EP4238189A1 - Elektromotorisch angetriebene verriegelungseinrichtung - Google Patents

Elektromotorisch angetriebene verriegelungseinrichtung

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Publication number
EP4238189A1
EP4238189A1 EP21815358.3A EP21815358A EP4238189A1 EP 4238189 A1 EP4238189 A1 EP 4238189A1 EP 21815358 A EP21815358 A EP 21815358A EP 4238189 A1 EP4238189 A1 EP 4238189A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
locking pin
locking device
locking
connector half
switching means
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.)
Pending
Application number
EP21815358.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Benjamin DJEDOVIC
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 EP4238189A1 publication Critical patent/EP4238189A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods 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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    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the invention relates to an electric motor-driven locking device of one connector half for establishing an electrical connection with another connector half for charging an electric or hybrid vehicle by plugging the other connector half into the connector half, having a movable locking pin for locking the other connector half plugged into the connector half and a the locking device arranged sensor element, at least one position, in particular an end position, of the locking pin can be determined by means of the sensor element.
  • Batteries of electric or hybrid vehicles are usually charged via a charging plug as the connector half, the charging plug being pluggable into an on-board charging socket as the other connector half.
  • a charging process for charging the batteries of the electric or hybrid vehicle takes a very long time compared to refueling vehicles with an internal combustion engine. Such a charging process usually takes several hours.
  • the charging plug is usually plugged into the socket manually.
  • the insertion force required for plugging in varies depending on the number of poles, contact and housing design. In this respect it can happen that the connector halves are not completely dig are joined together. In such a case, the electrical contact is made, but the tightness and vibration resistance of the connector is impaired, which can lead to failures.
  • a generic electric motor-driven locking device for establishing an electrical connection with another connector half for charging an electric or hybrid vehicle has become known from DE 10 2018 109 661 A1.
  • a gear is driven by an electric drive, which moves a locking pin.
  • the locking pin moves in such a way that the plug connection can be prevented from being released by means of the locking pin.
  • the position of the locking pin is continuously determined using a sensor.
  • This locking device has basically proven itself and can ensure a secure locking of the connector.
  • motor vehicle manufacturers are always striving to achieve cost-optimized and improved systems and thus also locking devices.
  • it must be possible to guarantee the reliability of the systems over the entire product cycle, i.e. the service life of the motor vehicle. This is where the invention comes in.
  • the object of the invention is to provide an improved electronically driven locking device.
  • it is the object of the invention to provide a locking device which is driven by an electric motor and which has the simplest structural means and is therefore cost-reduced and which can also ensure reliability over the entire product cycle.
  • an electric motor-driven locking device of a deck connector half for establishing an electrical connection with another connector half for charging an electric or hybrid vehicle by plugging the other connector half into the connector half having a movable locking pin for locking the other connector half inserted into the connector half and a sensor element arranged on the locking device, wherein at least one position, in particular an end position, of the locking pin can be determined by means of the sensor element, wherein at least one switching means and one resistor is integrated into a circuit of the sensor element, so that at least one further position of the locking pin can be determined.
  • the construction of the locking device according to the invention now makes it possible to determine reliable detection of at least one further position and position of the locking pin with the simplest structural means and thus reduced costs.
  • a further switching means into the circuit of the sensor element, on the one hand an immediate position of the locking pin can be detected, but it can also be concluded that the locking pin has broken or that the locking pin has moved.
  • the switching means into the circuit of the sensor element, it is possible to deduce the position of the locking pin via the switching states and/or the resistances resulting from the switching states.
  • another means for position detection can be provided with the simplest structural means, such as a microswitch, but also a simple interrupter contact.
  • the switching means and the sensor element are advantageously connected in series, with the switching means and the resistor being connected in parallel.
  • the switching means can have two switching positions lungs, namely "Open” and "Closed". If the switching means is closed, a position of the locking pin can be inferred, for example, via the closed position. If, on the other hand, the switching means is open, the resistance in the circuit changes, so that in turn it can be concluded that the locking pin is in a further position.
  • three different positions are thus possible using the arrangement of the sensor element and the switching means according to the invention.
  • the sensor element in particular a microswitch
  • a further advantageous embodiment variant of the invention results.
  • the integration of the second sensor element in a series circuit with a second resistor and a parallel circuit with a third resistor makes it possible to detect a number of positions and functional positions, as well as faults in the locking device.
  • At least four different cases are preferably to be detected.
  • the sensor element can be closed and the switching means can be closed.
  • the switching position of the locking pin can be determined in an end position, ie in a locked state of the plug connection. If the locking pin is moved, for example, in an opposite direction to a further end position, then the sensor element and switching means are in an open state. This second case can then define the unlocked end position.
  • a movement of the locking pin can be inferred from the parallel connection of the third resistor, the third resistor having a resistance value of 10 k, for example.
  • This third case then defines the method or movement of the locking pin.
  • a fourth case can also occur, namely that the switching means is in the end position locked is present, the switching means is open and the sensor element is in the closed state. In this case, it can be concluded that there is a fault in the locking device, it being possible for example for a break in the locking pin to be detected.
  • the switching means is unlocked and open in the end position and the sensor element is designed, for example, as a microswitch and is actuated in the locked end position, ie is closed.
  • the sensor element is designed, for example, as a microswitch and is actuated in the locked end position, ie is closed.
