-
Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckvorrichtung, welche insbesondere für den Einbau in ein Elektrofahrzeug geeignet ist. Ferner betrifft sie ein System aus mehreren solchen Steckvorrichtungen, ein Kontaktelement für eine derartige Steckvorrichtung, sowie ein Verfahren zur Montage einer Steckvorrichtung.
-
Elektrische Steckvorrichtungen werden unter anderem als sogenannter "Inlet" an Elektrofahrzeugen benötigt, damit Letztere mit elektrischer Energie "betankt" werden können. Diesbezüglich ist es wünschenswert, den Aufwand und die Kosten der Montage solcher Steckvorrichtungen bei gleichzeitig hoher Qualität gering zu halten.
-
Ein Beitrag zur Lösung dieser Aufgabe wird durch eine elektrische Steckvorrichtung nach Anspruch 1, durch ein Kontaktelement nach Anspruch 2, durch ein Verfahren nach Anspruch 3, sowie durch ein System nach Anspruch 4 geleistet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
-
Nach einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung somit eine elektrische Steckvorrichtung, welche insbesondere (aber nicht nur) für den Einbau als Inlet in ein Elektrofahrzeug geeignet sein kann. Die Steckvorrichtung enthält die folgenden Komponenten:
- a) Ein Trägergehäuse.
- b) Mindestens ein Kontaktelement, welches seinerseits die folgenden Bestandteile aufweist:
- – Ein erstes Teil, welches im Folgenden als "Basisteil" bezeichnet wird und welches mit dem vorgenannten Trägerteil verbindbar (bzw. bereits verbunden) ist.
- – Ein zweites Teil, welches im Folgenden als "Anschlussteil" bezeichnet wird und welches mit dem vorgenannten Basisteil koppelbar (oder bereits gekoppelt) ist und eine Anschlusseinrichtung für den Anschluss einer elektrischen Verdrahtung aufweist.
-
Wie üblich soll unter einer "Steckvorrichtung" eine Einrichtung verstanden werden, welche mit einer komplementär ausgebildeten Steckvorrichtung mechanisch gekoppelt werden kann und dabei über jeweils in den Steckvorrichtungen befindliche Kontaktelemente elektrischen Kontakt zwischen Leitungen herstellt, an welche die Steckvorrichtungen angeschlossen sind. Typischerweise ist eine elektrische Steckvorrichtung als "Stecker" mit stiftförmigen Kontaktelementen oder als "Buchse"/"Kupplung" mit hülsenförmigen Kontaktelementen ausgebildet.
-
Das Kontaktelement der Steckvorrichtung ist typischerweise (ganz oder teilweise) elektrisch leitfähig, beispielsweise indem es aus Metall ausgebildet ist. Gegenüber dem Trägergehäuse ist das Basisteil vorzugsweise elektrisch isoliert, beispielsweise indem das Trägergehäuse aus einem isolierenden Material (z.B. Kunststoff) hergestellt ist.
-
Das "Basisteil" enthält denjenigen Abschnitt des Kontaktelementes, welcher mit einem komplementären Kontaktelement einer anderen Steckvorrichtung zusammengefügt werden kann. Dieser Abschnitt des Basisteils kann beispielsweise als Stift oder als Buchse ausgebildet sein.
-
Das "Anschlussteil" befindet sich in der Regel im Inneren der Steckvorrichtung, ist also im endmontierten Zustand typischerweise nicht von außen zugänglich oder sichtbar. Es dient vielmehr der dauerhaften Verbindung zwischen dem von außen zugänglichen Basisteil und einer zur Anwendung (z.B. der Batterie eines Elektrofahrzeuges) führenden Verdrahtung.
-
Die Anschlusseinrichtung kann auf verschiedene Arten ausgebildet sein. Im einfachsten Fall kann es sich um eine Fläche handeln, an welcher eine elektrische Verdrahtung angelötet, angeschweißt oder angeklemmt werden kann (z.B. durch Crimpen).
