EP3692607A1 - Elektrische anschlussvorrichtung - Google Patents

Elektrische anschlussvorrichtung

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Publication number
EP3692607A1
EP3692607A1 EP18779559.6A EP18779559A EP3692607A1 EP 3692607 A1 EP3692607 A1 EP 3692607A1 EP 18779559 A EP18779559 A EP 18779559A EP 3692607 A1 EP3692607 A1 EP 3692607A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
drive
locking element
charging
shift lever
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18779559.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Benjamin DJEDOVIC
Tim SONNENSCHEIN
Winfried Schlabs
Claus Töpfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kiekert AG
Original Assignee
Kiekert AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kiekert AG filed Critical Kiekert AG
Publication of EP3692607A1 publication Critical patent/EP3692607A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
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    • B60L53/16Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
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    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to an electrical connection device for in particular electric or hybrid motor vehicles, with a charging socket and a charging plug, wherein the charging plug is releasably anchored in the charging socket by means of a movable locking element, with an electric motor drive for generating adjusting movements of the locking element, and with a sensor for detecting adjusting movements of the locking element.
  • Electric or hybrid vehicles are typically equipped with one or more accumulators, which must be charged according to rotation with electrical energy to supply one or more electric drives. This is generally done via a charging infrastructure, for example in the form of charging stations. Starting from the charging station, an electrical connection cable with an end-side charging plug is usually inserted into the charging socket present on the relevant motor vehicle in order to charge the motor vehicle-side battery or the accumulator.
  • the detachable locking of the charging plug against the charging socket also guarantees a perfect allocation of user and charging station. That is, locking generally ensures that only an authorized user obtains and pays for the requested electrical energy from the associated charging station. Unauthorized As a result, third-party users are also kept away from this and excluded from a "power-hiccup.” This has basically proven itself.
  • a locking bolt is assigned a form-fitting backdrop.
  • a magnetic element and a magnetic field detector are provided. With the aid of the magnetic field detector, a magnetic field of the magnetic element can be detected.
  • a positive connection between the locking bolt and the positive connection gate the magnetic field differs from the case of a non-existent positive connection, so that in this way the positive connection between the charging plug and the corresponding charging socket and consequently the charging socket can be monitored.
  • magnetic field detectors provided at this point are typically cost-intensive and possibly also prone to interference with manipulation attempts with a permanent magnet brought into proximity from the outside.
  • a charging device for charging an electrical energy storage device of a motor vehicle according to DE 10 2015 012 864 A1 a locking device is likewise provided, with the aid of which charging socket and charging plug can be releasably coupled to one another.
  • a sensor is addressed, with the help of an approach of a person can be detected. The locking device is now moved in response to the detected approach of the person in question from the locking position to the open position.
  • the procedure is such that unlocking due to a manual Actuation of an actuating element of the connection device of the motor vehicle is carried out. This is done when the charging plug and the charging socket are connected together. In this way, there is no longer the danger that an unintentional unlocking process takes place in the event of an accidental incorrect operation. This could result in incomplete charging and abuse by third parties.
  • the invention is based on the technical problem of further developing such an electrical connection device so that the functional reliability is increased with a simple structural design and at the same time reduces the assembly effort.
  • the invention proposes in a generic electrical connection device for particular electric or hybrid vehicles, that the sensor monitors rotational movements of the drive.
  • the senor according to the invention is therefore not used to determine any driving or adjusting movements of the locking element directly. Rather, the sensor is provided on a transmission of the drive and thus indirectly monitors the movement of the locking element. The transmission in turn serves to act on the locking element, so that in this way adjusting movements of the locking element as it were indirectly monitored by means of the sensor.
  • the electromotive drive is composed of an electric motor and the said downstream transmission. The transmission is now equipped with the sensor according to the invention.
  • the sensor within a drive housing.
  • the drive housing accommodates the complete electromotive drive including the electric motor and gearbox in its interior.
  • the drive housing in question with the sensor located therein and advantageously with the locking element mounted on or in the drive housing can be mounted and mounted as a complete module or assembly on or in a body of the motor vehicle under consideration.
  • the transmission is equipped with a separate stage or switching stage for the sensor. This makes it possible to make the application of the sensor particularly sensitive and reliable. Because of the separate switching stage is generally the ability to provide a suitable translation of the input provided high-speed electric motor.
  • the invention proposes in detail that the sensor interacts with the drive with the interposition of a shift lever.
  • the shift lever can be acted upon by means of an actuator arranged on the drive.
  • the shift lever is directly coupled via a toothing with the drive.
  • the interpretation is advantageously made so that the actuator for the shift lever or the shift lever itself follows rotational movements of the separate stage or gear stage of the transmission. As a result, performs the actuator or the shift lever itself rotational movements.
  • the invention takes account of the fact that the application of the sensor is also (rotational) of the output shaft of the electric motor translated, so that as a result thereof, the position of the locking element can be sensitively detected and monitored by means of the sensor. Actually occur at this point gear ratios of usually more than five, especially even more than ten. As a further consequence, due to the overall sensitive monitoring of actuating movements of the locking element in the invention by the additional and separate switching stage for the sensor in total to a sensor be used, which is simple and inexpensive.
  • an electrical connection device for particular electric or hybrid motor vehicles is provided, which is not only structurally simple and therefore constructed inexpensively. But the assembly is expressly simplified at this point, because the drive including locking device and sensor as a unit or complete assembly module is available. Here are the main benefits.
