DE102022129774A1

DE102022129774A1 - Verriegelungseinrichtung mit Schraubgewinde

Info

Publication number: DE102022129774A1
Application number: DE102022129774.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ramm
Original assignee: Bals Elektrotechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Bals Elektrotechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2022-11-10
Filing date: 2022-11-10
Publication date: 2024-05-16
Also published as: WO2024100041A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung (1), insbesondere zum Verriegeln einer Ladesteckdose (2) der Elektromobilität, umfassend ein Gehäuse (3) mit einer Öffnung (4), einen innerhalb des Gehäuses (3) angeordneten elektromotorischen Stellantrieb (5) umfassend einen Motor (6) mit einer drehbar gelagerten Antriebsachse (7), die eine Rotationsachse (8) definiert, und eine auf der Antriebsachse (7) angebrachte Verriegelungseinheit (9), welche über die Antriebsachse (7) mit dem Motor (6) gekoppelt ist und ein Verriegelungselement (10) umfasst. Das Verriegelungselement (10) ist durch die Öffnung (4) des Gehäuses (3) und in eine Verriegelungsposition (11) sowie in eine Entriegelungsposition (12) bewegbar. Die Verriegelungseinheit (9) umfasst ein erstes Schraubgewinde (13), an dessen einer Stirnfläche das Verriegelungselement (10) angeordnet ist. Das Gehäuse (3) weist ein zu dem ersten Schraubgewinde (13) komplementär ausgebildetes zweites Schraubgewinde (14) auf. Das erste Schraubgewinde (13) der Verriegelungseinheit (9) und das zweite Schraubgewinde (14) des Gehäuses (3) sind jeweils sich entlang der Rotationsachse (8) erstreckend angeordnet. Die Verriegelungseinrichtung (1) ist so eingerichtet, dass das Verriegelungselement (10) infolge einer Rotationsbewegung der Antriebsachse (7) durch eine mit dieser Rotationsbewegung einhergehenden Schraubbewegung des ersten Schraubgewindes (13) durch das zweite Schraubgewinde (14) des Gehäuses (3) zwischen der Verriegelungsposition (11) und der Entriegelungsposition (12) axial entlang der Rotationsachse (8) bewegbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung, insbesondere zum Verriegeln einer Ladesteckdose der Elektromobilität, welche ein Gehäuse mit einer Öffnung, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten elektromotorischen Stellantrieb umfassend einen Motor mit einer drehbar gelagerten Antriebsachse, die eine Rotationsachse definiert, sowie eine auf der Antriebsachse angebrachte Verriegelungseinheit aufweist. Die Verriegelungseinheit ist über die Antriebsachse mit dem Motor gekoppelt und umfasst ein Verriegelungselement, welches durch die Öffnung des Gehäuses und in eine Verriegelungsposition sowie in eine Entriegelungsposition bewegbar ist.
Verriegelungseinrichtungen kommen für verschiedene Anwendungszwecke, z. B. für Tankklappen, Schlösser oder Steckdosen, wie z.B. Ladesteckdosen der Elektromobilität, zum Einsatz. Häufig weisen Verriegelungseinrichtungen einen elektromotorischen Stellantrieb mit einem Motor, ein Verriegelungselement und eine Rückstellfeder auf. Das Verriegelungselement kann, z.B. mit Hilfe des Motors, eine Entriegelungsposition sowie ferner eine Verriegelungsposition einnehmen, wobei das Verriegelungselement z.B. durch die Rückstellfeder in die Verriegelungsposition gebracht werden kann. In der Verriegelungsposition kommt das Verriegelungselement mit dem zu verriegelnden Objekt derart in Eingriff, dass das zu verriegelnde Objekt verriegelt ist, während das Verriegelungselement in der Entriegelungsposition in der Regel keine Wechselwirkung mit dem zu verriegelnden Objekt eingeht. Das Verriegelungselement kann z.B. wie in der DE 102 12 783 A1 beschriebenen Verriegelungseinrichtung als Verriegelungsbolzen zur Verriegelung einer Tankklappe ausgebildet sein oder z. B. wie in der EP 1 495 898 A1 ein Hakenelement umfassen, in das ein entsprechendes Gegenstück, z.B. eine Lasche, des zu verriegelnden Objekts einrastet.
