CN111565967A - 用于电动车辆或混合动力车辆的电连接设备的锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动车辆或混合动力车辆的电连接设备的锁定装置，该锁定装置具有：电动驱动装置，其包括电机(8)和连接在电机下游的、多级的传动机构；锁定元件(6)；和至少为电机(8)和传动机构提供壳体的驱动装置壳体(13)，其中，电机(8)通过传动机构作用在锁定元件(6)上以产生执行运动。本发明的特征在于，锁定元件(6)在壳体侧连接在驱动装置的可运动的支撑部(15)上。

Description

用于电动车辆或混合动力车辆的电连接设备的锁定装置

技术领域

本发明涉及一种用于电动车辆或混合动力车辆的电连接设备的锁定装置，该锁定装置具有：电动驱动装置，其包括电机和连接在电机下游的多级传动机构；锁定元件；以及为驱动元件提供外壳的驱动装置壳体，其中，电机通过传动机构作用在锁定元件上以产生相对于导向机构的执行运动。

背景技术

已知大量的用于机动车技术应用的电动驱动装置，其例如与车窗玻璃升降器、座椅调节装置、门镜等结合使用。而且，已知这种电动驱动装置与机动车门锁相结合，例如作为拉紧/关闭的驱动装置或锁紧驱动装置。所有电动驱动装置的共同点是：通常形成直线的执行运动，并且此时所使用的电机以直流低电压供电。

具有这种电动驱动装置的锁定装置也被越来越多地用作电动车辆或混合动力车辆的电连接设备的组成部分。在文献DE 10 2007 002 025 A1中提出了对此的示例。在此，电动驱动装置作为锁紧设备或锁定装置的组成部分用于相对于充电插座锁定充电插头以防止移除。为此，已知的驱动装置作用在可运动的锁销上。

借助于可移动的锁定元件将充电插头可释放地锚定在充电插座中，对于电动车辆或混合动力车辆的电连接设备而言具有特别重要的意义。因为充电插头建立与作为充电基础设施的组成部分的充电桩的电连接，以便给存在于电动车辆或混合动力车辆中的电池充电。

因为此时通常以高电压工作，所以需要借助于可移动的锁定元件将充电插头可释放地锚定在充电插座中，以避免对使用者的健康的任何可能的危险。

充电插头相对于充电插座的可释放的锁定还附加地具有重要的意义，因为由此通常可以在使用者与充电柱之间进行明确的分配，以便能够与使用者相关地计算所获取的电能。这种操作方式例如在文献WO 2010/149426A1中描述。由此特别可以避免所谓的“电流窃取(Stromklau)”。

在根据文献CN 202 695 855 U的一类现有技术中采取如下措施，即，锁定元件最终借助于在多级传动机构的传动齿轮上的凸轮被而被作用。因为这种锁定元件，特别是作为用于电动车辆或混合动力车辆的电连接设备的锁定装置的组成部分，通常必须吸收高的机械横向力，所以现有的措施具有局限性，因为通过凸轮和其在锁定元件上的作用只能在锁定元件上产生有限的锁定力。

文献EP 2 668 062 A1或EP 2 138 444 A1描述了类似的教导。在这两个申请中也分别利用了锁定元件，然而所述锁定元件最终不能吸收较高的机械负荷。本发明在此整体上做出补救。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于对这种锁定装置这样进行改进，使得锁定元件能够被施加较高的锁紧力，并且特别地能够在不损坏或不影响功能的情况下吸收随后的显著的机械负荷。

为了解决该技术问题，在本发明的范围内的一种类型的锁定装置的特征在于，锁定元件在壳体侧连接在驱动装置的可运动的支撑部上。与此相对地，锁定元件在顶部侧沉入到充电插头的缺口中以锁定该充电插头。

为此，本发明有利地利用锁定元件的大体上两件式的导向机构工作。实际上为此一方面设有可运动的支撑部，另一方面设有位置固定的壳体通道部。两个所述的导向机构组成部分、即可运动的支撑部和位置固定的壳体通道部相对彼此轴向间隔开，从而纵向延伸的并且可沿该轴向方向运动的锁定元件借助于两个导向机构组成部分被无缺陷地引导。壳体通道部优选地设计在驱动装置壳体中，该驱动装置壳体包围用于可移动的锁定元件的驱动装置。由此，驱动装置能够以模块化的形式并且与充电插座无关地被接纳和安装在例如机动车车身的缺口中。