-
In der Regel haben elektrische Steckvorrichtungen mehrere Kontaktelemente, über welche parallel elektrische Kontakte zwischen Leitungen hergestellt werden können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollte mindestens eines dieser Kontaktelemente wie oben beschrieben ausgebildet sein. Vorzugsweise sind alle in der elektrischen Steckvorrichtung vorhandenen Kontaktelemente auf diese Weise ausgebildet (wobei sie jedoch im Detail verschieden geformt und/oder dimensioniert sein können).
-
Da das Kontaktelement ein separat herstellbares und verkaufsfähiges Produkt darstellt, betrifft die Erfindung nach einem zweiten Aspekt auch ein solches Kontaktelement für eine Steckvorrichtung der beschriebenen Art, d. h. ein Kontaktelement mit:
- – Einem Basisteil, welches mit einem Trägerteil einer Steckvorrichtung verbindbar ist.
- – Einem Anschlussteil, welches mit dem Basisteil koppelbar ist und eine Anschlusseinrichtung für den Anschluss einer elektrischen Verdrahtung aufweist.
-
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer Steckvorrichtung, welche mindestens ein Kontaktelement enthält, insbesondere einer Steckvorrichtung der oben beschriebenen Art. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, welche in der angegebenen oder jeder anderen geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden können:
- a) Verbinden eines Basisteils des Kontaktelementes mit einem Trägergehäuse.
- b) Anschluss einer elektrischen Verdrahtung an ein (separates) Anschlussteil des Kontaktelementes.
- c) Kopplung des genannten Anschlussteils an das genannte Basisteil.
-
Die beschriebene elektrische Steckvorrichtung, das Kontaktelement und das Verfahren stellen verschiedene Ausführungsformen derselben Kernidee dar, nämlich den Anschluss eines Kontaktelementes an eine Verdrahtung über Zwischenschaltung eines Anschlussteils. Erläuterungen, welche für die Steckvorrichtung, das Kontaktelement oder das Verfahren ausgeführt werden, sind daher sinngemäß auch für die jeweils anderen Ausführungsformen gültig.
-
Die Steckvorrichtung, das Kontaktelement und das Verfahren haben den Vorteil, dass sie eine vereinfachte und rationellere Montage einer Steckvorrichtung beispielsweise in einem Elektrofahrzeug erlauben. Dies gelingt dadurch, dass unmittelbar am Kontaktelement eine zusätzliche Schnittstelle eingeführt wird, indem das Kontaktelement in ein Basisteil und ein Anschlussteil aufgespalten wird. Das Basisteil kann dann beispielsweise vom Hersteller der Steckvorrichtung im Werk bereits mit dem Trägergehäuse verbunden werden, während das Anschlussteil zunächst separat bleiben kann. An das Anschlussteil kann an anderer Stelle, beispielsweise bei einem Konfektionierbetrieb, eine Verdrahtung angeschlossen werden. Diese Verdrahtung mit dem Anschlussteil kann dann in einem letzten Schritt mit dem bereits im Trägergehäuse verbauten Basisteil gekoppelt werden. Einbau des Basisteils in das Trägergehäuse einerseits und Anschluss der elektrischen Verdrahtung andererseits können somit jeweils unter optimalen Bedingungen erfolgen, was maximale Qualität ermöglicht.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System aus Steckvorrichtungen der oben beschriebenen Art, wobei für mindestens zwei Steckvorrichtungen des Systems
- – die zugehörigen Anschlussteile identisch ausgebildet sind, und
- – die zugehörigen Trägergehäuse und/oder Basisteile verschieden ausgebildet sind.
