 124 (see. FIG. 15 ), in each of which a guide pin 133 or 133 'of the panels 130 and 130' engages.
  • a guide pin 133 or 133 'of the panels 130 and 130' engages.
  • FIG. 10 the scenery and the associated scenery pin highlighted in the drawing. The effect of these elements is explained below using the example of the upper link 124 and the guide pin 133 of the upper panel 130, since the functionality for the lower elements 124, 133 'is analog (mirror image).
  • the relevant "contact points" 124 and 133 of rotary ring 120 and aperture 130 are shown separately again.
  • FIG. 10 shows the rotating ring 120 and the shutters 130, 130 'in the closed position.
  • the scenes 124 and the guide pin 133 have points of contact, the principle possible directions of movement v D (link 124 and rotary ring 120) and v B (link pin 133 and aperture 130) are perpendicular to each other.
  • the guide pin 133 is at the dead center of the gate 124.
  • a manipulation force acting on the diaphragm 130 in the z direction (v B ) can therefore not generate a force component which could initiate a rotation of the rotary ring 120.
  • a displacement of the shutter 130 is permanently blocked. This realizes the desired securing of the closure device 100 against an abusive force approach to the panels 130 and 130 '.

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  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verschlusseinrichtung für ein Steckvorrichtungssystem sowie ein Verfahren zur Kontrolle des Zugangs eines Steckvorrichtungselementes zu einem anderen.
  • Elektrische Steckvorrichtungen wie zum Beispiel Stecker oder Kupplungen für Kraftstrom nach DIN VDE 0623, EN 60309-2 ("CEE-Steckvorrichtungen") oder nach IEC 62196 ("E-Auto-Ladesteckvorrichtungen") enthalten typischerweise in einem Gehäuse einen Kontaktbaustein mit elektrischen Kontakten (Stiften oder Buchsen). In den Kontaktbaustein kann von einer Zugangsseite her ein komplementär ausgebildetes Steckvorrichtungselement (Kupplung oder Stecker) eingeführt werden, um elektrischen Kontakt zu den Kontaktelementen herzustellen. Es ist bekannt, die Zugangsseite derartiger Steckvorrichtungen mit einem Klappdeckel zu versehen, um sie im unbenutzten Zustand gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit zu schützen und um einen ungewollten Kontakt zu stromführenden Komponenten zu verhindern. Vor dem Einführen eines komplementären Steckvorrichtungselementes muss ein solcher Klappdeckel vom Benutzer manuell in eine Öffnungsposition überführt werden.
  • Die EP 2 075 889 A2 offenbart eine Verschlusseinrichtung und ein Verfahren, die als nächster Stand der Technik angesehen werden.
  • Vor diesem Hintergrund war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel zur sicheren und robusten Kontrolle des autorisierten Zugangs zu einem Steckvorrichtungselement bereitzustellen, welche sich auf engem Bauraum realisieren lassen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Verschlusseinrichtung nach Anspruch 1, sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Gemäß ihrem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein elektrisches Steckvorrichtungssystem, welches die folgenden Komponenten enthält:
    • Ein erstes Steckvorrichtungselement und ein dazu kompatibles zweites Steckvorrichtungselement, das mit dem ersten Steckvorrichtungselement durch Bewegung in einer Steckrichtung zusammengefügt werden kann. Derartige Steckvorrichtungselemente sind allgemein bekannt und dienen dazu, elektrische Leitungen miteinander zu verbinden. Die Steckvorrichtungselemente sind typischerweise als "Dose" bzw. "Kupplung" einerseits und als "Stecker" andererseits ausgebildet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es sich insbesondere um Kraftsteckvorrichtungen oder Ladesteckvorrichtungen für Elektrofahrzeuge handeln.
    • Eine Verschlusseinrichtung, die vor dem ersten Steckvorrichtungselement angeordnet ist. Die Angabe "vor" bezieht sich dabei auf die vorstehend genannte Steckrichtung in dem Sinne, dass das zweite Steckvorrichtungselement zunächst die Verschlusseinrichtung passieren muss, bevor es das erste Steckvorrichtungselement erreicht. Die Verschlusseinrichtung dient somit der Kontrolle des Zugangs zum ersten Steckvorrichtungselement.