Die EP 1 495 898 A1 beschreibt eine Tankklappenverriegelungseinrichtung mit einem Gehäuse und einem elektromotorischen Stellantrieb, der einen Motor, ein Getriebe und eine über das Getriebe mit dem Motor verbundene Verriegelungseinheit aufweist. Die Verriegelungseinheit umfasst ein als Drehfalle ausgebildetes Verriegelungselement, eine Welle, an der das Verriegelungselement angeordnet ist, sowie eine Rückstellfeder. Das Verriegelungselement ist durch die Rückstellfeder in eine Verriegelungsposition und durch den Motor in eine Entriegelungsposition bewegbar. Ferner ist ein Druckschalter vorgesehen, der an der Verriegelungseinheit angeordnet ist und an den Motor angeschlossen ist. Das Getriebe ist beispielhaft als Stufengetriebe mit zwei Zahnrädern ausgebildet, wobei ein Zahnkranz des ersten Zahnrads ein Ritzel des Motors kämmt und ein Zahnkranz des zweiten Zahnrads eine Nabe des ersten Zahnrads kämmt.
Bei den bekannten Verriegelungseinrichtungen, wie beispielsweise bei der EP 1 495 898 A1 , kommt häufig ein Getriebe mit mehreren Zahnrädern zum Übertragen von Drehbewegungen und zum Bewegen des Verriegelungselements zum Einsatz. Nachteilhaft hierbei ist jedoch, dass die verwendeten Zahnräder insbesondere aufgrund des begrenzten Platzangebots in dem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung meist kleine und feine Zähne haben, von denen bei Belastung jeweils nur eine geringe Anzahl im Einsatz ist. Diese Zähne sind einem besonders großen Verschleiß ausgesetzt, was sich negativ auf die Lebensdauer der jeweiligen Verriegelungseinrichtung auswirkt, d.h. die Lebensdauer der Verriegelungseinrichtung verkürzt.
Ferner umfassen bekannte Verriegelungseinrichtungen oft eine Vielzahl von Bauteilen, die an einer Bewegung des Verriegelungselements in eine Verriegelungsposition und in eine Entriegelungsposition beteiligt sind. Dies führt jedoch zu entsprechend höheren Montagekosten und trägt zudem oftmals zu einem entsprechend größeren Gesamtvolumen der jeweiligen Verriegelungseinrichtung bei.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Verriegelungseinrichtung, insbesondere zum Verriegeln einer Ladesteckdose der Elektromobilität, zur Verfügung zu stellen, welche möglichst langlebig, stabil und verschleißarm ist und bei welcher die Anzahl an Bauteilen und somit die Kosten für die Montage der Verriegelungseinrichtung bei zumindest gleichbleibend hoher Betriebssicherheit verringert werden können.
Die Lösung der zuvor genannten Aufgabe wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 wiedergegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der weiteren Merkmale der Unteransprüche.