-
Das System hat den Vorteil, dass mit ihm nach außen hin unterschiedlich aussehende Steckvorrichtungen bereitgestellt werden, welche beispielsweise verschiedene Standards bzw. Normen erfüllen (z.B. Typ 1, Typ 2, Typ GB etc. als Standards für Inlets von Elektrofahrzeugen). Nach innen hin, d. h. an der Schnittstelle zur internen Verdrahtung, können dagegen identisch ausgebildete Anschlussteile verwendet werden, welche dementsprechend nach einem einheitlichen Verfahren an die Verdrahtung angeschlossen werden können. Dies vereinfacht insgesamt den Aufbau und die Menge an herzustellenden bzw. zu bevorratenden Teilen erheblich. Insbesondere kann ein Kabel-Konfektionierer mit gleich aussehenden Anschlussteilen arbeiten, welche abschließend nur noch an Anschlussstellen der zugehörigen Basisteile gekoppelt werden müssen.
-
Im Folgenden werden verschiedene vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, welche sich sowohl in Verbindung mit der Steckvorrichtung, dem Kontaktelement, dem System von Steckvorrichtungen, und dem Verfahren verwirklichen lassen (auch wenn sie gegebenenfalls nur für eine dieser Ausführungsformen detailliert erläutert werden).
-
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das Basisteil abgedichtet mit dem Trägergehäuse verbindbar (oder verbunden). Die Art der Dichtung kann dabei je nach Anforderung verschiedenen Qualitätsstandards hinsichtlich der Staub- und/oder Feuchtigkeitsdichtheit genügen. Die Dichtheit kann beispielsweise erreicht werden, indem zwischen Basisteil und Trägergehäuse ein elastisches Dichtmittel (z.B. ein Dichtkissen) eingefügt wird. Vorteilhaft ist dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass der Einbau des Basisteils in das Trägergehäuse beim Hersteller der Steckvorrichtung unter optimalen Bedingungen erfolgen kann und nicht durch eine spätere Konfektionierung beeinträchtigt wird.
-
Das Basisteil und das Anschlussteil sind vorzugsweise reversibel koppelbar (bzw. gekoppelt). Das heißt, dass sie zerstörungsfrei wieder getrennt werden können, falls dies beispielsweise im Rahmen einer Reparatur erforderlich sein sollte. Es ist somit bei einer Reparatur nicht notwendig, eine komplette Verdrahtung bzw. einen Kabelbaum zu demontieren und/oder auszutauschen.
-
Für die Kopplung zwischen Basisteil und Anschlussteil gibt es verschiedene Möglichkeiten, beispielsweise eine Schraubverbindung oder Klemmverbindung. Besonders bevorzugt ist eine Steckverbindung zwischen Basisteil und Anschlussteil, bei welcher diese Komponenten kraft- und (teilweise) formschlüssig ineinandersteckbar sind. Insbesondere kann am Anschlussteil ein Stift und am Basisteil eine komplementäre Buchse ausgebildet sein (oder umgekehrt), so dass der Stift in die Buchse eingesteckt werden kann. Die Steckrichtung der Steckverbindung zwischen Basisteil und Anschlussteil verläuft vorzugsweise parallel zu der Steckrichtung, mit welcher das Basisteil mit einer komplementären Steckvorrichtung verbunden werden kann. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau mit einer ausgezeichneten Steck- bzw. Konstruktionsachse.
-
Weiterhin kann optional eine Rasteinrichtung vorhanden sein, welche die Kopplung zwischen Anschlussteil und Basisteil arretiert. Vorzugsweise erfolgt diese Arretierung reversibel, so dass Basisteil und Anschlussteil bei Aufwendung entsprechend hoher Kräfte bzw. bei Anwendung geeigneter Manipulationen wieder getrennt werden können. Die Rasteinrichtung kann beispielsweise elastische Elemente wie etwa eine Feder oder Lamellen enthalten, welche eine elastische Druckkraft ausüben und/oder bei Erreichen einer Zielposition in zugehörige Aufnahmen einrasten.
-
Zusätzlich oder alternativ kann das Trägergehäuse eine Arretiereinrichtung aufweisen zur Arretierung des Kontaktelementes in einer Zielposition am Trägergehäuse. Auch diese Arretierung ist vorzugsweise reversibel. Weiterhin kann sie vorteilhafterweise gleichzeitig alle mit dem Trägergehäuse verbundenen Kontaktelemente erfassen. Die Arretiereinrichtung kann beispielsweise einen Schieber aufweisen, welcher sich hinter einen Kragen des Kontaktelementes legt und so dessen Rückzug aus der Zielposition verhindert.