  • Four different cases can thus be distinguished by means of the sensor element and the switching means as well as the resistors connected in series and in parallel, which means that different positions of the locking pin can be inferred at the same time.
  • resistance values 1 k, 3 k and 10 k are mentioned here, then this is only to be seen as an example and as a special embodiment. It is important that the resistances have different values and that the sizes can be clearly distinguished from one another. Resistors with resistance values of 3 k, 6 k and 9 k or 4 k, 8 k and 12 k can also be used, or any other variant.
  • the switching means is arranged at least in regions on the locking pin.
  • the switching means can be arranged on the locking pin, there is the possibility of arranging the switching threshold along the movement path of the locking pin.
  • the locking pin can have a travel distance of 20 mm, preferably 10 mm, and even more preferably a travel distance of 7 mm.
  • the switching means can then be moved with the locking pin along this travel path and can generate a switching signal.
  • the switching means can be designed as a conductor track running on the locking pin. The design of the switching means as a conductor track reduces the costs of the locking device, since the use of a separate switching means, such as a microswitch or a sensor element, can be dispensed with.
  • the switching means can be fitted with contact lugs, for example on a housing of the locking device in intervention. Engaging or disengaging the conductive trace from the conductive traces and/or contacts and/or sliding contacts on the housing then enables a switching signal to be generated in the circuit for determining a position of the locking pin.
  • the conductor track has contact lugs, in particular resilient contact lugs.
  • a secure interaction with conductor tracks, for example on the housing of the locking device, can be ensured by means of resilient contact lugs.
  • the contact lugs can then be arranged, for example, as legs of a U-shaped conductor track on the locking pin and thus spaced conductor tracks can be brought into contact with conductor tracks fastened in the housing.
  • the contact lugs on the locking pin can advantageously have an additional stabilizing effect on the locking pin.
  • a toothing is attached, which can be brought into engagement with a gear, for example. Due to the interaction of gear wheel and toothing on the locking pin, a guide for the locking pin is necessary, which can be provided by the resilient contact lugs. In particular, the meshing conditions in the gearing are improved.
  • the switching means can be switched by moving the locking pin, in which case the contact lugs can be disengaged from the conductor track, this results in a further embodiment of the invention.
  • the switching means is designed as a conductor track as a locking pin and is provided with contact lugs in the direction of the housing, the locking pin can move the contact lugs.
  • the locking pin can guide the contact lugs along conductor tracks present in the housing. In an end position and preferably in the end position in which the locking pin releases the connector half, ie in the unlocked position, the conductor tracks can end in the housing, so that a contact can be interrupted across the contact lugs.
  • the contact lugs can thus be disengaged from the conductor tracks by means of the movement of the locking pin.
  • the conductor track in the housing it is also conceivable for the conductor track in the housing to be brought out of contact with the contact lugs in the locked position. It is thus possible to provide a switching means of the simplest construction, with which the different positions of the locking pin can be determined.
  • Figure 1 shows a three-dimensional view of a connector half in the form of a socket as a socket for an electric or hybrid vehicle with a locking device arranged on the housing of the connector half,
  • FIG. 2 shows a three-dimensional view of a locking pin with a conductor track structure arranged on the locking pin
  • FIG. 3 shows a three-dimensional view of part of the housing of the locking device with conductor tracks arranged in the housing and the locking pin inserted in a locked position
  • Figure 4 is a side view of the housing and the locking pin in the position shown in Figure 3
  • FIG. 5 shows a schematic circuit diagram as a circuit for the locking device and for determining the position of the locking pin
  • FIG. 6 shows a three-dimensional view of the locking pin in an unlocked position of the locking pin
  • Figure 7 shows a basic circuit diagram of the circuit for determining the "unlocked" position according to the embodiment of Figure 6.
  • FIG. 1 shows a connector half 1 in the form of a socket 1 of an electric or hybrid vehicle.
  • the socket or socket 1 is shown from a front side, a further connector half (not shown) in the form of a plug for charging the electric or hybrid vehicle being able to be plugged into the front side of the connector half 1 .
  • the contacts 2, 3 for charging or rapid charging of the vehicle.
  • the plug has been inserted into the connector half 1, the further connector half inserted into the connector half 1 can be locked by means of a locking device 4.
  • a locking pin 5 moves in the direction of the opening 6 for the other connector half, so that the other connector half can be prevented from being pulled out.
  • the connector half 1 shown in FIG. 1 can be arranged, for example, behind a flap in a body of the electric or hybrid vehicle. The connector half and in particular the frame of the connector half 1 is then visible to the operator behind the flap.
  • the locking device 4 has a locking pin 5 which is shown separately from the locking device 4 in FIG.
  • the locking pin 5 has teeth 8 into which a gear for actuating or moving the locking pin 5 can engage.
  • the locking pin 5 also has a cylindrical extension 9, the cylindrical extension at a movement of the locking pin 5 engages in the further connector half and thus prevents the further connector half from being pulled out into the connector half 1 .
  • a conductor track 10 is arranged on a side of the locking pin 5 opposite the toothing 8 , the conductor track extending along the rear side 11 of the locking pin 5 in a U-shape.
  • the conductor track 10 is firmly connected to the locking pin 5 .
  • the locking pin 5 is preferably made of plastic.
  • the conductor track 10 can thus be connected to the locking pin 5 by means of reshaping receptacles 12, 13, for example by reshaping receptacles 12, 13.
