Beschreibung
Ladegerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladegerät für ein elektrisches Gerät, insbesondere ein Mobilfunkendgerät .
Es sind Ladegeräte bekannt, welche eine Aufnahmeeinheit umfassen, von der das zu ladende elektrische Gerät gehalten wird.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird das elektrische Gerät, welches eine Steckaufnahme besitzt, in eine Aufnahmeein- heit eingeführt, in der es in eine Position gleiten kann, in welcher ein elektrischer Kontakt mit dem Ladegerät herge- stellt werden kann.
Unter Steckaufnahme wird in diesem-Fall beispielsweise eine Buchse verstanden, welche komplementär zu beispielsweise einem Stecker ist, welcher sich am Ladegerät befindet. Im all- gemeinen wird durch die Ausrichtung des Steckers bzw. seiner Kontaktstifte eine Soll- Einführachse definiert, unter der das elektrische Gerät in die Aufnahmeeinheit eingeführt werden soll. Die Aufnahmeeinheit am Ladegerät dient dazu, ein verkipptes Einführen des elektrischen Geräts zu vermeiden und es während des Aufladevorgangs zu fixieren, da sonst eventuell Beschädigungen an der Steckeraufnahme des elektrischen Geräts bzw. dem Steckerelement der Auf ahmeeinheit auftreten können.
Die Aufnahmeeinheit kann unterschiedlich ausgeführt sein:
So wird beispielsweise bei Ladegeräten für Mobilfunkendgerate letzteres in einen AufnahmeSchacht eingeführt, dessen Innenmaße in etwa den Außenmaßen des Mobilfunkendgeräts entsprechen.
Jedoch ist abhängig von der Form des elektrischen Geräts und der Aufnahemeinheit ein verkipptes Einführen immer noch möglich.
Durch gegenüber der Einführachse verkipptem Einführen des elektrischen Geräts in die Aufnahmeeinheit kann die Steckaufnahme des elektrischen Geräts oder das Steckerelement, welches sich an dem Ladegerät befindet und mittels dem der elektrische Kontakt hergestellt wird, beschädigt werden. Zusätzlich kann selbst beim Einführen mit nur kleiner Verkip- pung gegenüber der Soll-Einführachse kein elektrischer Kontakt hergestellt werden.
Um diese Nachteile zumindest etwas zu mindern, wird -wie bereits erwähnt- das elektrische Gerät mittels der Aufnahmeein- heit oder einer schienenartigen Führung innerhalb der Aufnahmeeinheit, geführt.
Naturgemäß sind die Abmessungen der Aufnahmeeinheit weitgehend durch das zu ladende Gerät festgelegt. Um das Gerät richtig zu fixieren, muss die Aufnahmeeinheit eine ausreichende Länge besitzen. Dies hat natürlich Auswirkungen auf die Gesamtgröße und auch die Form des Ladegeräts.
Zusätzlich muss der Hersteller deshalb für jedes elektrische Gerät ein weitgehend individuelles Ladegerät entwerfen, da sich ja ausgehend von unterschiedlichen elektrischen Geräten die Auf ahmeeinheit selbst, sowie die Gesamtkonzeption des Ladegerätes unterschiedlich gestaltet; hieraus ergeben sich höhere Kosten.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist, daß eine Fixierung des elektrischen Geräts beispielsweise bei ovalen oder gar runden Formen, wie sie beispielsweise für Mobilfunkendgerate der 3. Generation vorgesehen sind, hinreichend schwierig ist.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ladegerät anzugeben, das ein gegenüber dem Stand der Technik zuverlässigeres Herstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen dem elektrischen Gerät und dem Ladegerät erlaubt, wobei das Risiko einer Beschädigung des elektrischen Geräts oder/und des Ladegeräts verringert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Ladegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird ein Steckerelement, das den elektrischen Kontakt zwischen dem elektrischem Gerät und Ladegerät her- stellt, elastisch gelagert. Durch die elastische Lagerung wird das Risiko einer Beschädigung des elektrischen Geräts oder/und des Ladegeräts beim Herstellen des elektrischen Kontakts reduziert. Eine Beschädigung würde erfolgen, wenn hinreichend große Kräfte zwischen dem Steckerelement und der Steckaufnahme in eine andere Richtung wirken, als es die Herstellung des elektrischen Kontakts erfordert. Die Erfindung verhindert das Auftreten dieser für eine Beschädigung hinreichend großen Kräfte durch die elastische Lagerung. Ohne Druck auf die elastische Lagerung befindet sich das
Steckerelement in einer Ruheposition. In der Ruheposition definiert beispielsweise das Steckerelement in Form der Kontaktstifte die Soll-Einführachse für das elektrische Gerät in die Aufnahmeeinheit .