-
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist ein Montageträger vorhanden, mit welchem mindestens zwei Anschlussteile gleichzeitig mit zugehörigen Basisteilen gekoppelt werden können. Über einen solchen (nur temporär verwendeten) Montageträger können in einfacher Weise parallel mehrere Anschlussteile (an welche typischerweise schon eine Verdrahtung angeschlossen ist) mit den zugehörigen Basisteilen verbunden werden.
-
Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine perspektivische Ansicht auf die Rückseite (links) und die Vorderseite (rechts) einer bereits verdrahteten erfindungsgemäßen Steckvorrichtung;
-
2 eine Draufsicht der Rückseite der Steckvorrichtung (ohne Verdrahtung);
-
3 einen Schnitt durch die Steckvorrichtung entlang der Linie III-III von 2;
-
4 den Schnitt von 3 ohne Außengehäuse;
-
5 eine Seitenansicht eines Kontaktelementes bei getrenntem Basisteil und Anschlussteil;
-
6 einen Schnitt durch das Kontaktelement von 5 bei zusammengestecktem Basisteil und Anschlussteil.
-
In den Figuren ist in verschiedenen Darstellungen eine Ausführungsform einer elektrischen Steckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, wobei diese Steckvorrichtung 100 insbesondere als Inlet in Elektrofahrzeugen verwendet werden kann.
-
Wie aus 3 erkennbar ist, hat die Steckvorrichtung 100 im montierten Zustand eine Vorderseite V (vgl. auch rechtes Bild in 1), welche zur Außenseite des Elektrofahrzeuges weist und von dort aus zugänglich ist, sowie eine im Inneren des Elektrofahrzeuges liegende Rückseite R (vgl. auch linkes Bild von 1). Des Weiteren hat die Steckvorrichtung 100 ein Außengehäuse 150, welches typischerweise aus Kunststoff hergestellt ist und eine für den Einbau in ein Elektrofahrzeug geeignete Form aufweist sowie an der Vorderseite V ein "Steckgesicht" entsprechend der zugrunde liegenden Norm hat (beispielsweise Typ 1, Typ 2, Typ GB etc.).
-
Im Außengehäuse 150 ist ein Trägergehäuse 140 montiert mit fünf Kontaktelementen 110. 4 zeigt zur besseren Erkennbarkeit das Trägergehäuse mit diesen Kontaktelementen separat (ohne Außengehäuse 150). Das Trägergehäuse 140 ist ebenfalls vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff hergestellt und weist Aufnahmen (Löcher) für die Kontaktelemente 110 auf. Gegenüber dem Außengehäuse 150 sind das Trägergehäuse 140 und die Kontaktelemente 110 vorzugsweise durch ein Dichtkissen 142 abgedichtet.
-
Die Kontaktelemente 110 sind elektrisch leitfähig und typischerweise aus einem Metall hergestellt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle Kontaktelemente auf der Außenseite der Steckvorrichtung 100 als Stifte ausgebildet, wobei stromführende Stifte optional einen Berührschutz an ihrer Spitze aufweisen können. Alternativ könnten die Kontaktelemente 110 an der Vorderseite der Steckvorrichtung auch als Hülsen ausgebildet sein.
-
Der grundsätzliche Aufbau der Kontaktelemente ist aus der separaten Darstellung eines Kontaktelementes in den 5 und 6 erkennbar. Demnach bestehen die Kontaktelemente aus zwei Teilen, nämlich:
- – Einem Basisteil 120, welches einen länglichen stiftförmigen Körper 121 umfasst (welcher in die Buchse einer komplementären Steckvorrichtung eingreifen kann) und das einen Kopf 122 mit einem Sackloch 123 aufweist. Im Sackloch ist ferner eine ringförmige Vertiefung ausgebildet, in der ein elastisches Element 124 (z.B. eine Spiralfeder) sitzt. Das Sackloch 123 erstreckt sich vorzugsweise parallel zur Längsachse des Stiftes 121.