Demgemäß betrifft zumindest eine Lösung gemäß der Erfindung eine Verriegelungseinrichtung, insbesondere zum Verriegeln einer Ladesteckdose der Elektromobilität, welche ein Gehäuse mit einer Öffnung, einen innerhalb des Gehäuses angeordneten elektromotorischen Stellantrieb umfassend einen Motor mit einer drehbar gelagerten Antriebsachse, die eine Rotationsachse definiert, sowie eine auf der Antriebsachse angebrachte Verriegelungseinheit aufweist. Die Verriegelungseinheit ist über die Antriebsachse mit dem Motor gekoppelt und umfasst ein Verriegelungselement, welches durch die Öffnung des Gehäuses und in eine Verriegelungsposition sowie in eine Entriegelungsposition bewegbar ist. Die erfindungsgemäße Verriegelungseinheit zeichnet sich dadurch aus, dass die Verriegelungseinheit ein erstes Schraubgewinde umfasst, an dessen einer Stirnfläche das Verriegelungselement angeordnet ist, und das Gehäuse ein zu dem ersten Schraubgewinde komplementär ausgebildetes zweites Schraubgewinde aufweist. Das erste Schraubgewinde der Verriegelungseinheit und das zweite Schraubgewinde des Gehäuses sind jeweils sich entlang der Rotationsachse erstreckend angeordnet. Die Verriegelungseinrichtung ist zudem so eingerichtet, dass das Verriegelungselement infolge einer Rotationsbewegung der Antriebsachse durch eine mit dieser Rotationsbewegung einhergehenden Schraubbewegung des ersten Schraubgewindes durch das zweite Schraubgewinde des Gehäuses zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition axial entlang der Rotationsachse bewegbar ist.
Die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung bietet somit eine Lösung dafür, dass auf ein Getriebe mit mehreren Zahnrädern im Wesentlichen verzichtet werden kann, indem eine Bewegbarkeit des Verriegelungselements zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition dadurch ermöglicht wird, dass sich ein von der Verriegelungseinheit umfasstes erstes Schraubgewinde mit daran angeordnetem Verriegelungselement infolge einer Rotation der Antriebsachse des Motors durch das zweite Schraubgewinde des Gehäuses schraubt. Da sich das erste und das zweite Schraubgewinde jeweils entlang der Rotationsachse erstrecken, und zwar insbesondere derart, dass die gemeinsame Längsachse des ersten Schraubgewindes und des zweiten Schraubgewindes mit der die Rotationsachse definierenden Antriebsachse zusammenfällt, und ferner das Verriegelungselement an der Stirnfläche des Schraubgewindes, d.h. an der von dem Motor entfernten Stirnfläche, angeordnet ist, wird die Schraubbewegung des ersten Schraubgewindes durch das zweite Schraubgewinde entsprechend auf das Verriegelungselement übertragen. Dies führt dazu, dass das Verriegelungselement um die Rotationsachse, und somit insbesondere um die gemeinsame Längsachse des ersten Schraubgewindes und des zweiten Schraubgewindes, gedreht wird und darüber hinaus einen axialen Vorschub entlang der Rotationsachse bzw. entlang dieser gemeinsamen Längsachse erfährt. Der maximale axiale Vorschub des Verriegelungselements entspricht dabei dem Abstand zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition.
Es hat sich insbesondere als zweckmäßig herausgestellt, wenn das erste Schraubgewinde der Verriegelungseinheit als Außengewinde ausgebildet ist und das zweite Schraubgewinde des Gehäuses als Innengewinde ausgebildet ist. Insbesondere ist die Öffnung des Gehäuses dann als zu dem Außengewinde komplementär ausgebildetes Innengewinde ausgestaltet. Jedoch ist auch die gegenteilige Ausgestaltung, bei der das erste Schraubgewinde der Verriegelungseinheit als Innengewinde ausgebildet ist und das zweite Schraubgewinde des Gehäuses als Außengewinde ausgebildet ist, von der Erfindung umfasst. Dabei sind Innengewinde und Außengewinde in jedem der zuvor beschriebenen Fälle stets zwingend miteinander in Eingriff kommend ausgestaltet. Zudem befindet sich das zweite Schraubgewinde des Gehäuses in praktischer Umsetzung in einer unbeweglichen Position, während sich das erste Schraubgewinde der Verriegelungseinheit durch das zweite Schraubgewinde schraubt.