此外，如下情况也当然同样在本发明的范围内，即，壳体通道部设置在壳体中，该壳体将充电插座和驱动装置接纳在其内部作为一个整体。无论如何，相关的壳体都以其壳体通道部作为锁定元件的导向机构的组成部分而作用。可运动的支撑部构成另一组成部分。为此，可运动的支撑部有利地设置在驱动装置的轴上或者连接到相关的轴上。轴可以为此目的具有承载支撑部的偏心销。

由此还可以这样设计，即，轴具有承载支撑部的偏心销，并且进一步地可运动的支撑部连接(尤其是可转动地连接)在轴上。换言之，支撑部通常可转动地连接在偏心销上。以这种方式，偏心销可以限定用于支撑部的曲柄传动机构，其中该支撑部可直线往复运动。

此外并且有利地，在驱动装置壳体中设有用于支撑部的导向部，以用于对支撑部附加地直线引导。由此，该支撑部可以将锁定元件在壳体侧垂直于相对于相关轴的轴线而言的径向方向固定。在这种情况下，支撑部以“倒转的活塞”的类型以类似于内燃机中的具有连杆和活塞的曲柄传动机构那样起作用。转接到本发明的情形中，轴的偏心销承担连杆的功能，而支承在其上的支撑部承担或可以承担活塞的功能。由此，支撑部整体上能够将锁紧元件在壳体侧无缺陷地固定并且将其接纳在缺口内部。通常，支撑部和锁定元件形成一体的构件、例如一体的塑料注塑件。以这种方式，锁定元件可以在壳体侧特别是垂直于相对于所述轴的轴线而言的径向方向而被引导并且实际上紧固。此外，通常采取如下措施，即，偏心销或在该位置上装入的偏心销的中心轴线在相关的轴的转动运动中相对于锁定元件滚动。

进一步地，锁定元件和壳体通道部可以配备有相应的纵向导向结构。锁定元件的纵向导向结构通常是支腿/肋片或槽。与此相对地，壳体通道部的纵向导向结构设计为与支腿对应的槽或对应槽的凸起。因此，锁定元件配备有可承受特别大的负荷的导向机构，该导向机构与用于锁定元件的相应的材料选择相结合地整体上确保了：在充电插头与充电插座之间的可释放的锁定能够吸收迄今为止还不可能被实现吸收的力。实际上，在此存在整体上可以大于700N的力。

这在根本上可以归因于，这种通常横向于纵向方向作用在锁定元件上的力不像在现有技术中那样导致锁定元件的移位或倾斜定位。实际上，根据本发明，锁定元件通常是推杆或销或锁定销。

由于一方面借助于位置固定的壳体通道部并且另一方面借助于在轴的偏心销上的可运动的支撑部而对锁定元件的至少两件式的引导，锁定元件沿轴向方向或纵向方向被保持并且被无缺陷地引导，并且特别是可以防止如在现有技术中出现的倾斜定位或扭转。

根据本发明实现的对锁定元件的无缺陷的引导确保了：锁定元件仅执行沿其纵向方向的轴向运动或者说相对于轴的径向运动。由此，结果是提供了用于电动车辆或混合动力车辆的电连接设备的锁定装置，该锁定装置提供了在充电插头与充电插座之间的可承受特别大的机械负荷的可释放的锁定。

根据本发明所实现的设计方案的结果在于：即使在较大的横向机械负荷的情况下，锁定元件也相对于这种特殊设计的导向机构整体上不偏移或者倾斜地定位。由此，例如作用在与充电插头联接的充电线缆上的较大的力被吸收。因此，几乎排除了在充电插头与充电插座之间的具有之前已经描述的负面影响的意外的分离。此处可见本发明的显著优点。