  • Weiterhin ist das Steckvorrichtungssystem dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung folgende Komponenten enthält:
    1. a) Einen drehbeweglich gelagerten Drehring mit einer Durchgangsöffnung, in die das zweite Steckvorrichtungselement drehfest eingreifen kann. Die geometrische Form des "Drehringes" kann quasi beliebig sein und muss nicht unbedingt einem geschlossenen "Ring" im engeren Sinne entsprechen. Ebenso kann die "Durchgangsöffnung" des Drehringes beliebig ausgebildet sein, solange sie ein (teilweises) Passieren des zweiten Steckvorrichtungselementes ermöglicht. Schließlich kann ein "drehfestes Eingreifen" des Steckvorrichtungselementes in den Drehring an beliebiger Stelle erfolgen, wobei die drehfeste Verbindung vorliegen muss, wenn sich das zweite Steckvorrichtungselement in der Durchgangsöffnung befindet. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Durchgangsöffnung eine Innenkontur hat, welche zumindest teilweise einer unrunden Außenkontur des zweites Steckvorrichtungselementes entspricht; in diesem Falle erfolgt der drehfeste Eingriff durch Formschluss an der Durchgangsöffnung selbst.
    2. b) Mindestens eine Blende, welcher zwischen einer Verschlussposition, in der sie das erste Steckvorrichtungselement (aus Steckrichtung gesehen) zumindest teilweise verdeckt, und einer Öffnungsposition, in der sie den Zugang zum ersten Steckvorrichtungselement frei gibt, bewegen lässt. Die Blende kann geometrisch beliebig geformt und in beliebiger Richtung (verschiebe-, schwenk-, und/oder dreh-) beweglich sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Blende im Wesentlichen plattenförmig ist und in der Plattenebene bewegt werden kann, da sich dann besonders flache Bauformen verwirklichen lassen. Die Bewegung der Blende erfolgt zudem vorzugsweise in einer Ebene senkrecht zur Steckrichtung.
    3. c) Kopplungsmittel, über welche eine Drehbewegung des Drehringes in eine Bewegung der Blende von der Verschlussposition in ihre Öffnungsposition umgewandelt wird.
  • Da die Verschlusseinrichtung physikalisch und als Verkaufsprodukt trennbar von den Steckvorrichtungselementen ist, betrifft die Erfindung ferner eine eigenständige Verschlusseinrichtung zur Kontrolle des Zugangs eines zweiten Steckvorrichtungselementes zu einem komplementären ersten Steckvorrichtungselement.
  • Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kontrolle des Zugangs eines zweiten Steckvorrichtungselementes zu einem komplementären ersten Steckvorrichtungselement, welches die folgenden Schritte enthält:
    • Mindestens eine Blende blockiert (anfänglich) in einer Verschlussposition den Zugang zum ersten Steckvorrichtungselement.
    • Das zweite Steckvorrichtungselement wird in einen drehfesten Eingriff mit einem Drehring gebracht und anschließend gedreht, wobei es den Drehring entsprechend mitnimmt.
    • Die Drehung des Drehringes überführt die Blende in eine Öffnungsposition, in der sie den Zugang zum ersten Steckvorrichtungselement frei gibt.
    • Das zweite Steckvorrichtungselement wird durch Bewegung entlang einer Steckachse in das erste Steckvorrichtungselement eingeführt. Die Steckachse kann dabei insbesondere dieselbe Achse sein, um welche zuvor die Drehung des zweiten Steckvorrichtungselementes unter Mitnahme des Drehringes erfolgt ist.
  • Das elektrische Steckvorrichtungssystem, die Verschlusseinrichtung, und das Verfahren beruhen darauf, dass die Drehbewegung eines (zweiten) Steckvorrichtungselementes eine Verschlusseinrichtung öffnet und so den Zugang zu einem komplementären (ersten) Steckvorrichtungselement frei gibt. Da dieser Ansatz weiterhin den drehfesten Eingriff des (zweiten) Steckvorrichtungselementes in einen Drehring erfordert, kann er mit einer hohen Sicherheit gegen Missbrauch ausgelegt werden, indem eine Drehung des Drehringes sich möglichst nur durch das "richtige" Steckvorrichtungselement erzeugen lässt und nicht etwa missbräuchlich durch ein Werkzeug oder von Hand.
  • Im Folgenden werden verschiedene Weiterbildungen der Erfindung beschrieben, welche sich sowohl im Steckvorrichtungssystem, in der Verschlusseinrichtung, als auch im Verfahren realisieren lassen.
  • Vorzugsweise werden mehrere Blenden vorgesehen, welche in ihrer Verschlussposition gemeinsam den Zugang zum ersten Steckvorrichtungselement abdecken. Der Weg einer einzelnen Blende von ihrer Verschlussposition zu ihrer Öffnungsposition kann auf diese Weise reduziert werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn zwei Blenden vorhanden sind, die in der Verschlussposition jeweils einen Teil (z. B. jeweils die Hälfte) des ersten Steckvorrichtungselementes abdecken und vorzugsweise in entgegengesetzte Richtungen beweglich sind. Durch die Bewegung in entgegengesetzte Richtungen kann erreicht werden, dass sich Stör- oder Widerstandskräfte weitgehend gegenseitig kompensieren.