Die Kopplung zwischen der Verriegelungseinheit und der Antriebsachse kann auf unterschiedliche Weise umgesetzt werden. Jedoch gilt es dabei stets zu beachten, dass die Verriegelungseinheit derart an der Antriebsachse angebracht sein muss, dass sich eine Rotation der Antriebsachse auf die Verriegelungseinheit überträgt, d.h. dass die Verriegelungseinheit infolge einer Rotation bzw. Rotationsbewegung der Antriebsachse ebenfalls eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse ausführt. Zudem ist die Verriegelungseinheit stets so an der Antriebsachse angebracht, dass sie zumindest teilweise entlang der Rotationsachse axial beweglich ist, d.h. dass zumindest ein Teilbereich der Verriegelungseinheit entlang der Rotationsachse axial beweglich ist.
Befindet sich das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition, so ist es in dieser stets so ausgebildet, dass es mit einem entsprechenden Gegenstück eines zu verriegelnden Gegenstands in Wirkverbindung steht, und zwar insbesondere derart, dass ein kontaktbehafteter oder kontaktloser Eingriff des Verriegelungselements in ein entsprechendes Gegenstück des zu verriegelnden Gegenstands erfolgt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement in eine an dem zu verriegelnden Gegenstand vorgesehene Öffnung eingreift oder einrastet. Alternativ kann das Verriegelungselement infolge der Schraubbewegung des ersten Schraubgewindes beispielsweise auch kontaktlos in eine Öffnung bewegt werden und von dem zu verriegelnden Gegenstand optisch erkannt werden, z.B. mittels einer Lichtschranke, einer Kamera oder eines Bewegungssensors.
Gemäß einer Weiterentwicklung ist an dem Gehäuse der Verriegelungseinrichtung, insbesondere an der Öffnung des Gehäuses, ein erstes Anschlagelement ausgebildet, durch welches eine erste Endposition der Verriegelungseinheit definiert ist, die der Verriegelungsposition des Verriegelungselements entspricht. Das erste Anschlagelement kann beispielsweise in die Öffnung des Gehäuses hineinragen, sodass es ein axiales Bewegen des Verriegelungselements über das erste Anschlagelement hinaus blockiert bzw. verhindert. Ergänzend oder auch alternativ dazu ist an der Verriegelungseinheit ein zweites Anschlagelement ausgebildet, durch welches eine zweite Endposition der Verriegelungseinheit definiert ist, die der Entriegelungsposition des Verriegelungselements entspricht. Somit ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement nur ausschließlich zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition axial entlang der Rotationsachse bewegt werden kann.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Verriegelungseinheit entlang der Rotationsachse axial beweglich auf der Antriebsachse angebracht ist, und zwar insbesondere um eine Strecke, die zumindest einem zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition des Verriegelungselements vorliegenden Abstand entspricht. Demzufolge kann sich insbesondere die gesamte Verriegelungseinheit axial entlang der Rotationsachse bewegen.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Verriegelungseinheit derart auf der Antriebsachse angebracht ist, dass jeweils ein Teilbereich einer Oberfläche der Antriebsachse und ein Teilbereich einer Oberfläche der Verriegelungseinheit in radialer Richtung miteinander in Eingriff kommend ausgestaltet sind, sodass eine Rotationsbewegung der Antriebsachse unmittelbar eine Rotationsbewegung der Verriegelungseinheit bewirkt. Mit anderen Worten, zumindest ein Teilstück der Verriegelungseinheit ist direkt, d.h. ohne weitere Koppelelemente wie Zahnräder o.ä., an der Antriebsachse angebracht.