  • FIG. 4 perspective detail view of FIG. 3 and
  • FIG. 5 shows another perspective detailed view of the article according to FIG. 3.
  • a body 1 is shown.
  • the body 1 is equipped with a recess 2.
  • a charging socket 3 can be coupled electrically and releasably locking with a charging connector 4, which is introduced into the recess 2 in the body 1 and electrically connected to the charging socket 3 is coupled.
  • the charging plug 4 has in Fig. 2A only indicated plug contacts 5, which engage in associated sockets 5 'in the interior of the charging socket 3.
  • the reverse can also be done.
  • a movable locking element 6 is provided in order to releasably lock the charging plug 4 with the charging socket 3.
  • the locking element 6 can also be made of a metal. According to the embodiment, the locking element 6 and a bend with associated guide 15 define a plastic injection molded part made entirely of plastic.
  • the locking element 6 engages the releasable locking of the charging plug 4 relative to the charging socket 3 in an associated recess 7 in the charging plug 4 a.
  • the locking element 6 engages in a further recess 7 'in the charging socket 3.
  • Fig. 2A shows the unlocked state.
  • Fig. 2B the transition from the unlocked to the locked position is shown.
  • the locking element 6 can be compared to the two recesses 7 and 7 'procedure to establish the interlock between the charging plug 4 and the charging socket 3 respectively repeal.
  • movements of the locking element 6 correspond in its longitudinal direction, as indicated by a double arrow in Fig. 1.
  • a drive for the adjusting movements of the locking element 6 provides according to the embodiment, a drive.
  • the longitudinal direction of the locking element 6 extends perpendicular to a plane in which shafts 9, 10, 1 1 of the drive are arranged.
  • the drive is accommodated in a separate drive housing 13 and housed in total by the drive housing 13, so that the drive can be modularly placed and installed at a suitable location in the interior of the body 1 independently of the charging socket 3.
  • the drive housing 13 is equipped on the outside with a seal 12 in the region of the locking element 6.
  • the seal 12 ensures that the locking element 6 is sealed in its movements in the longitudinal direction relative to the drive housing 13.
  • the locking element 6 is mounted in the drive housing 13.
  • the drive comprises an electric motor 8, a first shaft 9, a second shaft 10, a third shaft 1 1 and a locking lever 1 19 on which the locking element 6 rests.
  • the locking lever 1 19 is set in motion via the electric motor 8 and the shafts 9-1 1, whereby the locking element 6 is moved.
  • the locking lever 19 is thereby moved perpendicular to a plane in which the shafts 9-1 1 are arranged.
  • the locking lever 1 19 and the locking element 6 are integrally formed with each other.
  • the locking element 6 has a stepped design with a projection 127, so that the locking element 6, a first, higher support surface 129th on the projection 127 and a second, lower, bearing surface 128 has.
  • the relative indications "higher located” and “lower located” refer here to a distance to a housing-side end of the locking element 6.
  • 129 can be detected whether the charging plug 4 has been sufficiently deep introduced into the charging socket 3 is. This exploits that the locking element 6 in normal operation, that is, when sufficiently low insertion of the charging plug 4 in the charging socket 3, both the recess 7 of the charging plug 4 passes through and engages in the recess 7 'of the charging socket to lock.
  • the recesses 7, 7 ' are selected with respect to their size and orientation to each other so that in normal operation, the locking element 6 is performed by the recess 7 in the charging plug 4 and is introduced with the projection 127 in the recess 7' of the charging socket 3 whereas the second bearing surface 128 comes to lie on a surface of the charging plug 3 and the movement of the locking element 6 is thereby stopped.
  • the charging plug 3 If the charging plug 3 is not inserted sufficiently deep, the first bearing surface 129 already comes to lie on the projection 127 on the charging plug 3 and the locking element 6 is already stopped beforehand. In addition, a third situation can be detected, namely when the charging plug 3 is broken and thus a secure locking is not guaranteed even with sufficiently deep introduction. In this case, the locking element 6 can be inserted deeper than in normal operation.
  • the locking element 6 performs adjusting movements in relation to a guide 14, 15.
  • the guide 14, 15 is designed in two parts according to the exemplary embodiment and consists essentially of a stationary housing guide 14 in the drive housing 13 on the one hand and a movable support 15 on the other hand ,
  • the support 15 is on a bend or an eccentric shaft 1 1 provided.
  • the housing guide 14 and also the support 15 together with the locking element 6 can be equipped with corresponding longitudinal guide means not expressly shown in detail.
  • the drive or electromotive drive is composed of an electric motor 8 and a transmission of a first shaft 9, a second shaft 10 and a third shaft 1 1 together.
  • the first shaft 9 forms an output shaft of the electric motor 8 and meshes via a toothing 122, which is preferably designed as Evoloid toothing, with the second shaft 10.
  • the second shaft is preferably designed as Evoloid toothing
  • the 10 also has a toothing 123, via which the second shaft 10 meshes with the third shaft 1 1.
  • the teeth 123 of the second shaft 10 may be designed as Evoloid toothing.
  • the Evoloid gearing provides a high to very high ratio of, for example, 1: 30, 1: 80, 1: 140 or 1: 320 in a relatively compact space requirement.