  • Die Umwandlung der Drehbewegung des Drehringes in eine Bewegung der Blende kann auf verschiedene Weisen erzeugt werden, welche nicht zuletzt von der Art der Beweglichkeit der Blende abhängen. Insbesondere kann der Drehring auf einem Kreisbogen angeordnete Zähne aufweisen, die mit einer Zahnstange an der Blende in Eingriff stehen. Auf diese Weise lässt sich die Drehbewegung des Drehringes in eine Linearbewegung der Zahnstange - und somit auch der damit verbundenen Blende - umwandeln.
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist die Verschlusseinrichtung Arretierungsmittel auf, durch welche die Beweglichkeit der Blende und/oder des Drehringes in der Verschlussposition blockiert wird, wobei die Blockierung nur durch einen in Steckrichtung wirkenden Druck auf die Blende gelöst wird. Ein derartiger in Steckrichtung wirkender Druck kann in natürlicher Weise durch Ansetzen des zweiten Steckvorrichtungselementes an die Verschlusseinrichtung erzeugt werden, da das zweite Steckvorrichtungselement für das gewünschte Zusammenfügen mit dem ersten Steckvorrichtungselement ohnehin in Steckrichtung bewegt werden muss. Der normale Bewegungsablauf beim Stecken führt somit quasi von selbst zu einem Lösen der Arretierungsmittel. Ein alleiniges Drehen am Drehring (ohne Druck auf die Blende), wie es bei einem missbräuchlichen Öffnungsversuch auftreten kann, führt dagegen nicht zu einem Öffnen der Verschlusseinrichtung, da jegliche Bewegung von Blende und/oder Drehring durch die Arretierungsmittel verhindert wird.
  • Die konstruktive Realisierung der Arretierungsmittel kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise kann die Blende gegen eine Rückstellkraft in Steckrichtung verschiebbar gelagerten sein. Ein (hinreichend großer) Druck auf die Blende kann dann zu deren Verschiebung in Steckrichtung führen, was wiederum zum Aufheben der Blockade der Arretierungsmittel genutzt werden kann.
  • Die Arretierungsmittel können insbesondere Vorsprünge umfassen, welche in Löcher eingreifen. Auf diese Weise kann eine Bewegung der Vorsprünge senkrecht zu ihrer Achse blockiert werden. Die Vorsprünge können sich beispielsweise am Drehring oder am Gehäuse der Verschlusseinrichtung befinden und die Löcher an der Blende, oder umgekehrt. Ein Druck auf die Blende in Steckrichtung muss dann dazu führen, dass die Vorsprünge aus den Löchern austreten und frei beweglich werden. Dies kann insbesondere bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dadurch erreicht werden, dass sich die Blende mitsamt ihrer Löcher (bzw. Vorsprünge) in Steckrichtung verschiebt, während die Vorsprünge (bzw. Löcher) stehen bleiben.
  • Die beschriebenen Arretierungsmittel verhindern, dass die Verschlusseinrichtung allein durch ein Drehmoment am Drehring geöffnet werden kann. Dieser Schutz könnte jedoch eventuell durch direkt an der Blende ansetzende Manipulationsversuche umgangen werden, wenn dabei ein Druck auf die Blende ausgeübt wird, welcher die Blockade der Arretierungsmittel löst. Um solche Manipulationen zu verhindern, kann die Verschlusseinrichtung optional mit Sicherungsmitteln versehen werden, durch welche in der Verschlussposition eine Bewegung der Blende, die allein durch direkte Krafteinwirkung auch die Blende erzeugt wird, blockiert wird.
  • Die Sicherungsmittel können dabei unabhängig vom Vorhandensein der Arretierungsmittel vorgesehen werden. Besonders bevorzugt sind sie indes zusätzlich zu den Arretierungsmittel vorhanden und so ausgestaltet, dass sie auch bei gelöster Blockade der Arretierungsmittel (d. h. bei Druck auf die Blende) wirksam sind.
  • Vorteilhafterweise sind die Sicherungsmittel weiterhin so ausgestaltet, dass eine Bewegung der Blende, die durch eine aktive Drehung des Drehringes erzeugt wird, in der Verschlussposition unmöglich ist. Das heißt, dass die Sicherungsmittel die im allgemeinen in beide Richtungen wirksame Bewegungs- und Kraftkopplung zwischen Blende und Drehring zumindest für die Verschlussposition aufheben und allenfalls nur noch in einer Richtung wirksam werden lassen (in Richtung vom Drehring zur Blende).
