CN111727531B - 用于充电装置的锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车——特别是电动车或混合动力车——的充电装置的锁定装置。该锁定装置具有可移动的锁定元件(6)，该锁定元件被设置为用于将充电插头(4)可拆松地锁定在充电装置的充电插座(3)中。此外，该可移动的锁定元件(6)至少能移动到“解锁”位置和“锁定”位置。此外，设有机动的驱动装置(8至11；14、15)，其被设置为用于移动锁定元件(6)。根据本发明，锁定元件(6)能移动到位于“锁定”位置的另一边的第三位置，借助于驱动装置(8至11；14、15)能到达该“自锁”位置，在该“自锁”位置在不利用驱动装置(8至11；14、15)的情况下不能实现解锁。

Description

用于充电装置的锁定装置

技术领域

本发明涉及一种用于机动车——特别是电动车或混合动力车——的充电装置的锁定装置，该锁定装置具有可移动的锁定元件，该锁定元件被设置为用于将充电插头可拆松地锁定在充电装置的充电插座中，并且该锁定元件至少能移动到“解锁”位置和“锁定”位置，该锁定装置还具有机动的驱动装置，该机动的驱动装置被设置为用于移动锁定元件。

背景技术

电动车或混合动力车的蓄电池必须被定期供给电能。这在使用充电基础设施的情况下进行，充电桩典型地属于该充电基础设施。为了用电能进行充电过程，充电插头通常与机动车侧的充电插座联接并且可拆松地锁定。锁定是必要的，以避免健康危害，因为在该位置上通常以高电压工作。

此外，锁定确保了例如事先被识别的用户也合法地获得由充电桩提供的电能并且防止滥用。在已知的解决方案中，如其在文献WO 2010/149426 A1中结合该上下文描述的那样，借助于识别信号进行通信，以便证明用户的授权并且确保用户也为所提取的电能付钱。

在现有技术中描述了用于驱动锁定元件的不同的解决方案。因此，通过文献DE 102014 217 696 A1已知，为此设置用于锁定元件的压力弹簧，借助于该压力弹簧使锁定元件预紧。

在根据文献CN 2020695855 U的此类的现有技术中，为了驱动锁定元件而设有电动的驱动装置。电动的驱动装置由电机和连接在下游的多级传动机构组成。多级传动机构借助于凸轮作用在锁定元件上。

以这种方式，可以至少并且完全原则上实现和预设锁定元件的两个位置：“解锁”位置和“锁定”位置。凸轮自身又被传动齿轮支承。此外，通过传感器或开关来查询凸轮的位置以及因此到达不同的位置。然而，在最终效果上来说不能对锁定元件处的可能发生的操纵进行控制，因为例如在“锁定”位置作用在锁定元件上的力可以容易地使凸轮和传动机构移动，从而可以整体上在操纵时相对简单地取消“锁定”位置。为此提出了本发明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，这样进一步改进用于机动车和特别是电动车或混合动力车的充电装置的所述类型的锁定装置，使得整体上提高安全性并且特别是锁定元件的所到达的“锁定”位置不能通过外部操纵而被取消。

为了解决该技术问题，本发明在用于充电装置的此类的锁定装置方面提出，锁定元件能移动到在“锁定”位置的另一边的第三位置：“自锁”位置，其中，借助于驱动装置能到达该第三“自锁”位置，在该第三“自锁”位置在不利用驱动装置的情况下不能实现解锁。

因此，本发明首先不仅使用锁定元件的两个已知的“解锁”位置和“锁定”位置。而锁定元件或机动的驱动装置可以移动到第三“自锁”位置中。该第三“自锁”位置设置在“锁定”位置的另一边，也就是说，当机动的驱动装置已经经过了“锁定”位置时，就通过该机动的驱动装置到达该第三“自锁”位置。这涉及所谓的“超行程位置”。