  • the third wave 1 1 work according to the embodiment and not limiting on the eccentric or a pin 17, taking into account the guide 14, 15 transmits to the locking element 6 and the actuation movements caused by the drive on fas locking element 6.
  • the third shaft 1 1, in addition to a first toothing 124, which meshes with the toothing 123 of the second shaft, a second toothing 125 which at one of the first teeth 124 opposite end of the third shaft
  • the second toothing 125 serves to drive a switch actuation 130, via which a sensor 16 designed as a microswitch is actuated.
  • a sensor 16 designed as a microswitch is actuated.
  • a completed rotation of the third shaft 1 1 is detected.
  • the micro-switch detects hereby how far the third shaft 1 1 has rotated or how long the drive has been in operation
  • Adjusting movements of the locking element 6 are now detected by means of the sensor 16, which is merely indicated in FIG. 3 and in detail the main subject of Fig. 4 and 5 represents.
  • the sensor 16 is arranged as well as the drive in the interior of the drive housing 13.
  • the drive in question including locking element 6 and sensor 16 can be mounted as a module or completely ready to install unit inside the body 1 of the electric or hybrid motor vehicle ,
  • the sensor 16 is arranged in total on the transmission of the drive.
  • the sensor 16 interacts with the interposition of a shift lever 21, which forms part of the switch operation 130, with the drive respectively the separate second switching stage 20 and the corresponding gear.
  • the shift lever 21 is designed as a total two-arm and rotatably mounted in the drive housing 13.
  • One arm of the shift lever 21 serves to act on the sensor 1 6.
  • the other arm of the shift lever 21 scans movements of the drive 8 to 1 1, in detail of the third shaft 1 1 and a gear 22 from.
  • the shift lever 21 is acted upon in total by means of an actuator 8 to 1 1 arranged actuating element 22 '.
  • the actuating element 22 ' is a cam or generally an eccentric on the toothed wheel 22, which is acted upon directly via a toothed wheel 19 of the third shaft 11 (see FIG. 4).
  • a rotational movement of the third shaft 1 1 and the associated gear 19 via the gear 22 is transmitted.
  • the shift lever 21 carries out the respective pivoting movements shown in FIGS. 4 and 5 and acts on the sensor 16 as intended.
  • the actuating element 22 ' arranged directly on the toothed wheel 22, respectively a corresponding eccentric, acts on the shift lever 21. Between the gear 19 and the shift lever 21, therefore, the additional gear 22 is interposed, which in turn carries the eccentric or the actuator 22 '.
  • the shift lever 21 may also be coupled via a toothing directly to the drive and in this case the gear 22 and the second separate switching stage 20, which is not shown in the figures.
  • the actuating element follows 22 'and thus the shift lever 21 rotational movements of the separate switching stage 20 and consequently the gear 22.
  • the design is such that the rotational movements of the actuating element 22' and the shift lever 21 in total relative to the first shaft 9 of Electric motor 8 are translated.
  • this (high) ratio with a transmission ratio of typically more than five and in particular more than ten takes into account the fact that the adjusting movement of the locking element 6 is also transmitted to the locking element 6 by a highly translated movement from the electric motor 8 by means of the transmission.

Landscapes

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Anschlussvorrichtung für insbesondere Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuge. Diese verfügt in ihrem grundsätzlichen Aufbau über eine Ladesteckdose (3) und einen Ladestecker (4), wobei der Ladestecker (4) in der Ladesteckdose (3) mit Hilfe eines verfahrbaren Riegelelementes (6) lösbar verankert ist. Ferner ist ein elektromotorischer Antrieb (8 bis 11) für das Riegelelement (6) vorgesehen. Außerdem ein Stellbewegungen des Riegelelementes (6) erfassender Sensor (16). Erfindungsgemäß überwacht der Sensor (16) Drehbewegungen des Antriebes (8 bis 11).

Description

Elektrische Anschlussvorrichtung
Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine elektrische Anschlussvorrichtung für insbesondere Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuge, mit einer Ladesteckdose und einem Ladestecker, wobei der Ladestecker in der Ladesteckdose mit Hilfe eines verfahrbaren Riegelelementes lösbar verankert ist, mit einem elektromotorischen Antrieb zur Erzeugung von Stellbewegungen des Riegelelements, und mit einem Sensor zur Erfassung von Stellbewegungen des Riegelelementes.
Elektro- oder Hybridfahrzeuge sind typischerweise mit einem oder mehreren Akkumulatoren ausgerüstet, die zur Versorgung eines oder mehrerer elektrischer Antriebe turnusgemäß mit elektrischer Energie geladen werden müssen. Dies geschieht im Allgemeinen über eine Ladeinfrastruktur beispielsweise in Gestalt von Ladesäulen. Ausgehend von der Ladesäule wird meistens ein elektrisches Verbindungskabel mit einem endseitigen Ladestecker in die am betreffenden Kraftfahrzeug vorhandene Ladesteckdose eingesteckt, um die kraftfahrzeugseitige Batterie bzw. den Akkumulator zu laden.
Da an dieser Stelle oftmals mit Hochspannung gearbeitet wird, muss während des Ladevorganges sichergestellt werden, dass der Ladestecker nicht unbeabsichtigt aus der Ladesteckdose entfernt werden kann. Hierfür sorgt das verfahrbare Riegelelement, mit dessen Hilfe der Ladestecker in der Lade- Steckdose lösbar verankert ist. Auf diese Weise werden etwaige Gesundheitsgefährdungen eines Benutzers oder allgemein Unfälle durch Hochspannung vermieden.