Im weiteren wird der Begriff „Soll-Einführachse" wie eben definiert verwendet; der Begriff „Einführachse" bezeichnet im folgenden die Richtung, die von beispielsweise den Kontaktstiften festgelegt wird, auch wenn sich das Steckerelement nicht in seiner Ruheposition befindet.
Idealerweise wird das elektrische Gerät längs dieser Soll- Einführachse eingeführt, wodurch ein Kontakt zwischen dem elektrischen Gerät und dem Steckerelement in seiner Ruheposition herstellbar ist.
Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, das Auftreten dieser Kräfte durch eine geeignete Einführposition und - achse zu verhindern. Dazu ist das Steckerelement von einer Stellung, in der ein Einführen des elektrischen Geräts ög- lieh ist, in eine andere Stellung bewegbar, in der es dann arretierbar ist. Somit kann zum Einführen des elektrischen Geräts eine Position gewählt werden, welche für das Einführen günstig ist. Anschließend kann jedoch das mit dem Steckerelement verbundene elektrische Gerät in eine Position zur Arre- tierung des Steckererelements oder/und des elektrischen Geräts gebracht werden. Die Stellung zur Arretierung wird beispielsweise gemäß den äußeren Gegebenheiten gewählt, um beispielsweise das Ladegerät in eine Kfz-Armatur zu integrieren.
Eine andere Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, oben geschilderte Kräfte durch ein Nachgeben des Steckerelements zu verhindern.
Bei gegenüber der Soll-Einführachse verkipptem Einführen ist ein elektrischer Kontakt herstellbar, indem die Abweichung von der Soll-Einführachse durch eine entsprechende Änderung der Stellung des Steckerelements kompensiert wird. Die Änderung der Stellung des Steckerelements wird durch die elastische Lagerung ermöglicht. Die elastische Lagerung ist derartig ausgeführt, daß sich das Steckerelement beim Einwirken von Druck entsprechend der Verkippung des elektrischen Geräts gegenüber der Soll- Einführachse in eine Richtung neigt, so daß nun beispielsweise ein Teil des Steckerelements in die Steckaufnahme des elektrisches Geräts gleiten kann.
Dadurch wird erreicht, daß selbst bei verkipptem Einführen keine Kräfte zwischen Steckerelement und Steckaufnahme des
elektrischen Geräts auftreten, die ausreichend groß sind, um Beschädigungen am Steckerelement beziehungsweise Steckaufnahme des elektrischen Geräts hervorzurufen.
Bei gegenüber der Soll-Einführachse stärker verkipptem Einführen kann es unter Umständen nicht mehr möglich sein, e- lektrischen Kontakt zwischen elektrischem Gerät und dem Stekkerelement herzustellen. In diesem Fall verhindert das Ausweichen des Steckerelements eine Beschädigung des Steckerelements oder/und der Steckaufnahme des elektrischen Geräts.
Durch den elastischen Kontaktsatz bestehend aus dem Stek- kerelement und der elastischen Lagerung wird ein Einführen der Steckaufnahme des elektrisches Geräts in einen Teil des Steckerelements, der mit der Aufnahmeeinheit des Ladegeräts verbunden ist, ermöglicht, welches das Risiko von Beschädigungen wesentlich verringert, ohne daß die Aufnahmeeinheit unnötig groß dimensioniert ist.