  • Die vorstehend beschriebene Aufhebung der bidirektionalen Kopplung zwischen Drehring und Blende in der Verschlussposition kann optional dadurch erreicht werden, dass die Kopplung nahe der Verschlussposition ganz aufgehoben wird, während gleichzeitig in diesem Bereich eine Blockade der Blende durch den Drehring (jedoch nicht umgekehrt) vorgesehen wird. Mit anderen Worten umfasst in dieser Ausführungsform das Sicherungsmittel einen Freilauf des Drehringes gegenüber der Blende. Erst wenn durch eine aktive Drehung des Drehringes (durch einen autorisierten Benutzer) der Bereich des Freilaufes verlassen wird, setzt die "normale" bidirektionale Kopplung zur Blende ein (und die Blockade der Blende aus), sodass ein weiteres Drehen des Drehringes die gewünschte Öffnung der Blende bewirken kann.
  • Eine nur vom Drehring auf die Blende wirkende Bewegungsblockade (ohne gleichzeitige Blockierung des Drehringes) kann beispielsweise erreicht werden, wenn die Sicherungsmittel zwei sich in der Verschlussposition berührende Punkte von Blende einerseits und Drehring andererseits umfassen, wobei die prinzipiell möglichen Bewegungsrichtungen dieser Punkte senkrecht zueinander stehen. In diesem Falle kann der Berührungspunkt des Drehringes dem Berührungspunkt der Blende "den Weg versperren" und damit eine Bewegung der Blende blockieren, während seine eigene Beweglichkeit (in Querrichtung) frei bleibt. Weiterhin wird durch die senkrecht zueinander stehenden Bewegungsrichtungen sichergestellt, dass ein Druck der Blende auf den Berührungspunkt des Drehringes keine Kraftkomponente besitzt, welche eine Drehung des Drehringes einleiten könnte.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Verschlusseinrichtung (sowie ein zughöriges Steckvorrichtungssystem), welches die folgende Kombination der oben beschriebenen Merkmale enthält:
    • Sie enthält einen drehbeweglichen Drehring mit einer Durchgangsöffnung, in die das zweite Steckvorrichtungselement drehfest (z. B. durch Formschluss) eingreifen kann.
    • Sie enthält mindestens eine Blende, welche auf einer Federplatte gelagert ist und in einer Ebene senkrecht zur Federplatte beweglich ist.
    • An Blende und Drehring sind Arretierungsstifte und Löcher vorgesehen, die in einer Verschlussposition von Blende und Drehring in Eingriff stehen und die durch Druck auf die federnd gelagerte Blende entkoppelt werden.
    • Eine in der Verschlussposition (nach der vorgenannten Entkopplung) beginnende Drehung des Drehringes bewegt nach einem anfänglichen Freilauf die Blende über eine Verzahnung von ihrer Verschlussposition in eine Öffnungsposition.
    • Blende und Drehring sind über einen Kulissenstift und eine Kulisse derart gekoppelt, dass hierdurch (nur) die Bewegung der Blende blockiert ist, wenn Blende und Drehring in der Verschlussposition sind.
  • Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung mit einem ersten Steckvorrichtungselement;
    Figur 2
    eine Aufsicht auf die Verschlusseinrichtung von Figur 1 in der Verschlussposition;
    Figur 3
    die Verschlusseinrichtung von Figur 2 mit angesetztem zweiten Steckvorrichtungselement;
    Figur 4
    eine Aufsicht auf die Verschlusseinrichtung von Figur 2 in der Öffnungsposition;
    Figur 5
    die Verschlusseinrichtung von Figur 4 mit angesetztem zweiten Steckvorrichtungselement;
    Figur 6
    einen Schnitt durch die Verschlusseinrichtung von Figur 1 bei losem Kontakt eines zweiten Steckvorrichtungselementes an den Blenden;
    Figur 7
    die Verschlusseinrichtung von Figur 6 bei Druck auf die Blenden und dadurch erfolgtem Lösen der Arretierungsmittel;
    Figur 8
    die Verschlusseinrichtung von Figur 7 nach Drehen des zweiten Steckvorrichtungselementes in die Öffnungsposition;
    Figur 9
    die Verschlusseinrichtung von Figur 8 nach vollständigem Einstecken des zweiten Steckvorrichtungselementes in das erste;
    Figur 10
    eine Aufsicht auf die Verschlusseinrichtung von Figur 1 in der Verschlussposition mit transparent dargestelltem Drehring;
    Figur 11
    einen vergrößerten Ausschnitt der Verschlusseinrichtung von Figur 10 nach einer Drehung bis zum Ende des Freilaufes;
    Figur 12
    eine Aufsicht der Verschlusseinrichtung von Figur 10 nach einer Drehung in die Öffnungsposition;
    Figur 13
    eine separate perspektivische Ansicht einer Blende der Verschlusseinrichtung;
    Figur 14
    eine separate perspektivische Ansicht des Drehringes der Verschlusseinrichtung von vorne;
    Figur 15
    eine separate perspektivische Ansicht des Drehringes der Verschlusseinrichtung von hinten.
  • Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht die Komponenten einer erfindungsgemäßen Verschlusseinrichtung 100 sowie das zugehörige erste Steckvorrichtungselement, welches im dargestellten Beispiel eine Steckdose 1 ist (im Prinzip jedoch auch einen Stecker sein könnte). Die Verschlusseinrichtung soll die Zugangsseite der Steckdose 1 bei Nichtgebrauch verschließen und somit einen unautorisierten Zugriff verhindern. Gleichzeitig soll jedoch der Zugang zur Steckdose 1 für ein in Steckrichtung x zugeführtes komplementäres zweites Steckvorrichtungselement (im vorliegenden Fall also für einen Stecker 2) möglich sein. Um dies zu erreichen, weist die Verschlusseinrichtung 100 die folgenden Komponenten auf:
    • Eine Frontblende 110, welche die Verschlusseinrichtung nach außen hin abschließt und welche typischerweise in die Wand eines Gerätes integriert ist, beispielsweise in die Gehäusewand einer Ladestation für Elektrofahrzeuge. Die Frontblende 110 ist in den Figuren 2-5, und 10-12 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
    • Einen Drehring 120, welcher drehbeweglich um die Steckachse x innerhalb der Verschlusseinrichtung 100 gelagert ist. Der Drehring 120 ist in Figur 1 in seiner "Öffnungsposition" dargestellt, in welcher er den Zugang eines Steckers zur Steckdose 1 frei gibt. An seiner Außenseite weist der Drehring 120 auf einem Kreisbogen angeordnete Zähne 121 auf, die in einen Freilauf 122 ohne Zähne übergehen. Durch eine Feder (nicht dargestellt) wird der Drehring 120 vorzugsweise in die Verschlussposition (Figur 2) vorgespannt.
    • Zwei spiegelbildlich zueinander angeordnete und ansonsten baugleiche Blenden 130 und 130'. Diese bestehen im Wesentlichen aus einer Blendenplatte sowie einer damit seitlich verbundenen Zahnstange 131, 131'. Die Blenden 130, 130' sind in Figur 1 ebenfalls in ihrer Öffnungsposition dargestellt, in welcher sie den Zugang zur Steckdose 1 frei geben.
  • Durch (mit dem Gehäuse 150 verbundene) Federn 134 werden die Blenden aus der dargestellten Öffnungsposition in die Verschlussposition (Figur 2) gezogen, in welcher sie sich an ihren Stoßkanten 135, 135' berühren. Die Stoßkanten sind dabei vorzugsweise in x-Richtung stufenförmig ausgebildet, um trotz Bauteiltoleranzen dicht zu schließen.
  • Anders als dargestellt können die Stoßkanten optional auch ungerade sein und beispielsweise Ausstülpungen und korrespondierende Einbuchtungen aufweisen. Dadurch können ausgehend von der Verschlussposition einzelne Kontaktbuchsen der Steckdose 1 gegebenenfalls über einen längeren Bewegungsweg noch verdeckt werden.
    • Eine Federplatte 140, auf welcher die Blenden 130, 130' verschiebebeweglich in z-Richtung gelagert sind.
    • Ein Gehäuse 150, in welchem die Federplatte 140 (zusammen mit den Blenden 130, 130') auf Federn 151 verschiebebeweglich in Steckrichtung x gelagert ist.
  • In den Figuren 2 bis 5 ist die Verschlusseinrichtung 100 (ohne Frontblende) im zusammengebauten Zustand dargestellt. Im Einzelnen zeigt Figur 2 die Verschlusseinrichtung 100 mit den Blenden 130, 130' und dem Drehring 120 in der Verschlussposition. Die Stoßkanten 135, 135' der Blenden berühren sich, und der Zugang zur Steckdose ist verdeckt. Figur 3 zeigt die Verschlusseinrichtung 100 im selben Zustand mit angesetztem Stecker 2.