Die lösbare Verriegelung des Ladesteckers gegenüber der Ladesteckdose ge- währleistet darüber hinaus eine einwandfreie Zuordnung von Benutzer und Ladesäule. Das heißt, durch die Verriegelung wird im Allgemeinen sichergestellt, dass nur ein berechtigter Benutzer die angeforderte elektrische Energie von der zugehörigen Ladesäule bezieht und hierfür auch bezahlt. Unberechtigte Fremdnutzer werden folglich hierdurch ebenfalls ferngehalten und von einem „Stromklau" ausgeschlossen. Das hat sich grundsätzlich bewährt.
Im gattungsbildenden Stand der Technik nach der DE 10 2014 217 696 A1 wird eine Anordnung zur Erkennung eines Formschlusses zwischen Ladestecker und Ladebuchse bzw. Ladesteckdose beschrieben. Einem Verriegelungsbolzen ist dabei eine Formschlusskulisse zugeordnet. Außerdem sind ein Magnetelement und ein Magnetfelddetektor vorgesehen. Mit Hilfe des Magnetfelddetektors kann ein Magnetfeld des Magnetelementes erfasst werden.
Im Falle eines Formschlusses zwischen dem Verriegelungsbolzen und der Formschlusskulisse unterscheidet sich das Magnetfeld vom Fall eines nicht vorhandenen Formschlusses, so dass auf diese Weise der Formschluss zwischen dem Ladestecker und der korrespondierenden Ladebuchse und folglich der Ladesteckdose überwacht werden kann. - An dieser Stelle vorgesehene Magnetfelddetektoren sind jedoch typischerweise kostenaufwendig und möglicherweise auch störanfällig gegenüber Manipulationsversuchen mit einem von außen in die Nähe gebrachten Permanentmagneten. Bei einer Ladeeinrichtung zum Laden eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftwagens entsprechend der DE 10 2015 012 864 A1 ist ebenfalls eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen, mit deren Hilfe Ladesteckdose und Ladestecker lösbar miteinander gekoppelt werden können. Außerdem wird ein Sensor angesprochen, mit dessen Hilfe eine Annäherung einer Person erfasst werden kann. Die Verriegelungseinrichtung wird nun in Abhängigkeit von der erfassten Annäherung der fraglichen Person aus der Verriegelungsstellung in die Offenstellung bewegt.
Bei einem Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Anschlussvorrichtung für eine elektrische Anlage eines Fahrzeuges entsprechend der DE 10 2013 010 283 A1 wird so vorgegangen, dass ein Entriegeln aufgrund eines manuellen Betätigens eines Betätigungselementes der Anschlussvorrichtung des Kraftfahrzeuges erfolgt. Dies wird dann vorgenommen, wenn der Ladestecker und die Ladesteckdose miteinander verbunden sind. Auf diese Weise besteht nicht (mehr) die Gefahr, dass bei einer versehentlichen Fehlbedienung ein ungewollter Entriegelungsvorgang stattfindet. Denn daraus könnte ein unvollständiger Ladevorgang resultieren und Missbrauch durch Dritte erfolgen.
Der Stand der Technik hat sich grundsätzlich bewährt, wenn es darum geht, die einwandfreie Funktion einer Verriegelungseinrichtung und folglich eines ver- fahrbaren Riegelelementes zwischen Ladestecker und Ladesteckdose zu überwachen. Allerdings sind die bisher im Stand der Technik beschriebenen Lösungen aufwendig und gegebenenfalls störanfällig. Hinzu kommt, dass die direkte Überwachung des Riegelelementes und seiner Position und folglich der Verriegelungseinrichtung eine Anordnung des Sensors in diesem Bereich erfordert. Dadurch sind oftmals Modifikationen an einer Kraftfahrzeugkarosserie erforderlich. Außerdem resultiert hieraus typischerweise ein zusätzlicher Montageschritt. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige elektrische Anschlussvorrichtung so weiter zu entwickeln, dass die Funktionssicherheit bei einfachem konstruktivem Aufbau gesteigert ist und zugleich der Montageaufwand verringert.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen elektrischen Anschlussvorrichtung für insbesondere Elektro- oder Hybridkraftahrzeuge vor, dass der Sensor Drehbewegungen des Antriebs überwacht.
Im Gegensatz zum Stand der Technik dient der Sensor also erfindungsgemäß nicht dazu, etwaige Fahr- oder Stellbewegungen des Riegelelementes direkt zu ermitteln. Vielmehr ist der Sensor an einem Getriebe des Antriebes vorgesehen und überwacht folglich die Bewegung des Riegelelementes indirekt. Das Getriebe dient seinerseits zur Beaufschlagung des Riegelelementes, so dass auf diese Weise Stellbewegungen des Riegelelementes gleichsam indirekt mit Hilfe des Sensors überwacht werden. Der elektromotorische Antrieb setzt sich dabei aus einem Elektromotor und dem besagten nachgeschalteten Getriebe zusammen. Das Getriebe ist nun mit dem Sensor erfindungsgemäß ausgerüstet.