在此，第三“自锁”位置在最终效果上来说表明：借助于机动的驱动装置实现锁定元件的锁定。也就是说，在第三“自锁”位置，一方面机动的驱动装置和另一方面锁定元件这样相对移动并这样相互贴靠，使得在该“自锁”位置对锁定元件的加载不会导致锁定元件以及机动的驱动装置与其一起转移到“解锁”位置中。在不利用驱动装置的情况下，也就是说在没有驱动装置的机动移动的情况下，不能实现解锁。

相反，在第三“自锁”位置例如手动加载锁定元件不会使得转矩可通过锁定元件传递到机动的驱动装置上，因此不能朝着“解锁”方向给锁定元件加载。在此类的现有技术中，由于根据文献CN 2020695855 U的之前已经描述的原因，不能实现并且也不能调节这种自锁。由此，整体上显著提高了安全性并且可以防止操纵。这可以视为本发明的主要优点。

根据有利的设计方案，通常在锁定元件的“自锁”位置，作用在其上的力被转向/偏转为关于驱动装置在解锁方向上无转矩。也就是说，如果在“自锁”位置对锁定元件朝着解锁方向施加操纵力，则该力无转矩地作用在驱动装置上，从而驱动装置整体上不被加载，因此锁定元件保持其“自锁”位置。只有当驱动装置被附加地通电并由此被移动时，才可以取消“自锁”位置。

为了详细地实现和实施上述设计方案，锁定元件通常具有叉形接纳部，用于驱动装置的、接合在该叉形接纳部中的栓部。在此，栓部通常在端侧连接至位于电机与锁定元件之间的传动机构。通过将驱动装置的栓部接合到锁定元件上的叉形接纳部中，锁定元件可以转移到之前描述的三个位置。

在此还规定，叉形接纳部的净宽和栓部的直径彼此适配。在大多数情况下，叉形接纳部的净宽被设计为略大于栓部的直径。此外，叉形接纳部还有利地具有起动斜面，该起动斜面用于驱动装置的、在“自锁”位置贴靠在该起动斜面上的栓部。实际上这样进行设计，使驱动装置的栓部在“自锁”位置抵靠着相关的起动斜面移动。如果在该位置在锁定元件上朝着“解锁”方向施加(手动)力，那么由于所形成的起动斜面，起作用的力矢量这样延伸，使得驱动装置不被加载转矩并且因此锁定元件不被解锁。

实际上，栓部通常被设计为曲柄传动机构的组成部分。在此，在之前描述的朝着解锁方向的操纵过程中的力矢量在栓部在“自锁”位置贴靠在起动斜面上时在以下方向上延伸，即，该力矢量指向曲柄传动机构的转动轴线的方向或者穿过曲柄传动机构的转动轴线。由此，借助于该力矢量，转矩不被施加到曲柄传动机构上并且因此也不被施加到整体的驱动装置上。因此，在这种操纵尝试中锁定元件保持其“自锁”位置。在不利用驱动装置、也就是说没有驱动装置的机动移动的情况下不可能实现解锁。

叉形接纳部通常设置在锁定元件的头部侧。此外，叉形接纳部从侧面看被设计为U形的。在大多数情况下该起动斜面位于开口侧，也就是说沿着U形的叉形接纳部的开口布置。

如已经说明的那样，栓部被设计为曲柄传动机构的组成部分。曲柄传动机构自身又是已经提到的传动机构的组成部分并且因此是驱动装置的组成部分。也就是说，机动的驱动装置基本上由电机和在下游连接的传动机构连同曲柄传动机构组成。原则上也可以放弃中间连接的传动机构。

栓部通常设置在曲柄臂的端部上。曲柄臂自身又在大多数情况下被设计为扇形的。在这个扇形部段或扇形曲柄臂的周向侧设置有接合区域。接合区域与传动机构的齿轮的对应的接合区域相互作用。以这种方式，曲柄臂可以来回摆动，以便通过所连接的栓部并且通过接合到锁定元件的叉形接纳部中而使锁定元件相应地线性地来回移动。