Andererseits ist man durch die elastische Lagerung auch in der Gestalt des Ladegerätes unabhängiger und kann es anderen Erfordernissen anpassen, beispielsweise die Integration eines Ladegeräts, beispielsweise für Mobilfunkendgerate, in ein Kfz.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Steckerelement allein oder das Steckerelement und die elastische Lagerung herausnehmbar angefertigt sind, wodurch ein weitgehend modularer Aufbau der Ladestation realisiert werden kann.
Dies hat für die Produktion den Vorteil, daß beispielsweise durch die Anpassung des Steckerelements an das jeweilige elektrische Gerät die Gestalt des Ladegerätes weitgehend unverändert bleiben kann. Dadurch wird die Produktion einfacher und weniger kostenintensiv gestaltet, da weniger Einzelteile in höherer Stückzahl gefertigt werden können.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Steckerelement in mindestens zwei Richtungen beweglich ist.
Dadurch können Verkippungen in verschiedenen Richtungen kompensiert werden.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die elastische Lagerung beispielsweise durch eine Platte aus elastischem Material realisiert ist. In diese Platte ist das Steckerelement integriert. Beim Halten der Platte an ihren Rändern ist sie im inneren Bereich biegbar, wodurch die Ausrichtung des Steckerelements und damit die Einführachse ge- genüber der Soll-Einführachse verändert werden kann. Die
Steifigkeit der Platte wird beispielsweise entsprechend dem Gewicht des elektrisches Geräts gewählt.
Diese Realisierung der elastischen Lagerung ist bietet den Vorteil einer einfachen Herstellung einer Lagerung die in der Ebene senkrecht zur Soll-Einführachse um 360° beweglich ist. Die maximal zulässige Verkippung des Steckerelements kann beispielsweise durch die Steifigkeit der Platte beeinflusst werden.
Zusätzlich kann diese Ausführung einer elastischen Lagerung durch eine schienenartige Halterung am Ladegerät gehalten werden. Dies ermöglicht einen einfachen Ein- und Ausbau des Steckerelements .
Eine weitere Ausführungsvariante der elastischen Lagerung kann ein geometrischer Körper sein, in den das Steckerele-
ment integriert ist und der über Federn gelagert ist. Hier kommt die Änderung der Stellung des Steckerelements durch eine unterschiedlich starke Kompression der Federn zustande. Hierbei können sich die Federn beispielsweise unter, seitlich von oder über dem geometrischen Körper befinden. Auch eine kombinierte elastische Lagerung aus elastischer Platte und Federn ist möglich.
Ebenso kann der Körper, in welchen das Steckerelement einge- arbeitet ist, nicht nur plattenförmig ausgebildet sein sondern beliebige, den Anfordernissen im Ladegerät angepasste Gestalt besitzen. Als Beispiele für eine derart angepasste Gestalt lässt sich eine Gestalt anführen, die den Raum im Ladegerät optimal ausnutzt oder/und eine Verschiebung des Schwerpunkts ermöglicht.
Selbstverständlich sind auch beliebige Kombinationen der geschilderten Beispiele denkbar, ebenso wie ein Ladegerät, mit dem mehrere elektrisches Geräte gleichzeitig geladen werden können.
Bei letzterem würde die flexible Lagerung das platzsparende Laden mehrerer elektrischer Geräte geradezu ermöglichen, da sich die Körper der elektrischen Geräte blütenartig anordnen können und sich somit nicht gegenseitig den Platz zum jewei- ligen Steckerelement versperren. Man denke an vergleichbare Probleme mehrere Geräte an einer Mehrfachsteckdose anzustek- ken.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen, nämlich von Tischladestationen für Mobilfunkendgerate erklärt. Es zeigen
Figuren 1 und 2 räumliche Darstellungen für mögliche
Konzepte des Steckerelements STE,
Figuren 3-6 als Ausführungsbeispiel den Kontaktierungs- vorgang zum Laden eines Mobilfunkendgeräts und
Figur 7 das Einführen eines elektrischen Geräts in ein Ladegerät, bei dem das Steckerelement unterschiedliche Stellungen zum Einführen und Arretieren einnimmt.