Auf diese Weise besteht unter anderem die Möglichkeit, den Sensor innerhalb eines Antriebsgehäuses anzuordnen. Das Antriebsgehäuse nimmt dabei den kompletten elektromotorischen Antrieb inklusive Elektromotor und Getriebe in seinem Inneren auf. Dadurch kann das fragliche Antriebsgehäuse mit dem darin befindlichen Sensor und vorteilhaft mit dem am oder im Antriebsgehäuse gelagerten Riegelelement als komplettes Modul respektive Baueinheit an oder in einer Karosserie des betrachteten Kraftfahrzeuges angebracht und montiert werden. Als Folge hiervon ist nicht nur die Montage vereinfacht, sondern kann insbesondere auch die Funktionssicherheit gesteigert werden, weil Manipulationen am Sensor praktisch ausgeschlossen werden können. Als weitere Besonderheit ist vorgesehen, dass das Getriebe mit einer separaten Stufe bzw. Schaltstufe für den Sensor ausgerüstet ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Beaufschlagung des Sensors besonders feinfühlig und funktionssicher vornehmen zu können. Denn durch die separate Schaltstufe besteht generell die Möglichkeit, eine geeignete Übersetzung des eingangsseitig vorgesehenen schnelllaufenden Elektromotors zur Verfügung zu stellen. In diesem Zusammenhang schlägt die Erfindung im Detail vor, dass der Sensor unter Zwischenschaltung eines Schalthebels mit dem Antrieb wechselwirkt. Der Schalthebel kann dabei mittels eines am Antrieb angeordneten Betätigungselementes beaufschlagt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, dass der Schalthebel über eine Verzahnung mit dem Antrieb direkt gekoppelt ist. In jedem Fall ist die Auslegung vorteilhaft so getroffen, dass das Betätigungselement für den Schalthebel bzw. der Schalthebel selbst Drehbewegungen der separaten Stufe bzw. Schaltstufe des Getriebes folgt. Dadurch vollführt das Betätigungselement bzw. der Schalthebel selbst Drehbewegungen. Diese Drehbewegungen des Betätigungselementes bzw. des Schalthebels sind nun besonders vorteilhaft gegenüber der separaten Schaltstufe für den Sensor bzw. dem Elektromotor übersetzt.
Das heißt, im Regelfall gehört eine Vielzahl von Umdrehungen einer Abtriebs- welle des Elektromotors als Bestandteil des Antriebes dazu, dass der Sensor betätigt wird. Eine solche Auslegung ist nicht nur im Hinblick auf eine besonders feinfühlige Beaufschlagung des Sensors vorteilhaft, sondern auch vor dem Hintergrund, dass die Drehbewegungen der Abtriebswelle des Elektromotors mit Hilfe des Getriebes im Allgemeinen hoch übersetzt werden, um das Riegelelement mit insgesamt hohem Drehmoment beaufschlagen zu können und für eine einwandfreie sowie lösbare Verankerung zwischen Ladestecker und Ladesteckdose zu sorgen.
Eine solche einwandfrei lösbare Verankerung zwischen Ladestecker und Lade- Steckdose und folglich die Möglichkeit, hohe am Ladestecker angreifende mechanische Kräfte bei einem Ladevorgang aufnehmen zu können, ist als besonderer Sicherheitsaspekt von Bedeutung. Dem trägt die Erfindung dadurch Rechnung, dass die Beaufschlagung des Sensors ebenfalls gegenüber Drehbewegungen der Abtriebswelle des Elektromotors (hoch) übersetzt wird, so dass als Folge hiervon die Position des Riegelelementes mit Hilfe des Sensors feinfühlig erfasst und überwacht werden kann. Tatsächlich treten an dieser Stelle Übersetzungsverhältnisse von in der Regel mehr als fünf, insbesondere sogar von mehr als zehn auf. Als weitere Folge kann aufgrund der insgesamt feinfühligen Überwachung von Stellbewegungen des Riegelelementes im Rahmen der Erfindung durch die zusätzliche und separate Schaltstufe für den Sensor insgesamt auf einen Sensor zurückgegriffen werden, der einfach und kostengünstig aufgebaut ist. Tatsächlich haben sich an dieser Stelle simple Ein/Ausschalter als besonders günstig erwiesen. Typischerweise kommt ein sogenannter Mikrokontaktschalter zum Einsatz, wie er in der Praxis millionenfach bei Kraftfahrzeugtürschlössern eingesetzt wird und dementsprechend funktionssicher arbeitet und zu einem äußerst günstigen Preis zur Verfügung steht. Das ist insgesamt möglich, weil letztlich nur zwei Schaltzustände„ein" bzw.„aus" entsprechend„verriegelt" oder „entriegelt" des Riegelelementes, oder umgekehrt, sicher abgefragt und erfasst werden müssen.