实际上，栓部连接至曲柄臂的端部，更确切地说连接至与接合区域相对置的端部。也就是说，栓部在大多数情况下靠近中心地位于扇形的曲柄臂上。由此，曲柄臂可以与栓部一起进行圆弧形的运动，该运动通过叉形接纳部整体上传递到锁定元件上。

结果，提供了一种用于机动车的充电装置的锁定装置，该锁定装置除了锁定元件的充分已知的“解锁”位置和“锁定”位置之外，还设有另一个功能性的“自锁”位置。在该功能性的“自锁”位置中，在最终效果上来说使得借助于机动的驱动装置锁死该锁定元件。即使在锁定元件处的(手动)操纵和尝试解锁的情况下也不能解除锁死，因为作用在锁定元件上的力被偏转为关于机动的驱动装置在解锁方向上无转矩。这可以视为本发明的主要优点。

附图说明

下面根据示出仅一个实施例的附图详细说明本发明；图中示出：

图1以概览图示出连接装置，

图2示出根据图1的对象连同所属的机动车的透视图，

图3示出机动的驱动装置的透视图，和

图4A至4C详细地在不同的功能性位置中示出根据本发明的锁定装置连同锁定元件，更确切地说在“解锁”位置(图4A)、“锁定”位置(图4B)和“自锁”位置(图4C)中。

具体实施方式

在附图中首先显示一次用于特别是电动车或混合动力车的电连接装置。此外，在附图中还可以看出用于这种机动车、也就是说电动车或混合动力车的充电装置的根据本发明的锁定装置。在根据图2的透视概览图中，仅初步地示出相关的电动车或混合动力车的车身1。车身1配备有凹部2。

作为充电装置的组成部分的充电插座3位于凹部2中。其包括用于这种充电装置的根据本发明的锁定装置。充电插座3可以与充电插头4以电气地且可拆松地锁定的方式联接，为此充电插头4被导入到车身1中的凹部2中并且与充电插座3以电连接的方式联接。充电插头4通常不属于设置在车身侧的充电装置，而是在大多数情况下是充电桩的组成部分或一般是充电基础设施的组成部分。

为了将充电插头4与充电插座3电连接，充电插头4具有在图2中未明确示出的插接触点，该插接触点接合到充电插座3内部的所属的插孔5中。当然也可以相反地布置。在这种情况下，充电插座3配备有插接触点，该插接触点可拆松地接合到充电插头4的所属的插孔5中(但未示出)。

为了将充电插头4与充电插座3可拆松地锁定，设置有可移动的锁定元件6。在该实施例中，可移动的锁定元件是锁定销或锁定杆，因此是总体上圆柱形的锁定元件6，该锁定元件被设计为金属销或塑料构件。为了将充电插头4可拆松地相对于充电插座3锁定，锁定元件6接合到充电插头4中(更确切地说位于头部侧)的、且可在图2中看出的相关联的凹部7中。此外，附加地，锁定元件6还可以在锁定状态下接合到充电插座3中的另一凹部中，然而这未详细地示出。

锁定元件6可以相对于充电插头4中的凹部7移动，以便建立或取消充电插头4与充电插座3之间的锁定。在此，在图4A中示出锁定元件6的解锁状态。图4B示出锁定元件6的“锁定”状态。与此分别对应的是锁定元件6在其纵向方向上的运动，如在图1中通过双箭头所示。根据该实施例，电动的驱动装置8、9、10、11；14，15确保了锁定元件6的调节运动。