  • Figur 4 zeigt die Verschlusseinrichtung 100 mit den Blenden 130, 130' und dem Drehring 120 in der Öffnungsposition, in welcher der Zugang zur Steckdose 1 frei ist. Figur 5 zeigt diesen Zustand mit angesetztem Stecker 2.
  • Gegenüber der Verschlussposition ist der Drehring 120 in der Öffnungsposition um ca. 60° gedreht. Diese Drehung ist mit Hilfe des Steckers 2 möglich, welcher mit der unrunden Außenkontur seines Frontendes in die dazu formschlüssig passende Innenkontur der Durchgangsöffnung 126 im Drehring 120 drehfest eingreift.
  • Durch eine Drehung des Steckers 2 um die Steckachse x (sowie Druck auf die Blenden 130, 130', s. u.) rotiert der Drehring 120 mit um die x-Achse. Über den Eingriff seiner Zähne 121 in die Zahnstangen 131, 131' der Blenden 130, 130' wird die Drehbewegung des Drehringes 120 dabei in gegenläufige Translationsbewegungen der Blenden 130, 130' umgewandelt (in positive und negative z-Richtung). Die Blenden werden dadurch in ihre Öffnungsposition verschoben.
  • Damit die Verschlusseinrichtung 100 nicht missbräuchlich ohne einen Stecker durch Drehen des Drehringes von Hand oder mit einem Werkzeug geöffnet werden kann, läuft der Drehring 120 an der Innenkontur der Durchgangsöffnung 126 sehr schmal aus. Er bietet daher kaum eine Angriffsfläche für Finger oder ein Werkzeug. So kann er im Wesentlichen nur durch das genau zu der Innenkontur passende Frontende eines Steckers sicher betätigt werden.
  • Um den Drehring in der Verschlussposition zusätzlich gegen eine unautorisierte Bestätigung zu schützen, sind weiterhin Arretierungsmittel vorgesehenen, welche nachfolgend mit Hilfe der Figuren 6 bis 9 näher erläutert werden. Durch die Arretierungsmittel wird die Beweglichkeit von Drehring 120 und Blenden 130, 130' in der Verschlussposition blockiert, solange diese Blockade nicht durch einen besonderen Betätigungsschritt gelöst wird. Bloßes Drehen am Drehring 120 reicht daher nicht aus, um die Verschlusseinrichtung 100 zu öffnen.
  • Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform werden die Arretierungsmittel dadurch realisiert, dass an der Rückseite des Drehringes 120 Vorsprünge in Form von Arretierungsstiften 123 (Figur 15) vorgesehen sind. Diese greifen in korrespondierende Löcher 132, 132' (Figur 1, 13) der Blenden 130, 130' ein, wenn sich Drehring und Blenden in der Verschlussposition befinden. Ein solcher Zustand ist in einer Schnittansicht in Figur 6 dargestellt, in welcher der Stecker 2 in die Durchgangsöffnung des Drehringes 120 eingeführt ist und drucklos auf den Blenden 130, 130' aufliegt. Eine Drehung des Steckers 2 um die Stechachse x ist in diesem Zustand nicht möglich, da die Arretierungsstifte 123 des Drehringes 120 in die Löcher 132, 132' der Blenden eingreifen und die Drehung somit blockieren.
  • Um die Blockade Drehringes und der Blenden aufzuheben, muss wie in Figur 7 gezeigt ein Druck in Steckrichtung x auf die Blenden 130, 130' ausgeübt werden. Aufgrund der verschiebebeweglichen Lagerung der Blenden 130, 130' (und der Federplatte 140) im Gehäuse 150 können die Blenden zusammen mit der Federplatte 140 einem solchen Druck nachgeben und sich ein Stück (typischerweise in der Größenordnung von einem Millimeter) in Steckrichtung x bewegen. Diese Verschiebungen in Steckrichtung reicht aus, um die Arretierungsstifte 123 des Drehringes 120 aus den Löchern 132, 132' der Blenden 130, 130' herauszuziehen, so dass die Bewegungsblockade gelöst wird.
  • Der Drehring 120 kann daher anschließend wie in Figur 8 gezeigt in die Öffnungsposition gedreht und die Verschlusseinrichtung somit geöffnet werden. Nach Öffnen der Blenden kann der Stecker 2 dann ganz in der Steckdose 1 eingesteckt werden, was in Figur 9 erkennbar ist.
  • Aus Figur 9 ist ferner erkennbar, dass ein Kragen 125 am Drehring 120 eine Nut überdeckt, die wie dargestellt zwischen dem Frontende und dem Griff eines Steckers 2 ausgebildet sein kann. Damit wird verhindert, dass der Drehring 120 bzw. die Blenden 130, 130' in diese Nut eintauchen und somit ein Zurückziehen des Stecker blockieren könnten.