附图说明

下面根据附图对本发明进行详细说明，附图仅示出一个实施例。图中示出：

图1以概览图示出电连接设备、用于电连接设备的锁定装置和相关联的电动驱动装置，

图2A至2C示出充电插头与充电插座之间在不同的功能位置中的锁紧过程，

图3示出根据图1的电动驱动装置的内部视图，

图4示出连接设备在内部的细节的透视图，

图5同样示出根据图3和图4的对象的细节的从另一视向的透视图，以及

图6示出根据图3的对象的细节的透视图。

具体实施方式

在图3、图4和图5中示出用于电动车辆或混合动力车辆的电连接设备的锁定装置，该锁定装置具有电动驱动装置。在根据图2A至图2C的概览图中，对于电动车辆或混合动力车辆仅基本地示出了有关的车身1。车身1配备有缺口2。充电插座3位于缺口2中。充电插座3可以与充电插头4以电地和可释放地锁定的方式耦合，为此将该充电插头导入车身1中的缺口2中并且以电连接的方式与充电插座3耦合。

为此目的，充电插头4具有在图1中仅简略示出的插接触点5，该插接触点在充电插座3的内部接合到相关的插口5'中。当然也可以相反地进行。在这种情况下，充电插座3配备有插接触点5，该插接触点可释放地接合到充电插头4的相关的插口5'中，然而这未被示出。

为了将充电插头4与充电插座3可释放地锁定，设有可移动的锁定元件6。在该实施例中，可移动的锁定元件6是由塑料制成的锁定销或锁定杆。在替代的实施方案中，锁定元件6也可以由金属制成。根据示例性的实施例，锁定元件6与下面将要描述的支撑部15一起整体上形成结构单元6、15或者与支撑部15一体地构造。结构单元6、15可以有利地是一体的塑料注塑件。为了能够相对于充电插座3可释放地锁定充电插头4，锁定元件6接合到充电插头4中的相关的缺口7中，更确切地说是在顶部侧接合到充电插头4中的相关的缺口7中。此外，锁定元件6还附加地接合到充电插座3中的另一个缺口7'中。这涉及的是图2C所示的充电插头4相对于充电插座3的锁定状态。而图2A示出解锁状态。在图2B中示出从锁定元件的解锁位置到锁定位置的过渡。

锁定元件6可以相对于两个缺口7、7'移动，以便建立或取消在充电插头4与充电插座3之间的锁定。与此相对应的是如图1中的双箭头所示的锁定元件6沿其纵向方向的运动。根据示例性的实施例，之前已提到过的驱动装置确保锁定元件6的执行运动。借助于在相关的驱动装置壳体13的外侧上的密封件12，锁定元件6在其执行运动过程中相对于相关的驱动装置壳体13密封。

锁定元件6具有带有突出部127的阶梯状的构造，使得锁定元件6具有在突出部127上的位于较高处的第一支承面129和位于较低处的第二支承面128。“位于较高处”和“位于较低处”的相对的说明在此涉及与锁定元件6的壳体侧的端部之间的间距。借助于两个支承面128、129可以检测充电插头4是否已经被足够深地导入充电插座3中，这是利用了以下事实：在正常运行中、即在充电插头4被足够深地导入充电插座3中时，锁定元件6不仅穿过充电插头4的缺口7、而且接合到充电插座的缺口7'中，以实现锁定。在此，缺口7、7'在其相对于彼此的尺寸和取向方面这样选择，即，使得在正常运行中锁定元件6被引导穿过充电插头4中的缺口7并且利用突出部127导入充电插座3的缺口7'中，而第二支承面128贴靠在充电插头3的表面上并且由此使锁定元件6的运动停住。

此外，监控在锁定元件6停住之前驱动装置的电机8运行了多长时间，例如通过监控轴9-10中之一的转数或者通过监控电机8的电流消耗来实现。由此可以确定是否正常运行。如果充电插头3未被足够深地导入，则第一支承面129已经在突出部127上贴靠在充电插头3上并且锁定元件6已被提前停止。附加地，可以识别第三种情况，即，如果充电插头3断裂并且因此即使在其足够深地导入的情况下也不能确保可靠的锁定。在这种情况下，锁定元件6可以与在正常运行中相比更深地导入。

驱动装置包括电机8、第一轴9、第二轴10、第三轴11和锁定臂119，锁定元件6贴靠在该锁定臂上。通过电机8和轴9-11使锁定臂119运动，由此锁定元件6被移动。在此，锁定臂19垂直于在其中布置有轴9-11的平面移动。在示例性实施例中，锁定臂119和锁定元件6彼此一体地构造。