  • the vertical extensions 14, 15 of the U-shaped conductor track 10 shown in FIG. 2 are designed as resilient extensions 14, 15.
  • Contact lugs 16, 17 are formed at the axial ends of the U-shaped extensions 14, 15, the contact lugs 16, 17 as well as the extensions 14, 15 being held on the locking pin 5 at a distance from the rear side 11.
  • An elevation 18 on the back 11 of the locking pin 5 is used in combination with a groove 19 to guide the locking pin 5.
  • the conductor track 10 forms a switching means, as is shown in a three-dimensional view in FIG. FIG. 3 thus shows a view of part of the housing 20 of the locking device, with a surface 23 being able to be placed against the housing 24 of the locking device 4 or mounted there.
  • the cylindrical extension 9 can be moved into the opening 6 through an opening that cannot be seen in FIG.
  • the locked position V of the locking pin 5 is shown in FIG. A paragraph 25 rests against the housing 20 of the locking device 4 .
  • the shoulder 25 forms a stop for moving the locking pin 5.
  • FIG. 4 shows a view from the direction of arrow IV from FIG.
  • the figure shows the switching means 26 in a further schematic manner, with the power terbahn 10 rests against the locking pin 5 on the conductor tracks 21, 22 and thus connects the conductor tracks 21, 22.
  • a current flow can thus be conducted, for example, via the conductor track 21 , the U-shaped conductor track 10 on the locking pin 5 and further to the conductor track 22 .
  • the switching means 26 is consequently shown in FIG. 4 in the closed position.
  • a sensor element 27, for example a microswitch can be actuated in the locking position V, so that in the locking position V the sensor element 27 is also closed.
  • the end position of the locking pin 5, in which the shoulder 25 comes into contact with the housing 20 and which is shown in FIG. 4, can consequently be determined in that both the switching means 26 and the sensor element 27 are closed.
  • FIG. 5 shows the switching means 26 and the sensor element 27 in a closed position.
  • a resistor 29 is connected to the switching means 26 in parallel.
  • a second resistor 30 is connected in series with the sensor element and the sensor element 27 is in turn connected in parallel with a third resistor 31 .
  • Circuit 28 thus shows the locking position of locking pin 5 of locking device 4.
  • the unlocking position E of the locking pin 5 is shown in FIG. It can be seen that the contact lugs 16, 17 are not in engagement with the conductor tracks 21, 22. In this respect, the switching means 26 is open, as is shown in circuit 28 in FIG. The locking pin 5 is in the unlocking position E, so that the sensor element 27 has also been released again and is shown as open in the circuit 28 . A current conducted via the conductor tracks 21 , 22 would consequently flow via the resistors 29 , 30 , 31 . The respective position of the locking pin 5 can then be detected via the voltage differences of the current flows. For example, the current in Figure 5 flows via the conductor track 21, the switching means 26, the conductor track 22, the sensor element 27 and the second resistor 30. Depending on the switching position of the Switching means 26 and sensor element 27 can be used to determine different positions and displacement positions of locking pin 5 .
  • FIG. 6 Also shown in FIG. 6 is the stroke H or the travel H of the locking pin 5, which in this exemplary embodiment can be 8 mm, for example.
  • switching means 26 constructed with the simplest structural means can be integrated into the circuit 28 of the locking device 4 .
  • a current conducted via contact lugs 16, 17, which can be disengaged from the conductor tracks 21, 22, also provides a high level of reliability, so that a service life over the product cycle of the locking device 4 can be guaranteed.

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung (4) einer Steckverbinderhälfte (1) zum Herstellen einer elektrischen Verbindüng mit einer anderen Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckverbinderhälfte in die Steckverbinderhälfte (1), aufweisend einen verfahrbaren Verriegelungsstift (5) zum Verriegeln in der in die Steckverbinderhälfte (1) eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte und einem an der Verriegelungseinrichtung (4) angeordneten Sensorelement (27), wobei mittels des Sensorelements (27) zumindest eine Position (E, V), insbesondere eine Endlage, des Verriegelungsstifts (5) bestimmbar ist, und wobei zumindest ein Schaltmittel (26) und ein Widerstand (29) in einen Schaltkreis (28) des Sensorelements (27) integriert ist, so dass zumindest eine weitere Position (E, V) des Verriegelungsstifts (5) bestimmbar ist.

Description

Beschreibung
Elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung einer Steckverbindungshälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbindungshälfte zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckverbinderhälfte in die Steckverbinderhälfte, aufweisend einen verfahrbaren Verriegelungsstift zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte und einem an der Verriegelungseinrichtung angeordneten Sensorelement, wobei mittels des Sensorelements zumindest eine Position, insbesondere eine Endlage, des Verriegelungsstifts bestimmbar ist.
Batterien von Elektro- oder Hybridfahrzeugen werden für gewöhnlich über einen Ladestecker als Steckverbinderhälfte aufgeladen, wobei der Ladestecker in eine fahrzeugseitige Ladesteckdose als andere Steckverbinderhälfte einsteckbar ist. Ein Ladevorgang zum Aufladen der Batterien des Elektro- oder Hybridfahrzeugs dauert im Vergleich zum Betanken von Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor sehr lange. In der Regel beträgt ein solcher Aufladevorgang mehrere Stunden.