  • Durch die beschriebenen Arretierungsmittel wird verhindert, dass durch eine direkte Drehung des Drehring 120 die Verschlusseinrichtung geöffnet werden kann, denn erst durch eine Kombination dieser Drehung mit einem Druck auf die Blenden wird das Öffnen möglich.
  • Die Erfindung sieht darüber hinaus optional Sicherungsmittel vor, mit denen auch einer direkten Manipulation der Blenden 130, 130' vorgebeugt werden kann. Die Sicherungsmittel sollen insbesondere verhindern, dass die Verschlusseinrichtung durch einen Druck auf die Blenden in Steckrichtung x (zum Lösen der Arretierungsmittel) und ein anschließendes Schieben der Blenden in z-Richtung geöffnet werden kann.
  • Dieses Ziel kann beispielsweise durch die Sicherungsmittel gemäß den Figuren 10-12 erreicht werden, in denen der Drehring 120 teilweise transparent dargestellt ist. Der Drehring 120 hat an seiner Rückseite zwei Kulissen 124 (vgl. Figur 15), in die jeweils ein Kulissenstift 133 bzw. 133' der Blenden 130 bzw. 130' eingreift. Im unteren Teil von Figur 10 sind die Kulisse und der zugehörige Kulissenstift zeichnerisch hervorgehoben. Die Wirkung dieser Elemente wird nachfolgend am Beispiel der oberen Kulisse 124 und des Kulissenstiftes 133 der oberen Blende 130 erläutert, da die Funktionalität für die unteren Elemente 124, 133' analog (spiegelbildlich) ist. Im rechten Teil von Figur 10 sind die relevanten "Berührungspunkte" 124 und 133 von Drehring 120 bzw. Blende 130 noch einmal separat dargestellt.
  • Figur 10 zeigt den Drehring 120 und die Blenden 130, 130' in der Verschlussposition. Die Kulissen 124 und der Kulissenstift 133 haben miteinander Berührungspunkte, deren prinzipiell mögliche Bewegungsrichtungen vD (Kulisse 124 bzw. Drehring 120) und vB (Kulissenstift 133 bzw. Blende 130) senkrecht aufeinander stehen. Anders gesagt liegt der Kulissenstift 133 im Totpunkt der Kulisse 124. Eine in z-Richtung (vB) auf die Blende 130 wirkende Manipulationskraft kann daher keine Kraftkomponente erzeugen, die eine Drehung des Drehringes 120 einleiten könnte. Somit wird eine Verschiebung der Blende 130 dauerhaft blockiert. Dies verwirklicht die gewünschte Sicherung der Verschlusseinrichtung 100 gegen einen missbräuchlichen Kraftansatz an den Blenden 130 und 130'.
  • Die beschriebenen Sicherungsmittel werden noch dadurch vervollständigt, dass am Drehring 120 ein zahnloser Freilauf 122 vorgesehen ist. In der Verschlussposition liegt somit noch keine Kopplung des Drehringes 120 mit den Zahnstangen 131, 131' der Blenden 130, 130' vor. Gäbe es eine solche Kopplung schon, so könnte ein Krafteinwirkung auf die Blenden auf diesem Wege eine Drehung des Drehringes 120 erzeugen und damit die Blockade zwischen Kulissenstift 133, 133' und Kulissen 124 aufheben. Letztlich wäre es eine Frage der jeweiligen Bauteil-Toleranzen, welcher der beiden widerstreitenden Bewegungsmechanismen (Blockade durch Kulissenstift 133, 133' und Kulisse 124 oder bidirektionale Bewegungskopplung durch Zähne 121, 131) Oberhand gewänne. Durch den Freilauf 122 wird diesbezüglich ein eindeutiger Vorrang für die Blockade zwischen Zapfen und Kulisse festgelegt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Steckdose
    2
    Stecker
    100
    Verschlusseinrichtung
    110
    Frontblende
    120
    Drehring
    121
    Zähne
    122
    Freilauf
    123
    Arretierungsstift
    124
    Kulisse
    125
    Kragen
    126
    Durchgangsöffnung
    130, 130'
    Blende
    131, 131'
    Zahnstange
    132, 132'
    Loch
    133, 133'
    Kulissenstift
    134, 134'
    Feder
    135, 135'
    Stoßkante
    140
    Federplatte
    150
    Gehäuse
    151
    Feder

Claims (11)

  1. Verschlusseinrichtung (100) zur Kontrolle des Zugangs eines zweiten Steckvorrichtungselementes (2) zu einem komplementären ersten Steckvorrichtungselement (1), enthaltend:
    a) einen drehbeweglichen Drehring (120) mit einer Durchgangsöffnung (126), in die das zweite Steckvorrichtungselement (2) drehfest eingreifen kann;
    b) mindestens eine Blende (130, 130'), welche zwischen einer Verschlussposition und einer Öffnungsposition beweglich ist;
    c) Kopplungsmittel (121, 131), über welche eine Drehbewegung des Drehringes (120) in eine Bewegung der Blende (130, 130') von ihrer Verschlussposition in die Öffnungsposition umgewandelt wird.