电动的驱动装置8至11；14、15接纳在自身的驱动装置壳体13中并且被驱动装置壳体13整体上围住，如图1清楚地示出的那样。以这种方式，驱动装置8至11；14、15模块化地并且与充电插座3无关地在车身1内部在适当位置处放置和安装。在驱动装置壳体13外侧上设置的密封件12在此情况下确保了，使锁定元件6能够相对于驱动装置壳体13密封地来回运动。为此，密封件12设置在锁定元件6的区域中并且围绕所述锁定元件。此外，因为锁定元件6支承在驱动装置壳体13中，所以整体上提供了可安装的组件或安装模块，其相应于图2中的图示可以与充电插座3联接。原则上，如下解决方案——其中，驱动装置8至11；14、15和充电插座3接纳在共同的壳体中——也属于本发明，然而这些解决方案未示出。

具体来说，如最好地在图3中示出，驱动装置8至11；14、15由电机8和所属的传动机构9至11组成。此外，实现了曲柄传动机构14、15。传动机构9至11配备有总共三个传动级9至11，该传动级具有所属的传动轴。实际上，驱动装置8借助于其输出侧的输出轴首先驱动第一传动轴9，该第一传动轴自身又与另外的第二传动轴10啮合。传动轴9和另外的第二传动轴10绝大部分彼此侧向重叠地布置。此外，在驱动装置壳体13内部，另外的第三传动轴11与第二传动轴10和电机8侧向重叠地放置(参见图3)。

可以识别出，各个传动级或传动轴9、10、11彼此平行地布置。此外，相关的传动级9、10、11或传动轴9、10、11和所属的齿轮整体上并且非限制性地由塑料制成。彼此啮合的齿部是渐开线齿部(Evoloidverzahnung)和斜齿部或正齿轮齿部，这当然仅示例性地而非限制性地适用。

第三传动级或传动轴11配备有曲柄臂14作为曲柄传动机构14、15的组成部分，该曲柄臂特别在根据图4A至图4C的侧视图中可见。曲柄臂14被设计为扇形的并且配备有周向侧的接合区域14a和栓部15，该栓部布置在中心14b中或附近。周向侧的接合区域14a与第二传动级10的延长部——其具有周向侧的齿部——啮合并且可以以这种方式限定栓部15的、在图4A中由圆弧16表示的摆动。

也就是说，根据电机8的操控，传动机构9至11确保了使曲柄臂14以及布置在该曲柄臂上的栓部15与该曲柄臂一起摆动。实际上，电机8在此被这样操控，使得栓部15能沿着以这种方式限定的圆弧16来回运动。在此，曲柄臂14如所表明的那样围绕其轴线17摆动。

栓部15整体上接合到叉形接纳部18中。叉形接纳部18被设计为U形的并且位于锁定元件6的头部侧。根据对图4A至图4C的比较观察可以清楚地看到，叉形接纳部18不仅从侧面看被设计为U形的，而且在开口侧也具有起动斜面19。也就是说，起动斜面19设置和布置在U形的叉形接纳部18的开口的区域中。在此，起动斜面19整体上这样取向，即，该起动斜面引起叉形接纳部18的净宽W在朝向U形的叉形接纳部18的开口的方向上的增大。叉形接纳部18的净宽W整体上这样适配于接纳在其中的栓部15的直径D，使得相关的栓部15整体上以小的间隙接纳在U形的叉形接纳部18中。

工作方式如下。通过比较图4A至图4C，可以清楚地观察到锁定元件6不仅能移动到根据图4A中所示的“解锁”位置以及根据图4B的“锁定”位置。此外，根据本发明，借助于机动的驱动装置8至11；14、15能到达第三“自锁”位置，如在图4C中所示。在此，“自锁”位置位于相应于图4B中所示的“锁定”位置的另一边。

实际上，在从根据图4B的位置“锁定”过渡到根据图4C的位置“自锁”时，机动的驱动装置8至11；14、15移动到一种“超行程位置”中。在该超行程位置或在“自锁”位置，在不利用机动的驱动装置8至11；14、15的情况下不可能实现解锁。也就是说，机动的驱动装置8至11；14、15必须被通电以便取消“自锁”位置。因为在根据图4C的“自锁”位置最后导致锁定元件6借助于机动的驱动装置8至11；14、15被锁死并且即使通过例如操纵对锁定元件6施加力也不会导致锁定元件6转移到其“解锁”位置。