Im Ergebnis wird eine elektrische Anschlussvorrichtung für insbesondere Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuge zur Verfügung gestellt, die nicht nur konstruktiv einfach und folglich kostengünstig aufgebaut ist. Sondern die Montage ist an dieser Stelle ausdrücklich vereinfacht, weil der Antrieb inklusive Verriegelungseinrichtung und Sensor als Baueinheit bzw. komplettes Montagemodul zur Verfügung steht. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellen, näher erläutert. Es zeigen: die elektrische Anschlussvorrichtung nach der Erfindung
Ubersicht, Fig. 2A bis 2C die Kontaktierung zwischen Ladestecker und Ladesteckdose,
Fig. 3 Innenansicht des Antriebsgehäuses,
Fig. 4 perspektivische Detailansicht nach der Fig. 3 und
Fig. 5 eine andere perspektivische Detailansicht des Gegenstandes nach der Fig. 3. In den Fig. 2A bis 2C ist von dem fraglichen Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug lediglich ansatzweise eine Karosserie 1 dargestellt. Die Karosserie 1 ist mit einer Ausnehmung 2 ausgerüstet. In der Ausnehmung 2 findet sich eine Ladesteckdose 3. Die Ladesteckdose 3 kann elektrisch und lösbar verriegelnd mit einem Ladestecker 4 gekoppelt werden, welcher dazu in die Ausnehmung 2 in der Karosserie 1 eingeführt und elektrisch verbindend mit der Ladesteckdose 3 gekoppelt wird. Zu diesem Zweck verfügt der Ladestecker 4 über in der Fig. 2A lediglich angedeutete Steckkontakte 5, die in zugehörige Steckbuchsen 5' im Innern der Ladesteckdose 3 eingreifen. Selbstverständlich kann auch umgekehrt vorgegangen werden. In diesem Fall ist die Ladesteckdose 3 mit den Steckkontakten
5 ausgerüstet, die in zugehörige Steckbuchsen 5' des Ladesteckers 4 lösbar eingreifen, was jedoch nicht dargestellt ist.
Um den Ladestecker 4 mit der Ladesteckdose 3 lösbar zu verriegeln, ist ein verfahrbares Riegelelement 6 vorgesehen. Bei dem verfahrbaren Riegelelement
6 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen Verriegelungsstift oder Verriegelungsstößel, welcher aus Kunststoff gefertigt ist. In alternativen
Ausführungen kann das Riegelelement 6 auch aus einem Metall gefertigt sein. Nach dem Ausführungsbeispiel definieren das Riegelelement 6 und eine Abkröpfung mit zugehöriger Führung 15 ein insgesamt aus Kunststoff hergestelltes Kunststoffspritzgussteil. Das Riegelelement 6 greift zur lösbaren Verriegelung des Ladesteckers 4 gegenüber der Ladesteckdose 3 in eine zugehörige Ausnehmung 7 im Ladestecker 4 ein. Außerdem greift das Riegelelement 6 in der verriegelten Position nach der Fig. 2C in eine weitere Ausnehmung 7' in der Ladesteckdose 3 ein. Die Fig. 2A zeigt den entriegelten Zustand. In der Fig. 2B ist der Übergang von der entriegelten in die verriegelte Position dargestellt. Das Riegelelement 6 lässt sich gegenüber den beiden Ausnehmungen 7 und 7' verfahren, um die Verriegelung zwischen dem Ladestecker 4 und der Ladesteckdose 3 herzustellen respektive aufzuheben. Hierzu korrespondieren Bewegungen des Riegelelementes 6 in seiner Längsrichtung, wie dies durch einen Doppelpfeil in der Fig. 1 angedeutet ist. Für die Stellbewegungen des Riegelelementes 6 sorgt nach dem Ausführungsbeispiel ein Antrieb. Die Längsrichtung des Riegelelements 6 verläuft senkrecht zu einer Ebene, in der Wellen 9, 10, 1 1 des Antriebs angeordnet sind. Der Antrieb wird in einem eigenen Antriebsgehäuse 13 aufgenommen und von dem Antriebsgehäuse 13 insgesamt eingehaust, so dass der Antrieb modular und unabhängig von der Ladesteckdose 3 im Innern der Karosserie 1 an geeigneter Stelle platziert und eingebaut werden kann. Hierzu trägt ergänzend der Umstand bei, dass das Antriebsgehäuse 13 außenseitig mit einer Dichtung 12 im Bereich des Riegelelementes 6 ausgerüstet ist. Die Dichtung 12 sorgt dafür, dass das Riegelelement 6 bei seinen Bewegungen in der Längsrichtung gegenüber dem Antriebsgehäuse 13 abgedichtet ist. Das Riegelelement 6 ist im Antriebsgehäuse 13 gelagert. Selbstverständlich fallen unter die Erfindung auch Lösungen, bei welchen der Antrieb und die Ladesteckdose 3 in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen werden, was jedoch nicht gezeigt ist.
Der Antrieb umfasst einen Elektromotor 8, eine erste Welle 9, eine zweite Welle 10, eine dritte Welle 1 1 und einen Verriegelungshebel 1 19 an dem das Riegelelement 6 anliegt. Der Verriegelungshebel 1 19 wird über den Elektromotor 8 und die Wellen 9-1 1 in Bewegung versetzt, wodurch das Riegelelement 6 verfahren wird. Der Verriegelungshebel 19 wird dabei senkrecht zu einer Ebene, in der die Wellen 9-1 1 angeordnet sind, verfahren. Im Ausführungsbeispiel sind der Verriegelungshebel 1 19 und das Riegelelement 6 einstückig miteinander ausgeführt.