第一轴9形成电机8的输出轴并且通过优选设计为渐开线齿部(Evoloid-Verzahnung)的齿部122与第二轴10啮合。第二轴10同样具有齿部123，第二轴10通过该齿部与第三轴11啮合。第二轴10的齿部123也可以设计为渐开线齿部。渐开线齿部在相对紧凑的空间需求中提供较高的乃至非常高的传动比，例如1：30，1：80，1：140或1：320的传动比。

第三轴11除了与第二轴的齿部123啮合的第一齿部124之外还具有第二齿部125，该第二齿部布置在第三轴11的、与第一齿部124对置的端部上。第二齿部125用于驱动开关操纵件130，通过该开关操纵件来操纵设计为微型开关的传感器。借助于微型开关的操纵来检测第三轴11已进行的转动。微型开关由此检测第三轴11已转动了多少或驱动装置已运行了多长时间。

电动驱动装置被容纳在其自身的驱动装置壳体13中并且由驱动装置壳体13作为整体包围。以这种方式，驱动装置可以模块化地并且与充电插座3无关地在车身1的内部定位和安装在适当的部位上。此外，由于所述锁定元件6支承在驱动装置壳体13中，所以整体上提供了准备好用于安装的组件或者说安装模块。当然，本发明也涵盖如下解决方案，在所述解决方案中，驱动装置和充电插座3被容纳在共同的壳体中，然而这未被示出。

借助于驱动装置，锁定元件6进行相对于导向机构14、15的执行/调节运动。根据示例性的实施例，导向机构14、15两件式地构造，并且基本上一方面由在驱动装置壳体13中的位置固定的壳体导向部或者说壳体通道部14并且另一方面由可运动的支撑部15作为相应的导向机构组成部分14、15而组成。如前面已经说明的那样，支撑部15和锁定元件6形成结构单元6、15，然而这不是必需的。

壳体通道部14和锁定元件6可以分别配备有相应的纵向导向结构，纵向导向结构没有详细地明确示出。锁定元件6的纵向导向结构可以是沿纵向方向延伸的支腿/条或者也可以是沿纵向方向延伸的槽。与此相对地，壳体通道部14的纵向导向结构被设计为适配于锁定元件6的沿纵向方向延伸的支腿的对应的槽。一旦具有在纵向方向上延伸的槽的锁定元件6被构造为纵向导向结构，则宜为壳体通道部14配备接合到相应的槽中的凸起。当然也可以考虑混合形式。对于锁定元件6具有例如角部或者整体上具有多边形构造来代替在该实施例中所实施的圆柱形状的情况而言，原则上也可不需要这种相应的纵向导向结构。

锁定元件6和导向机构14、15(或者一方面是在驱动装置壳体13中的壳体通道部14并且另一方面是可运动的支撑部15作为相应的导向结构组成部分14、15)，与电动驱动装置结合在一起而整体上限定在图1和图2中示出的用于电动车辆或混合动力车辆的连接设备的锁定装置。

在示例性实施例中，可运动的支撑部15连接在驱动装置的第三轴11上。这尤其可在图5和图6中的透视图中看出。实际上，电机8作为电动驱动装置的组成部分通过第一轴9作用于第二轴10，该第二轴继而又在输出侧与相关的第三轴11啮合。为此，在轴11上设有齿轮，如在图5和图6中可看到的那样。

轴11在输出侧配备有偏心销17。偏心销17根据本发明承载支撑部15。实际上，锁定元件6在壳体侧连接到作为导向机构14、15的组成部分的、驱动装置8至11的可运动的支撑部15上。由图4和图5可知，锁定元件6径向支撑在作为第三轴11的组成部分的偏心销17上。由于锁定元件6相对于轴11的偏心销17径向地取向和延伸而实现了径向支撑。由此，锁定元件6整体上沿其在图1中所示的纵向方向运动(参见那里的双箭头)。