Bei einem derart langen Aufladevorgang ist es keiner Person zumutbar, den Aufladevorgang des Fahrzeugs über die gesamte Ladedauer zu begleiten. Daher besteht die Gefahr, dass der Aufladevorgang vor dem vollständigen Aufladen der Batterien durch Ausstecken des Ladesteckers aus der Ladesteckdose von einem unbefugten Dritten unterbrochen wird. Dabei besteht die Gefahr, dass im Falle eines Ladens mit hohen Strömen und einem unkontrollierten Trennen der Steckverbindung eine Verletzungsgefahr durch zum Beispiel Funkenschlag entstehen kann.
Das Einstecken des Ladesteckers in die Steckdose erfolgt in der Regel manuell. Die zum Einstecken benötigte Steckkraft variiert nach Polzahl, Kontakt und Gehäuseausführung. Insofern kann es vorkommen, dass die Steckverbinderhälften nicht vollstän- dig zusammengefügt sind. In einem solchen Fall ist der elektrische Kontakt hergestellt, jedoch die Dichtheit und Vibrationsfestigkeit der Steckverbindung beeinträchtigt, was zu Ausfällen führen kann.
Eine gattungsgemäße elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ist aus der DE 10 2018 109 661 A1 bekannt geworden. Hierbei wird über einen elektrischen Antrieb ein Getriebe angetrieben, welches einen Verriegelungsstift verfährt. Nach einem vollständigen Einführen des Ladesteckers in die Ladesteckdose verfährt der Verriegelungsstift derart, dass ein Lösen der Steckverbindung mittels des Verriegelungsstifts unterbindbar ist. Um die Position des Verriegelungsstifts und somit die ordnungsgemäße Verbindung zwischen Ladestecker und Ladesteckdose sicherzustellen, wird die Position des Verriegelungsstifts mittels eines Sensors stufenlos ermittelt.
Diese Verriegelungseinrichtung hat sich grundsätzlich bewährt und kann ein sicheres Verriegeln der Steckverbindung gewährleisten. Ein Bestreben der Kraftfahrzeugbauer geht aber stets dorthin, dass kostenoptimierte und verbesserte Systeme und somit auch Verriegelungseinrichtungen angestrebt werden. Insbesondere muss die Zuverlässigkeit der Systeme über den gesamten Produktzyklus, das heißt die Lebensdauer des Kraftfahrzeugs, gewährleistet werden können. Hier setzt die Erfindung an.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte elektronisch angetriebene Verriegelungseinrichtung bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine mit einfachsten konstruktiven Mitteln und somit eine kostenreduzierte elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung bereitzustellen, die darüber hinaus eine Zuverlässigkeit über den gesamten Produktzyklus hinaus gewährleisten kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkend sind, es sind vielmehr beliebige Varia- tionsmöglichkeiten der in der Beschreibung, den Unteransprüchen und den Zeichnungen beschriebenen Merkmale möglich.
Gemäß dem Patentanspruch 1 wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass eine elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung einer Deckverbindungshälfte zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbindungshälfte zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckverbindungshälfte in die Steckverbindungshälfte bereitgestellt wird, aufweisend einen verfahrbaren Verriegelungsstift zum Verriegeln der in die Steckverbinderhälfte eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte und einem an der Verriegelungseinrichtung angeordneten Sensorelement, wobei mittels des Sensorelements zumindest eine Position, insbesondere eine Endlage, des Verriegelungsstifts bestimmbar ist, wobei zumindest ein Schaltmittel und ein Widerstand in einen Schaltkreis des Sensorelements integriert ist, so dass zumindest eine weitere Position des Verriegelungsstifts bestimmbar ist. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Verriegelungseinrichtung ist nun die Möglichkeit geschaffen, mit einfachsten konstruktiven Mitteln und somit reduzierten Kosten eine zuverlässige Erkennung zumindest einer weiteren Position und Lage des Verriegelungsstifts zu bestimmen. Hierbei kann durch die Einbindung eines weiteren Schaltmittels in den Schaltkreis des Sensorelements einerseits eine unmittelbare Lage des Verriegelungsstifts detektiert werden, aber es kann auch auf einen Bruch des Verriegelungsstifts wie auch ein Verfahren des Verriegelungsstifts geschlossen werden. Durch die Einbindung des Schaltmittels in den Schaltkreis des Sensorelements ist es möglich, über die Schaltzustände und/oder die sich aus den Schaltzuständen ergebenden Widerstände auf die Position des Verriegelungsstifts zu schließen. Somit kann mit einfachsten konstruktiven Mitteln, wie zum Beispiel einem Mikroschalter aber auch einem einfachen Unterbrecherkontakt ein weiteres Mittel zur Positionserkennung bereitgestellt werden.
In vorteilhafter Weise sind das Schaltmittel und das Sensorelement in Reihe geschaltet, wobei das Schaltmittel und der Widerstand parallel geschaltet sind. Durch die Einbindung des zweiten Schaltmittels in den Schaltkreis kann eine weitere Abfrage einer Position des Verriegelungsstifts erfolgen. Das Schaltmittel kann zwei Schaltstel- lungen einnehmen, nämlich „Offen“ und „Geschlossen“. Ist das Schaltmittel geschlossen, so kann beispielsweise über die Schließstellung auf eine Position des Verriegelungsstifts geschlossen werden. Ist hingegen das Schaltmittel geöffnet, so ändert sich der Widerstand im Schaltkreis, so dass wiederum auf eine weitere Position des Verriegelungsstifts geschlossen werden kann. Neben der Bestimmung der Position mittels des Sensorelements sind somit drei unterschiedliche Positionen mittels der erfindungsgemäßen Anordnung des Sensorelements und des Schaltmittels ermöglichbar.