Das Riegelelement 6 weist eine gestufte Gestaltung mit einem Vorsprung 127 auf, so dass das Riegelelement 6 eine erste, höher gelegene Auflagefläche 129 auf dem Vorsprung 127 und eine zweite, niedriger gelegene, Auflagefläche 128 aufweist. Die relativen Angaben „höher gelegen" und „niedriger gelegen" beziehen sich hierbei auf einen Abstand zu einem gehäuseseitigen Ende des Riegelelements 6. Mit Hilfe der zwei Auflageflächen 128, 129 kann erfasst werden, ob der Ladestecker 4 ausreichend tief in die Ladesteckdose 3 eingeführt worden ist. Hierbei wird ausgenutzt, dass das Riegelelement 6 im Normalbetrieb, d.h. bei ausreichend tiefer Einführung des Ladesteckers 4 in die Ladesteckdose 3, sowohl die Ausnehmung 7 des Ladesteckers 4 durchgreift als auch in die Ausnehmung 7' der Ladesteckdose eingreift, um zu verriegeln. Die Ausnehmungen 7, 7' sind dabei in Bezug auf ihre Größe und Ausrichtung zueinander so gewählt, das im Normalbetrieb das Riegelelement 6 durch die Ausnehmung 7 in dem Ladestecker 4 durchgeführt wird und mit dem Vorsprung 127 in die Ausnehmung 7' der Ladesteckdose 3 eingeführt wird, wogegen die zweite Auflagefläche 128 an einer Oberfläche des Ladesteckers 3 zu liegen kommt und die Bewegung des Riegelelements 6 dadurch abgestoppt wird. Zusätzlich wird überwacht, wie lange der Elektromotor 8 des Antriebs vor der Abstoppung des Riegelelements 6 betrieben wurde, beispielsweise über eine Überwachung einer Anzahl von Drehungen einer der Wellen 9-10 oder über einen Stromverbrauch des Elektromotors 8. Dadurch kann festgestellt werden, ob der Normalbetrieb vorliegt. Ist der Ladestecker 3 nicht ausreichend tief eingeführt, kommt bereits die erste Auflagefläche 129 an dem Vorsprung 127 auf dem Ladestecker 3 zu liegen und das Riegelelement 6 wird bereits vorher abgestoppt. Zusätzlich kann eine dritte Situation erkannt werden, nämlich wenn der Ladestecker 3 gebrochen ist und somit eine sichere Verriegelung auch bei ausreichend tiefer Einführung nicht gewährleistet ist. In diesem Fall lässt sich das Riegelelement 6 tiefer als im Normalbetrieb einführen.
Mit Hilfe des Antriebes vollführt das Riegelelement 6 Stellbewegungen gegenüber einer Führung 14, 15. Die Führung 14, 15 ist nach dem Ausfüh- rungsbeispiel zweiteilig ausgebildet und setzt sich im Wesentlichen aus einer ortsfesten Gehäuseführung 14 im Antriebsgehäuse 13 einerseits und einer bewegbaren AbStützung 15 andererseits zusammen. Die Abstützung 15 ist an einer Abkröpfung bzw. einem Exzenter einer Welle 1 1 vorgesehen. Die Gehäuseführung 14 und auch die Abstützung 15 zusammen mit dem Riegelelement 6 können mit jeweils korrespondierenden und im Detail nicht ausdrücklich dargestellten Längsführungsmitteln ausgerüstet sein.
Der Antrieb bzw. elektromotorische Antrieb setzt sich aus einem Elektromotor 8 und ein Getriebe aus einer ersten Welle 9, einer zweiten Welle 10 und einer dritten Welle 1 1 zusammen. Die erste Welle 9 bildet eine Abtriebswelle des Elektromotors 8 und kämmt über eine Verzahnung 122, welche bevorzugt als Evoloid-Verzahnung ausgeführt ist, mit der zweiten Welle 10. Die zweite Welle
10 weist ebenfalls eine Verzahnung 123 auf, über die die zweite Welle 10 mit der dritten Welle 1 1 kämmt. Auch die Verzahnung 123 der zweiten Welle 10 kann als Evoloid-Verzahnung ausgeführt sein. Die Evoloid-Verzahnung stellt eine hohe bis sehr hohe Übersetzung von beispielsweise 1 :30, 1 :80, 1 :140 oder 1 :320 bei relativ kompaktem Raumbedarf zur Verfügung. Die dritte Welle 1 1 arbeit nach dem Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend über den Exzenter bzw. einen Zapfen 17 unter Berücksichtigung der Führung 14, 15 auf das Riegelelement 6 und die durch den Antrieb hervorgerufenen Stellbewegungen auf fas Riegelelement 6 übeträgt.
Die dritte Welle 1 1 weist neben einer ersten Verzahnung 124, die mit der Verzahnung 123 der zweiten Welle kämmt, eine zweite Verzahnung 125 auf, die an einem der ersten Verzahnung 124 gegenüberliegenden Ende der dritten Welle
1 1 angeordnet ist. Die zweite Verzahnung 125 dient zum Antrieb einer Schalterbetätigung 130, über die ein als Mikroschalter ausgeführter Sensor 16 betätigt wird. Mittels der Betätigung des Mikroschalters wird eine erfolgte Drehung der dritten Welle 1 1 erfasst. Der Mikroschalter erfasst hierüber, wie weit sich die dritte Welle 1 1 gedreht hat bzw. wie lange der Antrieb in Betrieb gewesen ist
Stellbewegungen des Riegelelementes 6 werden nun mit Hilfe des Sensors 16 erfasst, der in der Fig. 3 lediglich angedeutet ist und im Detail den hauptsächlichen Gegenstand der Fig. 4 und 5 darstellt. Der Sensor 16 ist ebenso wie der Antrieb im Innern des Antriebsgehäuses 13 angeordnet. Da darüber hinaus das Riegelelement 6 - wie beschrieben - an respektive in dem Antriebsgehäuse 13 eine Lagerung erfährt, kann der fragliche Antrieb inklusive Riegelelement 6 und Sensor 16 insgesamt als Modul bzw. komplett einbaufertige Baueinheit im Innern der Karosserie 1 des Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuges montiert werden.