  2. Verschlusseinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (100) Arretierungsmittel (123, 132, 132') aufweist, durch welche die Beweglichkeit von Blende (130, 130') und/oder Drehring (120) in der Verschlussposition blockiert wird, und die durch in Steckrichtung (x) wirkenden Druck auf die Blende (130, 130') gelöst werden.
  3. Verschlusseinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (130, 130') gegen eine Rückstellkraft in Steckrichtung (x) verschiebebeweglich gelagert ist.
  4. Verschlusseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungsmittel Vorsprünge (123) umfassen, welche in Löcher (132, 132') eingreifen.
  5. Verschlusseinrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (100) Sicherungsmittel (122, 124, 133, 133') aufweist, durch welche in der Verschlussposition eine durch direkte Krafteinwirkung auf die Blende (130, 130') erzeugte Bewegung der Blende blockiert wird.
  6. Verschlusseinrichtung (100) nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel (122, 124, 133, 133') auch bei gelöster Blockierung der Arretierungsmittel (123, 132, 132') wirksam sind.
  7. Verschlusseinrichtung (100) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel einen Freilauf (122) umfassen, durch welchen die Drehung des Drehringes (120) in der Nähe der Verschlussposition von der Bewegung der Blende (130, 130') entkoppelt ist.
  8. Verschlusseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel zwei sich in der Verschlussposition berührende Punkte (124, 133, 133') an Blende (130, 130') und Drehring (120) umfassen, deren Bewegungsrichtungen senkrecht zueinander stehen.
  9. Verschlusseinrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, enthaltend:
    b) einen drehbeweglichen Drehring (120) mit einer Durchgangsöffnung (126), in die das zweite Steckvorrichtungselement (2) drehfest eingreifen kann;
    b) mindestens eine Blende (130, 130'), welche auf einer Federplatte (140) gelagert ist und in einer Ebene senkrecht zur Federplatte (140) beweglich ist;
    wobei:
    - Arretierungsstifte (123) und Löcher (132, 132') an Blende (130, 130') und Drehring (120) vorgesehen sind, die in einer Verschlussposition von Blende (130, 130') und Drehring (120) in Eingriff stehen und durch Druck auf die federnd gelagerte Blende (130, 130') entkoppelt werden;
    - eine in der Verschlussposition beginnende Drehung des Drehringes (120) nach einem anfänglichen Freilauf die Blende (130, 130') über eine Verzahnung (121, 131, 131') von ihrer Verschlussposition in eine Öffnungsposition bewegt;
    - Blende (130, 130') und Drehring (120) über einen Kulissenstift (133, 133') und eine Kulisse (124) derart gekoppelt sind, dass hierdurch die Bewegung der Blende (130, 130') blockiert ist, wenn beide in der Verschlussposition sind.
  10. Steckvorrichtungssystem (1, 2, 100), enthaltend - ein erstes Steckvorrichtungselement (1) und ein dazu kompatibles zweites Steckvorrichtungselement (2), das mit dem ersten Steckvorrichtungselement (1) in einer Steckrichtung (x) zusammengefügt werden kann;
    - eine Verschlusseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 die vor dem ersten Steckvorrichtungselement (1) angeordnet ist.
  11. Verfahren zur Kontrolle des Zugangs eines zweiten Steckvorrichtungselementes (2) zu einem komplementären ersten Steckvorrichtungselement (1), wobei:
    - mindestens eine Blende (130, 130') in einer Verschlussposition den Zugang zum ersten Steckvorrichtungselement (1) blockiert;
    - das zweite Steckvorrichtungselement (2) in einen drehfesten Eingriff mit einem Drehring (120) gebracht und anschließend gedreht wird;
    - die resultierende Drehung des Drehringes (120) die Blende (130, 130') aus der Verschlussposition in eine Öffnungsposition überführt, in der sie den Zugang zum ersten Steckvorrichtungselement (1) frei gibt;
    - das zweite Steckvorrichtungselement (2) durch Bewegung entlang einer Steckachse (x) in das erste Steckvorrichtungselement (1) eingeführt wird.
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