Ist das Sensorelement, insbesondere ein Mikroschalter, mit einem zweiten Widerstand in Reihe und einem dritten Widerstand parallelgeschaltet, so ergibt sich eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante der Erfindung. Durch die Einbindung des zweiten Sensorelements in eine Reihenschaltung mit einem zweiten Widerstand und einer Parallelschaltung mit einem dritten Widerstand, besteht die Möglichkeit auf eine Reihe von Positionen und Funktionsstellungen, wie auch Fehler in der Verriegelungseinrichtung zu detektieren. Vorzugsweise sind mindestens vier unterschiedliche Fälle zu detektieren. In einem ersten Fall kann das Sensorelement geschlossen und das Schaltmittel geschlossen vorliegen. Durch die Reihenschaltung des Sensorelements mit einem Widerstandswert von beispielsweise 1 k kann hier die Schaltstellung des Verriegelungsstifts in einer Endlage, das heißt in einem verriegelten Zustand der Steckverbindung bestimmt werden. Wird der Verriegelungsstift beispielsweise in eine entgegengesetzte Richtung in weitere Endlage verfahren, so liegen Sensorelement und Schaltmittel in einem geöffneten Zustand vor. Dieser zweite Fall kann dann die Endlage entriegelt definieren.
Liegt das Schaltmittel in einem geschlossenen Zustand vor und das Sensorelement ist geöffnet, so kann über die Parallelschaltung des dritten Widerstands, wobei der dritte Widerstand beispielsweise einen Widerstandswert von 10 k aufweist, auf ein Verfahren des Verriegelungsstifts geschlossen werden. Dieser dritte Fall definiert dann das Verfahren bzw. Bewegen des Verriegelungsstifts. Darüber hinaus kann auch ein vierter Fall auftreten, nämlich der, dass das Schaltmittel in der Endlage ent- riegelt vorliegt, wobei das Schaltmittel geöffnet ist und das Sensorelement im geschlossenen Zustand vorliegt. In diesem Fall kann auf einen Fehler in der Verriegelungseinrichtung geschlossen werden, wobei beispielsweise ein Bruch des Verriegelungsstifts detektierbar ist. In diesen vier Fällen wird davon ausgegangen, dass das Schaltmittel in der Endlage entriegelt geöffnet vorliegt und das Sensorelement beispielsweise als Mikroschalter ausgebildet und in der Endlage verriegelt betätigt, das heißt geschlossen vorliegt. Es sind somit mittels des Sensorelements und des Schaltmittels sowie den in Reihe und parallelgeschalteten Widerstände vier unterschiedliche Fälle unterscheidbar, wodurch gleichzeitig auf unterschiedliche Positionen des Verriegelungsstifts geschlossen werden kann.
Sind hier die Widerstandswerte 1 k , 3 k und 10 k genannt, so ist das lediglich beispielhaft und als besondere Ausführungsform zu sehen. Von Bedeutung ist, dass die Widerstände unterschiedliche Werte haben und das man die Größen zueinander klar zueinander unterscheiden kann. Es können auch Widerstände mit Widerstandswerten von 3 k , 6 k und 9 k sein oder 4 k 8 k und 12 k verwendet werden, oder beliebige andere Variante.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante ist das Schaltmittel zumindest bereichsweise am Verriegelungsstift angeordnet. Durch eine Anordnung des Schaltmittels am Verriegelungsstift besteht die Möglichkeit, die Schaltschwelle entlang der Bewegungsbahn des Verriegelungsstifts anzuordnen. So kann der Verriegelungsstift beispielsweise einen Verfahrweg von 20 mm, vorzugsweise 10 mm, und noch bevorzugter einen Verfahrweg von 7 mm aufweisen. Entlang dieses Verfahrwegs ist das Schaltmittel dann mit dem Verriegelungsstift verfahrbar und kann ein Schaltsignal generieren. Dabei kann das Schaltmittel als am Verriegelungsstift verlaufende Leiterbahn ausgebildet sein. Die Ausbildung des Schaltmittels als Leiterbahn reduziert die Kosten der Verriegelungseinrichtung, da auf den Einsatz eines separaten Schaltmittels, wie beispielsweise einen Mikroschalter oder ein Sensorelement verzichtet werden kann. Ist das Schaltmittel als Leiterbahn ausgebildet, so kann das Schaltmittel mit Kontaktfahnen, zum Beispiel an einem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung in Eingriff gebracht werden. Das In-Eingriffbringen oder Außer-Eingriffbringen der Leiterbahn mit den Leiterbahnen und/oder Kontakten und/oder Schleifkontakten am Gehäuse ermöglicht dann das Generieren eines Schaltsignals im Schaltkreis zur Bestimmung einer Position des Verriegelungsstifts.