In einer weiteren Ausführungsform kann insbesondere vorgesehen sein, dass die jeweiligen in radialer Richtung miteinander in Eingriff kommend ausgestalteten Teilbereiche der Oberfläche der Antriebsachse und der Verriegelungseinheit ferner in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse aufeinander gleitend ausgestaltet sind oder die Verriegelungseinheit selbst zwei in radialer Richtung miteinander in Eingriff kommend und in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse aufeinander gleitend ausgestaltete Oberflächenbereiche aufweist. Während die jeweiligen Teilbereiche der Oberfläche der Verriegelungseinheit und der Antriebsachse im zuvor beschriebenen ersten Fall in axialer Richtung aufeinander gleitend und somit „mit Spiel“ zueinander ausgebildet sind und folglich nicht fest miteinander verbunden sind, sind diese jeweiligen Teilbereiche der jeweiligen Oberflächen im zuvor beschriebenen zweiten Fall fest miteinander verbunden, d.h. „ohne Spiel“ zueinander ausgebildet, sodass sie in axialer Richtung nicht aufeinander gleiten können. Um dennoch eine axiale Bewegung des ersten Schraubgewindes der Verriegelungseinheit entlang der Rotationsachse zu ermöglichen, ist im zuvor beschriebenen zweiten Fall daher vorgesehen, dass die Verriegelungseinheit selbst zwei komplementär zueinander ausgebildete Oberflächenbereiche aufweist, welche in radialer Richtung miteinander in Eingriff kommend und in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse aufeinander gleitend ausgestaltet sind. Insbesondere kann das erste Schraubgewinde der Verriegelungseinheit einen dieser zwei Oberflächenbereiche umfassen.
Alternativ zu einer zuvor beschriebenen unmittelbaren Verbindung zwischen Antriebsachse und Verriegelungseinheit kann gemäß einer weiteren Ausführungsform angedacht sein, dass die Verriegelungseinrichtung ferner ein Koppelelement, insbesondere ein Zahnrad, umfasst, welches auf der Antriebsachse fest angebracht ist und in axialer Richtung eine Ausdehnung aufweist, die zumindest einem zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition des Verriegelungselements vorliegenden Abstand entspricht. Die Verriegelungseinheit ist auf dem Koppelelement in radialer Richtung mit dem Koppelelement in Eingriff kommend und in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse auf dem Koppelelement gleitend angeordnet.
Die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung kann gemäß einer Ausführungsform eine Schalteinrichtung zum Erfassen zumindest der Verriegelungsposition des Verriegelungselements und vorzugsweise der Entriegelungsposition des Verriegelungselements umfassen. Dabei ist die Schalteinrichtung an der Verriegelungseinheit angeordnet und insbesondere als Schließerkontakt ausgebildet. Ergänzend oder auch alternativ dazu kann die Verriegelungseinheit eine Aussparung umfassen und die Schalteinrichtung kann dazu eingerichtet sein, in die Aussparung der Verriegelungseinheit einzugreifen, insbesondere, wenn sich das Verriegelungselement in der Verriegelungsposition befindet. Die Schalteinrichtung kann beispielsweise als Mikroschalter ausgebildet sein.
Ferner kann die Verriegelungseinrichtung ein Dichtungselement umfassen, das an der Verriegelungseinheit angebracht ist, und zwar insbesondere in radialer Richtung an der Verriegelungseinheit angebracht und als O-Ring ausgebildet ist. Das Dichtungselement ist neben der Funktion des Abdichtens ferner bevorzugt dazu ausgebildet, eine Brems- und/oder Dämpfungsfunktion zu übernehmen. Im Rahmen des Bewegens des Verriegelungselements zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition kann das Dichtungselement durch ein Zusammenwirken mit einer Innenfläche des Gehäuses, und zwar insbesondere durch Reibung an einer Innenfläche des Gehäuses, eine Bremswirkung zumindest eines Teilbereichs der Verriegelungseinheit erzielen. Insbesondere, wenn die Verriegelungseinheit mehrteilig ausgebildet, sodass ein Teilbereich der Verriegelungseinheit, beispielsweise das zweite Anschlagelement, gegenüber dem Rest der Verriegelungseinheit axial beweglich ist, so kann das Dichtungselement ergänzend oder alternativ dazu ausgebildet