Figur 1 zeigt den Kontaktsatz, bestehend aus Steckerelement STE und elastischer Lagerung EL. Die elastische Lagerung EL ist in diesem Fall plattenförmig ausgeführt und das Steckerelement STE ist in diese Platte integriert. Die Kontaktstifte KS befinden sich am oberen Teil des Steckerelements STE. Der Kontaktsatz, bestehend aus Steckerelement STE und elastischer Lagerung EL wird vom Ladegerät LG aufgenommen. Zum Aufnehmen dient eine Halterung HA, die in diesem Fall I-förmig ausgeführt ist und mittels der der Kontaktsatz wie auf einer Schiene in die gewünschte Position gebracht werden kann. Im Ladegerät LG befindet sich eine Ausnehmung AS für den oberen Teil des Steckerelements STE. Die Länge des Schenkels HA2 der Halterung HA korrespondiert mit der Dicke der elastischen Lagerung EL. Der Schenkel HAI der Halterung HA besitzt eine Länge, die ein sicheres Halten des Kontaktsatzes bestehend aus Steckerelement STE und elastischer Lagerung EL gewährleistet. Eine derartige Vorrichtung, wie in Figur 1 beschrieben, stellt eine einfache Methode dar, das Steckerelement STE elastisch zu lagern. Gleichzeitig kann durch die Kombination von Kontaktsatz und Halterung HA ein modularer Aufbau einfach realisiert werden. Der modulare Aufbau führt zu Kostenersparnissen in der Produktion, da Teile des Ladegeräts für unterschiedliche elektrische Geräte identisch angefertigt werden können. Das reduziert einerseits die Anzahl der Einzelteile, andererseits werden Teile in höheren Stückzahlen hergestellt. Beide Effekte wirken sich kostensenkend aus.
Figur 2 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Befestigung des Steckerelements an der Ladestation. Die Fixierung erfolgt in diesem Fall über einen Steckkontakt. Am Kontaktsatz befindet sich z.B, eine Ausnehmung AUS, deren Form komplementär zu der eines Fingers FI ist welcher sich am Ladegerät befindet. Die
Ausnehmung wird über den Finger geschoben. Eine Arretierung erfolgt z .B über eine federnd gelagerte Nase am Finger FI .
Die Kontaktstifte KS, die sich am oberen Teil des Steckerele- ments STE befinden, definieren eine Soll-Einführachse, unter der das elektrische Gerät in die Aufnahmeeinheit des Ladegeräts eingeführt werden sollte.
Diese Soll-Einführachse SEA ist in Figur 3 gestrichelt einge- zeichnet. Figur 3 zeigt die Situation, daß ein elektrisches Gerät EG gegenüber der Soll-Einführachse SEA verkippt in die Aufnahmeeinheit AE des Ladegeräts LG eingeführt wird. Eine neue Einführachse EA wird in diesem Fall durch Steckaufnahme SA des elektrischen Geräts EG definiert, beispielsweise in Form einer Paßnut, welche einen Kontaktstift KS aufnimmt. Am Boden der Aufnahmeeinheit AE befindet sich ein Durchbruch für das Steckerelement STE. Das Steckerelement STE ist, wie in Figur 1 beschrieben, elastisch gelagert. Die elastische Lagerung EL ist in diesem Fall plattenförmig ausgebildet. Fi- gur 4 zeigt die Situation, daß ein elektrisches Gerät EG verkippt in die Aufnahmeeinheit AE des Ladegeräts LG eingeführt wird und sich elektrisches Gerät EG und Steckerelement STE bereits berühren. Durch das gegenüber der Soll-Einführachse SEA verkippte Einführen treffen in diesem Fall die Steckauf- nähme SA und das Steckerelement STE nicht korrekt aufeinander. Dadurch wird eine Kraft auf das Steckerelement ausgeübt. Diese Kraft kann jedoch nicht zu Beschädigungen am Stekkerelement STE führen, da dieses aufgrund der elastischen Lagerung EL nachgibt .