In vorteilhafter Weise und in einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung weist die Leiterbahn Kontaktfahnen, insbesondere federnde Kontaktfahnen, auf. Mittels federnder Kontaktfahnen kann ein sicheres Zusammenspiel mit Leiterbahnen, zum Beispiel am Gehäuse der Verriegelungseinrichtung, sichergestellt werden. Die Kontaktfahnen können dann beispielsweise als Schenkel einer U-förmigen Leiterbahn am Verriegelungsstift angeordnet sein und somit beabstandete Leiterbahnen im Gehäuse befestigten Leiterbahnen in Kontakt gebracht werden. Die Kontaktfahnen am Verriegelungsstift können dabei in vorteilhafter Weise zusätzlich stabilisierend auf den Verriegelungsstift einwirken. Insbesondere dann, wenn am Verriegelungsstift beispielsweise eine Verzahnung angebracht ist, die mit beispielsweise einem Zahnrad in Eingriff bringbar sind. Durch das Zusammenspiel von Zahnrad und Verzahnung am Verriegelungsstift ist eine Führung für den Verriegelungsstift notwendig, die durch die federnden Kontaktfahnen bereitgestellt werden kann. Insbesondere werden die Eingriffsverhältnisse in der Verzahnung verbessert.
Nicht nur der Vorteil der Federkraft kann durch die Kontaktfahnen bereitgestellt werden, sondern es besteht auch die Möglichkeit, ein konstruktiv einfaches und somit kostengünstiges Schaltmittel zur Verfügung zu stellen, welches gleichzeitig über eine hohe Funktionalität und Zuverlässigkeit verfügt. Der simple Aufbau gewährleistet darüber hinaus eine Funktionalität über den gesamten Produktzyklus der Verriegelungseinrichtung.
Ist das Schaltmittel mittels eines Verfahrens des Verriegelungsstifts schaltbar, wobei die Kontaktfahnen außer Eingriff mit der Leiterbahn bringbar sind, so ergibt sich eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Ist das Schaltmittel als Leiterbahn als Verriegelungsstift ausgebildet und mit Kontaktfahnen in Richtung des Gehäuses versehen, so kann der Verriegelungsstift die Kontaktfahnen bewegen. Während des Verfahrens des Verriegelungsstifts kann der Verriegelungsstift dabei die Kontaktfahnen entlang von im Gehäuse vorhandenen Leiterbahnen führen. In einer Endlage und vorzugsweise in der Endlage, in der der Verriegelungsstift die Steckverbinderhälfte freigibt, das heißt in der entriegelten Position, können die Leiterbahnen im Gehäuse enden, so dass ein Kontakt über die Kontaktfahnen hinweg unterbrechbar ist. Mittels des Verfahrens des Verriegelungsstifts können somit die Kontaktfahnen außer Eingriff mit den Leiterbahnen gebracht werden. Vorstellbar ist es natürlich auch, dass die Leiterbahn im Gehäuse in der verriegelten Stellung außer Kontakt mit den Kontaktfahnen gebracht werden. Somit besteht die Möglichkeit, ein einfachst aufgebautes Schaltmittel zur Verfügung zu stellen mit dem die unterschiedlichen Positionen des Verriegelungsstifts bestimmbar sind.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es gilt jedoch der Grundsatz, dass das Ausführungsbeispiel die Erfindung nicht beschränkt, sondern lediglich eine vorteilhafte Ausgestaltungsform darstellt. Die dargestellten Merkmale können einzeln oder in Kombination mit weiteren Merkmalen der Beschreibung wie auch den Patentansprüchen einzeln oder in Kombination ausgeführt werden.
Es zeigt:
Figur 1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht auf eine Steckverbinderhälfte in Form einer Steckdose als Steckdose für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einer an dem Gehäuse der Steckverbindungshälfte angeordneten Verriegelungseinrichtung,
Figur 2 eine dreidimensionale Ansicht auf einen Verriegelungsstift mit einem an dem Verriegelungsstift angeordneten Leiterbahngebilde,
Figur 3 eine dreidimensionale Ansicht auf einen Teil des Gehäuses der Verriegelungseinrichtung mit in dem Gehäuse angeordneten Leiterbahnen und dem in einer Verriegelt-Position eingefügten Verriegelungsstift, Figur 4 eine Seitenansicht auf das Gehäuse und den Verriegelungsstift in der Position gemäß der Figur 3,
Figur 5 ein schematisches Schaltbild als Schaltkreis für die Verriegelungseinrichtung und für die Bestimmung der Position des Verriegelungsstift,
Figur 6 eine dreidimensionale Ansicht auf den Verriegelungsstift in einer entriegelten Stellung des Verriegelungsstifts, und
Figur 7 ein prinzipielles Schaltbild auf den Schaltkreis zur Bestimmung der Stellung „Entriegelt“ gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 6.
In der Figur 1 ist eine Steckverbinderhälfte 1 in Form einer Steckdose 1 eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs wiedergegeben. Gezeigt ist die Steckdose bzw. Steckbuchse 1 von einer Vorderseite, wobei in die Vorderseite der Steckverbinderhälfte 1 eine nicht gezeigte weitere Steckverbinderhälfte in Form eines Steckers zum Aufladen des Elektro- bzw. Hybridfahrzeugs einsteckbar ist. Insofern erkennt man die Kontakte 2, 3 zum Laden bzw. Schnellladen des Fahrzeugs. Ist der Stecker in die Steckverbinderhälfte 1 eingeführt worden, so kann mittels einer Verriegelungseinrichtung 4 die in die Steckverbinderhälfte 1 eingefügte weitere Steckverbinderhälfte verriegelt werden. Hierzu verfährt ein Verriegelungsstift 5 in Richtung der Öffnung 6 für die weitere Steckverbinderhälfte, so dass ein Herausziehen der weiteren Steckverbinderhälfte unterbindbar ist. Die in der Figur 1 gezeigte Steckverbinderhälfte 1 kann zum Beispiel hinter einer Klappe in einer Karosserie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs angeordnet sein. Hinter der Klappe ist dann die Steckverbinderhälfte und insbesondere der Rahmen der Steckverbinderhälfte 1 für den Bediener sichtbar.