sein, zumindest einen Teilbereich der Verriegelungseinheit abzufedern bzw. zu dämpfen, wenn die Verriegelungseinheit im Rahmen des Bewegens des Verriegelungselements von der Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition mit dem zweiten Anschlagelement anschlägt. Dementsprechend ist das Dichtungselement zweckmäßig auch dazu ausgebildet, bei einem Anschlag der sich dann in der zweiten Endposition befindlichen Verriegelungseinheit einen potentiellen Rückschlag der Verriegelungseinheit in die Gegenrichtung, d.h. in Richtung zu dem ersten Anschlagelement bzw. der Verriegelungsposition hin, zu dämpfen bzw. abzubremsen, sodass eine Bewegung in diese Gegenrichtung zumindest abgeschwächt, vorzugsweise verhindert wird. Insbesondere zur Erzielung zumindest einer der zuvor beschriebenen Brems- und/oder Dämpfungswirkungen ist es vorteilhaft, wenn das Dichtungselement aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Gummi, hergestellt ist.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung sind das erste Schraubgewinde der Verriegelungseinheit und entsprechend dazu das zweite Schraubgewinde des Gehäuses jeweils als Mehrganggewinde, insbesondere als Doppelganggewinde, ausgebildet. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass bei einer Umdrehung des ersten Schraubgewindes in der Regel ein größerer axialer Weg bzw. Verfahrweg erzielt werden kann, als dies bei einem eingängigen Gewinde der Fall ist, da im Falle eines Mehrganggewindes die minimale Steigung größer gewählt werden muss als bei einem eingängigen Gewinde. Darüber hinaus wird aber die Last von mehreren Gängen aufgenommen bzw. die aufzunehmende Last auf mehrere Gänge verteilt, sodass die mechanische Beanspruchung pro Gewindegang verringert wird. Ergänzend oder auch alternativ dazu kann das Verriegelungselement zylindrisch, insbesondere hohlzylindrisch, und sich von der Stirnfläche des ersten Schraubgewindes im Wesentlichen entlang der Rotationsachse erstreckend ausgebildet sein. So kann sich das Verriegelungselement beispielsweise in Form eines Verriegelungsbolzens von der Stirnfläche entlang der Rotationsachse, vorzugsweise auf der Rotationsachse liegend, erstrecken. Jedoch sind auch beliebige andere Ausführungsformen eines Verriegelungselements denkbar.
Gemäß der Erfindung kann die Verriegelungseinrichtung ferner einen Einsatz mit einer Mehrzahl von Anschlusspins zum Kontaktieren des Motors und der Schalteinrichtung aufweisen, wobei der Einsatz innerhalb des Gehäuses und insbesondere an einem von dem Verriegelungselement entfernten Endbereich der Verriegelungseinrichtung angeordnet ist. Ergänzend oder auch alternativ dazu kann die Verriegelungseinrichtung ein Verschlusselement, vorzugsweise einen mit dem Gehäuse verschweißten Deckel, umfassen, welches zum Positionieren des Motors und insbesondere zum Positionieren der Schalteinrichtung ausgebildet ist. Demnach dient das Verschlusselement dazu, den Motor und, falls vorhanden, die Schalteinrichtung in Position, insbesondere in fixer Position, zu halten.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen davon sowie der dazugehörigen Figuren deutlich. Es zeigen:

1: eine erste perspektivische Ansicht auf eine an einer Ladesteckdose der Elektromobilität angebrachte Verriegelungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
2: die Ansicht auf die Verriegelungseinrichtung gemäß 1 ohne Anbringung an eine Ladesteckdose und ohne Gehäuse,
3: die Ansicht auf die Verriegelungseinrichtung aus 2 mit einer Koppeleinheit und mit der in ein Steckdosengehäuse einer Ladesteckdose eingefahrenen Verriegelungseinheit,
4: eine zweite perspektivische Ansicht auf die Verriegelungseinrichtung gemäß den 1-3 mit Gehäuse,
5: die Ansicht auf das Gehäuse der Verriegelungseinrichtung aus 4,
6: eine erste perspektivische Ansicht auf eine Verriegelungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform ohne Gehäuse,
7: die Ansicht auf die Verriegelungseinrichtung gemäß 6 mit der in ein Steckdosengehäuse einer Ladesteckdose eingefahrenen Verriegelungseinheit,
8: eine zweite perspektivische Ansicht auf die Verriegelungseinrichtung gemäß den 6 und 7 mit Gehäuse.