轴11的转动运动现在导致轴11上的偏心销17相对于轴11的以点划线示出的轴线执行大体上明显的摆动/枢转运动。该摆动运动被传递到连接到偏心销17的支撑部15并且因此被传递到锁定元件6。为此，偏心销17接合到支撑部15中的缺口16中，这在图5和图6中最佳地看出。以这种方式，由于导向机构14、15，偏心销17的摆动运动转换成锁定元件6的相应的直线运动。因此，一旦充电插头4与充电插座3电接触，就可以通过驱动装置使锁定元件6运动以使得该锁定元件在顶部侧沉入充电插头4的缺口7中以及充电插座3的缺口7'中。由此例如可以使能充电过程。此外还可以看出，偏心销17的中心轴线在锁定元件6纵向运动的过程中在锁定元件6上滚动。此外，锁定元件6沿相对于轴11的以点划线示出的轴线的径向方向执行所述直线运动。

如图4可见，在锁定元件6上的支撑部15具有两个纵向的壁或者说支腿，所述两个纵向壁或者说支腿整体上横向于轴11的轴线(特别在图3中可见)的轴向方向而定向。在图4中可看到类似的情况。以这种方式，锁定元件6可以在第三轴11旋转期间跟随偏心销17并且按照所期望的方式运动。

支撑部15确保了锁定元件6——在此被容纳在壳体侧或在壳体侧被连接——在所述径向方向上运动并同时被固定。此外清楚的是，在轴11的相应的摆动运动过程中，偏心销17的中心轴线相对于锁定元件滚动。因此，锁定元件6被无缺陷地沿相关的径向方向引导，该径向方向与锁定元件的、在图1中通过双箭头标明的纵向方向重合。实际上，偏心销17与支撑部15中的缺口16相结合而整体上限定出一种对于可直线往复运动的支撑部15的曲柄传动机构。由此特别在根据图2C的锁定状态下横向于锁定元件6的纵向方向而作用的可能的机械力或作用在充电插头上的力可被无损坏地并且无扭转地吸收。

此外，还设有应急解锁装置18并且可以从车身1的外部触及该应急解锁装置，借助于所述应急解锁装置可以使锁定元件6在应急情况下从其在图2C中示出的锁定位置被解锁到图2A所示的相对于充电插头4中的缺口7并且也相对于充电插座3中的缺口7'收回的位置中。这可以在电机8发生故障时由操作者手动地通过操纵应急解锁装置18来实现。第三轴11具有第三齿部126，该第三齿部在示例性的实施例中被设计为单个的齿。在应急操纵时，应急解锁装置18作用到第三齿部126上，以便使第三轴11复位并且进而使整个驱动装置复位。

Claims (11)

1.一种用于电动车辆或混合动力车辆的电连接设备的锁定装置，该锁定装置具有：电动驱动装置，所述电动驱动装置包括电机(8)和连接在电机下游的多级的传动机构；锁定元件(6)；和至少为电机(8)和传动机构提供外壳的驱动装置壳体(13)，其中，电机(8)通过传动机构作用在锁定元件(6)上以产生执行运动，

其特征在于，

锁定元件(6)在壳体侧连接在驱动装置的可运动的支撑部(15)上。

2.根据权利要求1所述的锁定装置，其特征在于，驱动装置壳体(13)具有位置固定的壳体通道部(14)，该壳体通道部与可运动的支撑部(15)一起形成锁定元件(6)的至少两件式的导向机构(14、15)。

3.根据权利要求2所述的锁定装置，其特征在于，锁定元件(6)和壳体通道部(14)配备有相应的纵向导向结构。

4.根据权利要求3所述的锁定装置，其特征在于，锁定元件(6)的纵向导向结构是支腿或槽，壳体通道部(14)的纵向导向结构是相应的槽或凸起。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的锁定装置，其特征在于，可运动的支撑部(15)设置在传动机构的轴(11)上。

6.根据权利要求5所述的锁定装置，其特征在于，轴(11)具有承载支撑部(15)的偏心销(17)。

7.根据权利要求6所述的锁定装置，其特征在于，支撑部(15)可转动地连接在偏心销(17)上。

8.根据权利要求7所述的锁定装置，其特征在于，偏心销(17)限定用于能直线往复运动的支撑部(15)的曲柄传动机构。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的锁定装置，其特征在于，锁定元件(6)在壳体侧径向地支撑在轴(11)的偏心销(17)上。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的锁定装置，其特征在于，支撑部(15)在壳体侧垂直于相对于轴(11)的轴线而言的径向方向固定锁定元件(6)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的锁定装置，其特征在于，锁定元件(6)和支撑部(15)一体地形成。

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