如果例如锁定元件6在根据图4C的“自锁”位置被手动地加载在那里示出的力F，则该力F及其沿着圆柱形的锁定元件6的纵向上定向的力矢量被偏转。也就是说，在锁定元件6的“自锁”位置，作用在其上的力F被偏转为关于驱动装置8至11；14、15在解锁方向上无转矩。基本上，起动斜面19确保了上述情况。

实际上，根据关于“自锁”位置的图4C中的力的箭头可以看出，相关的力F或其力矢量垂直于起动斜面19延伸，并且因此产生的且偏转的力指向曲柄臂14的轴线17的方向。因为被偏转的力F由此作用在轴线17上并且与其没有间隔，所以也不会将转矩传递到曲柄臂14上。因此，这种操纵也不会导致锁定元件6转移到“解锁”位置。相反，锁定元件6保持在根据图4C的“自锁”位置。

只有当机动的驱动装置8至11；14、15被通电并且确保了曲柄臂14朝向“解锁”的方向摆动，才取消在“自锁”位置对锁定元件6的锁死。接着，锁定元件6于是可以转移到与图4A中的图示相应的“解锁”位置。

如已经说明的那样，栓部15连接到曲柄臂14的端部，该曲柄臂自身又可以围绕轴线17摆动，从而栓部15沿着圆弧16进行运动。栓部15沿着圆弧16的这些运动对应于锁定元件6能沿着图1中的双箭头来回运动。因此，在图3中可看出且连接到锁定元件6的悬臂20也来回运动，如在图3中的双箭头补充地所示。悬臂20的这种来回运动可以借助于在图3中示出的且位置固定的传感器21来检测。由此，借助于传感器21可以通过传感技术来检测各个功能性的“解锁”位置和“锁定”位置以及必要时检测“自锁”位置。

Claims (9)

1.一种用于机动车的充电装置的锁定装置，该锁定装置具有可移动的锁定元件(6)，该锁定元件被设置为用于将充电插头(4)可拆松地锁定在充电装置的充电插座(3)中，并且该锁定元件至少能移动到“解锁”位置和“锁定”位置，该锁定装置还具有机动的驱动装置，该机动的驱动装置被设置为用于移动锁定元件(6)，锁定元件(6)能移动到位于“锁定”位置的另一边的第三“自锁”位置，借助于驱动装置能到达该“自锁”位置，在该“自锁”位置在不利用驱动装置的情况下不能实现解锁,其中，在锁定元件(6)的“自锁”位置，作用在其上的力(F)被偏转为关于驱动装置在解锁方向上无转矩，锁定元件(6)具有叉形接纳部(18)，该叉形接纳部用于驱动装置的、接合在该叉形接纳部中的栓部(15)，其特征在于，叉形接纳部(18)设有起动斜面(19)，该起动斜面用于驱动装置的、在“自锁”位置贴靠在该起动斜面上的栓部(15)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，叉形接纳部(18)的净宽(W)和栓部(15)的直径(D)彼此适配。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，叉形接纳部(18)从侧面看被设计为U形的并且在开口侧包括所述起动斜面(19)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，栓部(15)被设计为曲柄传动机构(14、15)的组成部分。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，驱动装置具有电机(8)。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，栓部(15)连接至曲柄臂(14)的、与接合区域(14a)相对置的端部。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，曲柄臂(14)被设计为扇形的并且具有周向侧的接合区域(14a)和靠近中心的栓部(15)。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，机动车是电动车或混合动力车。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，驱动装置具有在下游连接的传动机构(9-11)以及曲柄传动机构(14、15)。

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