Figur 5 zeigt die Situation, daß ein elektrisches Gerät EG mit nur geringer Verkippung gegenüber der Soll-Einführachse SEA in die Aufnahmeeinheit AE eingeführt wird. In diesem Fall gibt das Steckerelement STE aufgrund einer Kraft, die durch das verkippte Einführen auf das Steckerelement wirkt, derart nach, daß das Steckerelement sich entlang der Einführachse ausrichtet und so ein elektrischer Kontakt zwischen Stek-
kerelement STE und Steckaufnahme SA des elektrischen Geräts EG zustandekommt.
Figur 6 zeigt die Situation, daß das elektrische Gerät EG in elektrischem Kontakt mit dem Steckerelement STE ist. Das Steckerelement STE befindet sich nun wieder in seiner Ruheposition, das ist die Position, in welcher keine lateralen Kräfte auf das Steckerelement wirken. In diesem Fall sind Einführachse EA und Soll-Einführachse SEA identisch.
Aus Figuren 3 bis 6 ist ersichtlich, daß die elastische Lagerung EL eine Beschädigung des Steckerelements STE bei gegenüber der Soll-Einführachse SEA verkipptem Einführen verhindert. Andererseits bewirkt diese elastische Lagerung EL auch, daß bei gegenüber der Soll-Einführachse SEA nur geringfügig verkipptem Einführen ein elektrischer Kontakt zwischen der Steckaufnahme des elektrischen Geräts EG hergestellt werden kann. Durch die Rückstellkraft der elastischen Lagerung werden Steckerelement und elektrisches Gerät wieder in Richtung der ursprünglich vorgesehenen Achse, der Soll-Einführchse, gebracht . Eine maximal zulässige Verkippung gegenüber der Soll-Einführachse SEA, bei der noch ein elektrischer Kontakt hergestellt werden kann, wird beispielsweise durch die Dimensionen der Kontaktstifte AS des Steckerelements STE und der Steckaufnahme SA des elektrischen Geräts definiert. Durch eine entsprechende Mindestlänge der Aufnahmeeinheit kann beispielsweise ein zu starkes Verkippen vermieden werden.
Figur 6 zeigt das Einführen eines elektrischen Geräts EG in ein Ladegerät, bei dem das Steckerelement unterschiedliche Stellungen zum Einführen und Arretieren annehmen kann. Zunächst weist das Steckerelement STE in eine Richtung, die ein einfaches Einführen der Steckaufnahme SA des elektrischen Geräts EG ermöglicht. Ist der elektrische Kontakt hergestellt, kann das elektrische Gerät aufgrund der elastischen Lagerung EL in eine Position gebracht werden, in der das elektrische Gerät oder das Steckerelement oder beide arretiert werden.
Diese Arretierung kann beispielsweise über eine federnd gelagerte Nase FN, die am Ladegerät angebracht ist, erfolgen. Eine derartige Ausführung ermöglicht ebenfalls ein einfaches Einführen des elektrischen Geräts in die Ladestation, bei dem das Risiko einer Beschädigung vermindert ist.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Ladegeräte für Mobilfunkendgerate beschränkt, sondern auf beliebige elektrische Geräte anzuwenden.
Bezugszeichenliste
AUS Ausnehmung
AS Ausnehmung EA Einführachse
EL elastische Lagerung
FN Federnd gelagerte Nase
FI Finger
HA Halterung HAI, HA2 Schenkel der Halterung
KS Kontaktstifte
LG Ladegerät
SA Steckaufnahme
SEA Soll-Einführachse STE Steckerelement