1 stellt eine erste perspektivische Ansicht auf eine an einer Ladesteckdose 2 der Elektromobilität angebrachten Verriegelungseinrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung dar. 1 dient dazu, eine mögliche Anwendung der Verriegelungseinrichtung 1 zu skizzieren und einen Überblick darüber zu geben, wie eine erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung 1 beispielhaft zum Verriegeln einer Ladesteckdose 2 der Elektromobilität, insbesondere einer Ladesteckdose gemäß der Norm DIN EN 62196, verwendet werden kann. Wie anhand 1 zu sehen, ist die Verriegelungseinrichtung 1 mittels einer Befestigungsschelle 24 an einem Steckdosengehäuse 25 der Ladesteckdose 2 befestigt. Die in 1 gezeigte Verriegelungseinrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 3 mit einer in 1 nicht gezeigten Öffnung sowie ein Verschlusselement 23, welches in 1 beispielhaft einen mit dem Gehäuse 3 verschweißten Deckel umfasst und ferner zumindest eine Trennwand zum Trennen von Anschlusspins umfassen kann. Das Verschlusselement 23 dient dem Verschließen der Verriegelungseinrichtung 1 an deren von der Ladesteckdose 2 entfernten Ende. Zudem ist das Verschlusselement 23 dazu ausgebildet, einen innerhalb des Gehäuses 3 angeordneten, in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Motor sowie eine ebenfalls innerhalb des Gehäuses 3 angeordnete und in 1 nicht dargestellte Schalteinrichtung zu positionieren bzw. in fixer Position zu halten.
Die 2-5 zeigen jeweils unterschiedliche perspektivische Ansichten auf die Verriegelungseinrichtung 1 bzw. auf einzelne Bestandteile der Verriegelungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform entsprechend der 1, jedoch im Vergleich zu 1 ohne eine Anbringung der Verriegelungseinrichtung 1 an eine Ladesteckdose. Zum besseren Verständnis des Aufbaus der Verriegelungseinrichtung 1 ist diese in den 2 und 3 ohne ihr Gehäuse sowie ohne ihr Verschlusselement dargestellt. 4 zeigt die Verriegelungseinrichtung 1 mit ihrem Gehäuse 3. In 5 ist hingegen lediglich das Gehäuse 3 der Verriegelungseinrichtung 1 zu sehen. Die 2-4 zeigen allesamt ein sich in einer Verriegelungsposition 11 befindliches Verriegelungselement 10, während die 6-8, welche unterschiedliche perspektivische Ansichten auf eine Verriegelungseinrichtung 1' gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigen, jeweils ein sich in einer Entriegelungsposition 12 befindliches Verriegelungselement 10 darstellen.