Die Verriegelungseinrichtung 4 weist einen Verriegelungsstift 5 auf, der in der Figur 2 losgelöst von der Verriegelungseinrichtung 4 wiedergegeben ist. Der Verriegelungsstift 5 weist eine Verzahnung 8 auf, in die ein Getriebe zum Betätigen bzw. Verfahren des Verriegelungsstifts 5 eingreifen kann. Der Verriegelungsstift 5 weist darüber hinaus eine zylindrische Verlängerung 9 auf, wobei die zylindrische Verlängerung bei einem Verfahren des Verriegelungsstifts 5 in die weitere Steckverbinderhälfte eingreift und somit das Herausziehen der weiteren Steckverbinderhälfte in die Steckverbinderhälfte 1 verhindert. An einer der Verzahnung 8 entgegengesetzten Seite des Verriegelungsstifts 5 ist eine Leiterbahn 10 angeordnet, wobei die Leiterbahn sich U- förmig an der Rückseite 11 des Verriegelungsstifts 5 entlang erstreckt. Die Leiterbahn 10 ist fest mit dem Verriegelungsstift 5 verbunden. Der Verriegelungsstift 5 ist bevorzugt aus Kunststoff gebildet. Somit kann die Leiterbahn 10 mittels eines Umformens von Aufnahmen 12, 13, zum Beispiel mittels eines Umformens der Aufnahmen 12, 13 mit dem Verriegelungsstift 5 verbunden werden. Die in der Figur 2 gezeigten vertikalen Erstreckungen 14, 15 der U-förmigen Leiterbahn 10 sind als federnde Erstreckungen 14, 15 ausgebildet. An den axialen Enden der U-förmigen Erstreckungen 14, 15 sind Kontaktfahnen 16, 17 ausgebildet, wobei die Kontaktfahnen 16, 17 wie auch die Erstreckungen 14, 15 mit Abstand von der Rückseite 11 am Verriegelungsstift 5 gehalten sind. Eine Erhebung 18 an der Rückseite 11 des Verriegelungsstifts 5 dient in Kombination mit einer Nut 19 zur Führung des Verriegelungsstifts 5.
Die Leiterbahn 10 bildet in Kombination mit den in ein Gehäuse 20 integrierten Leiterbahnen 21 , 22 ein Schaltmittel, wie es in der Figur 3 in einer dreidimensionalen Ansicht wiedergegeben ist. Die Figur 3 zeigt somit eine Ansicht auf einen Teil des Gehäuses 20 der Verriegelungseinrichtung, wobei eine Oberfläche 23 an das Gehäuse 24 der Verriegelungseinrichtung 4 anlegbar bzw. dort montierbar ist. Durch eine in der Figur 1 nicht zu erkennende Öffnung kann die zylindrische Verlängerung 9 in die Öffnung 6 hinein verfahren werden und somit die weitere Steckverbinderhälfte in der Steckverbinderhälfte 1 sichern. In der Figur 3 ist die verriegelte Position V des Verriegelungsstifts 5 wiedergegeben, das heißt der Verriegelungsstift 5 wurde bis in die Endlage der Verriegelungsposition V in Richtung des Pfeils P verfahren. Ein Absatz 25 liegt dabei am Gehäuse 20 der Verriegelungseinrichtung 4 an. Der Absatz 25 bildet insofern einen Anschlag für das Verfahren des Verriegelungsstifts 5.
In der Figur 4 ist eine Ansicht aus Richtung des Pfeils IV aus der Figur 3 wiedergegeben. Dabei zeigt die Figur weiter schematisiert das Schaltmittel 26, wobei die Lei- terbahn 10 am Verriegelungsstift 5 an den Leiterbahnen 21 , 22 anliegt und somit die Leiterbahnen 21 , 22 verbindet. Ein Stromfluss kann somit beispielsweise über die Leiterbahn 21 , die U-förmige Leiterbahn 10 am Verriegelungsstift 5 und weiter an die Leiterbahn 22 geleitet werden. Das Schaltmittel 26 ist folglich in der Figur 4 in der geschlossenen Position wiedergegeben. Ein Sensorelement 27, zum Beispiel ein Mikroschalter, kann in der Verriegelungsposition V betätigt werden, so dass in der Verriegelungsposition V das Sensorelement 27 ebenfalls geschlossen vorliegt. Die Endlage des Verriegelungsstifts 5, in der der Absatz 25 am Gehäuse 20 zur Anlage gelangt, und die in der Figur 4 wiedergegeben ist, kann folglich dadurch bestimmt werden, dass sowohl das Schaltmittel 26 wie auch das Sensorelement 27 geschlossen ist.
Die Verriegelungsposition in einem schematisch wiedergegebenen Schaltkreis 28 ist in der Figur 5 gezeigt. Die Figur 5 zeigt das Schaltmittel 26 sowie das Sensorelement 27 in einer geschlossenen Position. Ein Widerstand 29 ist mit dem Schaltmittel 26 parallelgeschaltet. Ein zweiter Widerstand 30 ist in Reihe mit dem Sensorelement und das Sensorelement 27 wiederum parallel mit einem dritten Widerstand 31 geschaltet. Der Schaltkreis 28 zeigt somit die Verriegelungsposition des Verriegelungsstifts 5 der Verriegelungseinrichtung 4.