- – Einem Anschlussteil 130, welches einen Steckstift 131 aufweist, der in das Sackloch 123 des Basisteiles 120 gesteckt werden kann. Dabei rastet das Federelement 124 im vollständig zusammengesteckten Zustand in einer Nut 132 ein, welche am Steckstift 131 umlaufend ausgebildet ist. Das Anschlussteil 130 weist ferner ein Kopfstück 134 mit einer Bohrung 135 auf, an welcher Kabel einer Verdrahtung K (1) angeschlossen werden können, beispielsweise durch Crimpen oder Löten.
-
Das Anschlussteil 130 besitzt weiterhin einen verbreiterten Kragen 133, über welchen das Kontaktelement 110 in zusammengestecktem Zustand von Anschlussteil 130 und Basisteil 120 im Trägergehäuse 140 arretiert werden kann. Letzteres ist in 4 erkennbar, welche als Arretiereinrichtung einen Schieber 141 zeigt, der verschiebebeweglich am Trägergehäuse 140 gelagert ist. Sobald alle Kontaktelemente sich in ihrer Zielposition befinden, kann der Schieber in eine Arretierungsposition gebracht werden, in welcher er sich hinter die Kragen 133 der Anschlussteile legt und damit die kompletten Kontaktelemente vor einem ungewollten Zurückziehen schützt.
-
Die Steckvorrichtung der beschriebenen Ausführungsform hat verschiedene Vorteile. So kann zum einen die Montage der Kontaktelemente 110 an dem Trägergehäuse 140 beim Hersteller der Steckvorrichtung erfolgen, wodurch sich optimale Ergebnisse hinsichtlich der Qualität und insbesondere einer Dichtung zwischen Kontaktelementen und Gehäuseteilen verwirklichen lassen. Unabhängig davon kann die Konfektionierung der Steckvorrichtung erfolgen, beispielsweise indem die Anschlussteile 130 der Kontaktelemente einem Konfektionierer zur Verfügung gestellt werden, welcher diese mit einer entsprechenden Verdrahtung (Kabelbaum) verbindet. In einem abschließenden Montageschritt (z.B. beim Konfektionierer ausgeführt) müssen dann nur noch die Anschlussteile 130 mit den bereits vormontierten Basisteilen 120 zusammengesteckt werden. Die Dichtung zwischen Kontaktelementen und Gehäuse wird durch diesen Vorgang nicht berührt oder beeinträchtigt.
-
Ein weiterer Vorteil der Steckvorrichtung liegt darin, dass sie mit verringertem Aufwand die Anpassung an verschiedene Normen (z.B. für verschiedene Fahrzeugtypen und/oder Länder) ermöglicht. Da die Schnittstelle zwischen den Basisteilen 120 und den Anschlussteilen 130 gleich gehalten werden kann, ergibt sich für den Konfektionierer hierdurch kein Unterschied. Insbesondere kann er Anschlussteile 130 derselben Bauart für Steckvorrichtungen gemäß verschiedenen Normen verwenden.
-
Zusammenfassend wurde eine Steckvorrichtung beschrieben, die insbesondere für den Einbau in Elektrofahrzeuge geeignet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steckvorrichtung ein Trägergehäuse auf, das mindestens ein Kontaktelement aufnimmt. Das Kontaktelement besteht aus einem Basisteil, das mit dem Trägergehäuse vorzugsweise abgedichtet verbunden ist, sowie einem separaten Anschlussteil, welches einerseits mit einer Verdrahtung verbunden ist und andererseits mit dem Basisteil zusammengesteckt werden kann. Die Montage des Basisteils kann somit unabhängig von dem Anschluss einer Verdrahtung erfolgen. Weiterhin können gleichartige Anschlussteile verwendet werden bei der Herstellung von Steckvorrichtungen nach unterschiedlichen Normen.