Anhand der Detaildarstellungen in den Fig. 4 und 5 erkennt man, dass der Sensor 16 insgesamt am Getriebe des Antriebes angeordnet ist. Das Getriebe verfügt hierzu über die separate Schaltstufe 20 für den Sensor 16. Nach dem Ausführungsbeispiel in den Fig. 4 und 5 wechselwirkt der Sensor 16 unter Zwischenschaltung eines Schalthebels 21 , der einen Teil der Schalterbetätigung 130 bildet, mit dem Antrieb respektive der separaten zweiten Schaltstufe 20 bzw. dem korrespondierenden Zahnrad. Dazu ist der Schalthebel 21 insgesamt als Zweiarmhebel ausgebildet und drehbar im Antriebsgehäuse 13 gelagert. Ein Arm des Schalthebels 21 dient zur Beaufschlagung des Sensors 1 6. Der andere Arm des Schalthebels 21 tastet Bewegungen des Antriebes 8 bis 1 1 , im Detail der dritten Welle 1 1 bzw. eines Zahnrades 22 ab.
Zu diesem Zweck wird der Schalthebel 21 insgesamt mit Hilfe eines am Antrieb 8 bis 1 1 angeordneten Betätigungselementes 22' beaufschlagt. Bei dem Betätigungselement 22' handelt es sich um einen Nocken oder allgemein einen Exzenter am Zahnrad 22, welches direkt über ein Zahnrad 19 der dritten Welle 1 1 beaufschlagt wird (vgl. Fig. 4). Auf diese Weise wird eine Drehbewegung der dritten Welle 1 1 bzw. des zugehörigen Zahnrades 19 über das Zahnrad 22 unter Berücksichtigung eines bestimmten Schwenkwinkels auf den einen Arm des Schalthebels 21 übertragen. Dadurch vollführt der Schalthebel 21 die in den Fig. 4 und 5 eingezeichneten jeweiligen Schwenkbewegungen und beaufschlagt den Sensor 16 bestimmungsgemäß. In den Fig. 4 und 5 arbeitet das direkt am Zahnrad 22 angeordnete Betätigungselement 22' respektive ein entsprechender Exzenter auf den Schalthebel 21 . Zwischen dem Zahnrad 19 und dem Schalthebel 21 ist folglich das weitere Zahnrad 22 zwischengeschaltet, welches seinerseits den Exzenter bzw. das Betätigungselement 22' trägt. Grundsätzlich kann der Schalthebel 21 auch über eine Verzahnung direkt mit dem Antrieb und vorliegend dem Zahnrad 22 bzw. der zweiten separaten Schaltstufe 20 gekoppelt sein, was jedoch in den Figuren nicht dargestellt ist. In jedem Fall folgt das Betätigungselement 22' und damit der Schalthebel 21 Drehbewegungen der separaten Schaltstufe 20 und folglich des Zahnrades 22. Außerdem ist die Auslegung so getroffen, dass die Drehbewegungen des Betätigungselementes 22' bzw. des Schalthebels 21 insgesamt gegenüber der ersten Welle 9 des Elektromotors 8 übersetzt sind. Dadurch erfolgt eine besonders feinfühlige Beaufschlagung des Sensors 16 einerseits. Andererseits trägt diese (hohe) Übersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis von typischerweise mehr als fünf und insbesondere mehr als zehn der Tatsache Rechnung, dass die Stellbewegung des Riegelelementes 6 ebenfalls durch eine hochübersetzte Bewegung vom Elektromotor 8 mit Hilfe des Getriebes auf das Riegelelement 6 übertragen wird.

Claims

Patentansprüche:
1 . Elektrische Anschlussvorrichtung für insbesondere Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuge, mit einer Ladesteckdose (3) und einem Ladestecker (4), wobei der Ladestecker (4) in der Ladesteckdose (3) mit Hilfe eines verfahrbaren Riegelelementes (6) lösbar verankert ist, mit einem elektromotorischen Antrieb zur Erzeugung von Stellbewegungen des Riegelelement (6), und mit einem Sensor (16) zur Erfassung von Stellbewegungen des Riegelelementes (6), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Sensor (16) Drehbewegungen des Antriebes (8 bis 1 1 ) überwacht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) an einem Getriebe des Antriebes angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe eine separate Stufe (20) für den Sensor (16) aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) unter Zwischenschaltung eines Schalthebels (21 ) mit dem Antrieb wechselwirkt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel (21 ) mittels eines am Antrieb angeordneten Betätigungselementes (22') beaufschlagt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalthebel (21 ) über eine Verzahnung mit dem Antrieb gekoppelt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (22') bzw. der Schalthebel (21 ) Drehbewegungen der separaten Stufe (20) folgt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegungen des Betätigungselementes (22') bzw. des Schalthebels (21 ) gegenüber einem Elektromotor (8) übersetzt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) innerhalb eines Antriebsgehäuses (13) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) als Schalter, insbesondere Mikrokontaktschalter, ausge- bildet ist.
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