In der Figur 6 ist die Entriegelungsposition E des Verriegelungsstifts 5 wiedergegeben. Zu erkennen ist, dass die Kontaktfahnen 16, 17 sich außerhalb des Eingriffs mit den Leiterbahnen 21 , 22 befinden. Insofern ist das Schaltmittel 26 geöffnet, wie dies in der Figur 7 im Schaltkreis 28 wiedergegeben ist. Der Verriegelungsstift 5 befindet sich in der Entriegelungsposition E, so dass auch das Sensorelement 27 wieder freigegeben wurde und im Schaltkreis 28 geöffnet wiedergegeben ist. Ein über die Leiterbahnen 21 , 22 geführter Strom würde folglich über die Widerstände 29, 30, 31 fließen. Über die Spannungsunterschiede der Stromflüsse kann dann die jeweilige Position des Verriegelungsstifts 5 detektiert werden. So fließt beispielhaft der Strom in der Figur 5 über die Leiterbahn 21 , das Schaltmittel 26, die Leiterbahn 22, das Sensorelement 27 und den zweiten Widerstand 30. Je nach Schaltstellung des Schaltmittels 26 sowie des Sensorelements 27 können unterschiedliche Lagen und Verfahrpositionen des Verriegelungsstifts 5 bestimmbar sein.
In der Figur 6 ist ferner der Hub H bzw. der Verfahrweg H des Verriegelungsstifts 5 eingetragen, der in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise 8 mm betragen kann. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Verriegelungseinrichtung 4 kann mit einfachsten konstruktiven Mitteln aufgebautes Schaltmittel 26 in den Schaltkreis 28 der Verriegelungseinrichtung 4 integriert werden. Ein über Kontaktfahnen 16, 17 geführter Strom, der außer Eingriff mit den Leiterbahnen 21 , 22 bringbar ist, stellt auch eine hohe Zuverlässigkeit zur Verfügung, so dass eine Lebensdauer über den Produktzyklus der Verriegelungseinrichtung 4 gewährleistbar ist.
Bezugszeichenliste
1 Steckverbinderhälfte, Steckdose
2, 3 Kontakte
4 Verriegelungseinrichtung
5 Verriegelungsstift
6 Öffnung
7 Rahmen
8 Verzahnung
9 zylindrische Verlängerung
10, 21 , 22 Leiterbahn
1 1 Rückseite
12, 13 Aufnahmen
14, 15 Erstreckungen
16, 17 Kontaktfahnen
18 Erhebung
19 Nut
20, 24 Gehäuse
23 Oberfläche
25 Absatz
26 Schaltmittel
27 Sensorelement
28 Schaltkreis
29, 30, 31 Widerstand
V Verriegelungsposition
E Entriegelungsposition
H Hub, Verfahrweg
P Pfeil

Claims

Patentansprüche
1. Elektromotorisch angetriebene Verriegelungseinrichtung (4) einer Steckverbinderhälfte (1 ) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Steckverbinderhälfte zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs durch Einstecken der anderen Steckverbinderhälfte in die Steckverbinderhälfte (1 ), aufweisend einen verfahrbaren Verriegelungsstift (5) zum Verriegeln in der in die Steckverbinderhälfte (1 ) eingesteckten anderen Steckverbinderhälfte und einem an der Verriegelungseinrichtung (4) angeordneten Sensorelement (27), wobei mittels des Sensorelements (27) zumindest eine Position (E, V), insbesondere eine Endlage, des Verriegelungsstifts (5) bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schaltmittel (26) und ein Widerstand (29) in den Schaltkreis (28) des Sensorelements (27) integriert ist, so dass zumindest eine weitere Position (E, V) des Verriegelungsstifts (5) bestimmbar ist.
2. Verriegelungseinrichtung (4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (26) und das Sensorelement (27) in Reihe geschaltet sind, wobei das Schaltmittel (26) und der Widerstand (29) parallelgeschaltet sind.
3. Verriegelungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (27), insbesondere ein Mikroschalter, mit einem zweiten Widerstand (30) in Reihe und einem dritten Widerstand (31 ) parallelgeschaltet ist.
4. Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (26) zumindest bereichsweise am Verriegelungsstift (5) angeordnet ist.
5. Verriegelungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (26) als am Verriegelungsstift (5) verlaufende Leiterbahn (10) ausgebildet ist.
6. Verriegelungseinrichtung (4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (10) Kontaktfahnen (16, 17), insbesondere federnde Kontaktfahnen (16, 17), aufweist.
7. Verriegelungseinrichtung (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (26) mittels eines Verfahrens es Verriegelungsstifts (5) schaltbar ist, wobei die Kontaktfahnen (16, 17) außer Eingriff mit den Leiterbahnen (21 , 22) bringbar sind.
8. Verriegelungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsstift (5) einen Verfahrweg (H) von 20 mm, bevorzugt 10 mm, und noch bevorzugter 7 mm, aufweist.
9. Verriegelungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsstift (5) eine Verzahnung (8) aufweist.
10. Verriegelungseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstände (29, 30, 31 ) unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen, bevorzugt weist der erste Widerstand 3 k , der zweite Widerstand 1 k und der dritte Widerstand 10 k auf.
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