2 zeigt die Verriegelungseinrichtung 1 in einer vergrößerten Ansicht und aus demselben perspektivischen Blickwinkel wie die 1, jedoch ohne Gehäuse und Verschlusselement. Wie aus dem Vergleich der 1 und 2 zu sehen, umfasst die Verriegelungseinrichtung 1 gemäß 2 einen innerhalb des Gehäuses angeordneten elektromotorischen Stellantrieb 5, welcher einen Motor 6 mit einer drehbar gelagerten Antriebsachse 7 umfasst. Die Antriebsachse 7 definiert eine Rotationsachse 8, die in 1 gestrichelt dargestellt ist. Weiterhin umfasst die Verriegelungseinrichtung 1 eine auf der Antriebsachse 7 angebrachte Verriegelungseinheit 9, welche über die Antriebsachse 7 mit dem Motor 6 gekoppelt ist. Die Verriegelungseinheit 9 weist ein Verriegelungselement 10 auf. Wie insbesondere aus 4 hervorgeht, ist das Verriegelungselement 10 durch die Öffnung 4 des Gehäuses 3 bewegbar und ferner in eine Verriegelungsposition 11 (siehe 2-4) sowie in eine Entriegelungsposition 12 (siehe 6-8) bewegbar. Das Verriegelungselement 10 befindet sich in den 2-4 jeweils in der Verriegelungsposition 11, die in 2 und 4 angegeben ist, wobei eine Bewegbarkeit des Verriegelungselements 10 zwischen der Verriegelungsposition 11 und der Entriegelungsposition 12 durch den in den 2 und 4 jeweils skizzierten Doppelpfeil symbolisiert ist. Wie eine Bewegbarkeit des Verriegelungselements 10 zwischen der Verriegelungsposition 11 und der Entriegelungsposition 12 erfindungsgemäß realisiert wird, wird in Zusammenschau der 2-5 ersichtlich und im Folgenden näher erläutert.
Die Verriegelungseinrichtung 1 umfasst gemäß den 2 und 3 ferner ein erstes Schraubgewinde 13, welches in bevorzugter Ausführung als Außengewinde ausgebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 2-4 ist das erste Schraubgewinde 13 jeweils beispielhaft als Mehrganggewinde, und zwar insbesondere als Doppelganggewinde, ausgebildet. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Last von mehreren Gängen aufgenommen bzw. die aufzunehmende Last auf mehrere Gänge verteilt, sodass die mechanische Beanspruchung pro Gewindegang verringert wird. Auch wird dann in der Regel bei einer Umdrehung des ersten Schraubgewindes 13 ein größerer axialer Weg des ersten Schraubgewindes 13 als bei einem eingängigen Gewinde erzielt. An einer Stirnfläche des ersten Schraubgewindes 13, und zwar an der von dem Motor 6 entfernt angeordneten Stirnfläche des ersten Schraubgewindes 13, ist das Verriegelungselement 10 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel der 2-4 ist das Verriegelungselement 10 zylindrisch und sich von der Stirnfläche des ersten Schraubgewindes 13 im Wesentlichen entlang der Rotationsachse 8 erstreckend, d.h. in Form eines Verriegelungsbolzens, ausgebildet, und zwar derart, dass es sich von der gesamten Stirnfläche des ersten Schraubgewindes 13 der Länge nach in Richtung der Rotationsachse 8 erstreckt. Somit liegt die Längsachse des Verriegelungselements 10 in dem Ausführungsbeispiel der 2-4 auf der Rotationsachse 8. In weiteren Ausführungsformen kann das Verriegelungselement 10 beispielsweise auch hohlzylindrisch ausgebildet sein oder andere geometrische Formen als eine zylindrische Form aufweisen. Ferner kann das Verriegelungselement 10 auch eine Längsachse aufweisen, die nicht mit der Rotationsachse 8 zusammenfällt. Die Längsachse des Verriegelungselements 10 muss darüber hinaus nicht zwingend parallel zu der Rotationsachse 8 verlaufen, sondern kann zu dieser auch einen Winkel aufweisen, sofern die dem Verriegelungselement 10 zugrundeliegende Funktion des Verriegelns dadurch nicht eingeschränkt wird.
Das nicht in 2, jedoch in den 4 und 5 dargestellte Gehäuse 3 der Verriegelungseinrichtung 1 umfasst ein zu dem ersten Schraubgewinde 13 der Verriegelungseinheit 9 komplementär ausgebildetes zweites Schraubgewinde 14, welches in den 4 und 5 folglich in bevorzugter Ausführung als Innengewinde ausgebildet ist. Insbesondere ist somit ist die Öffnung 4 des Gehäuses 3 mit einem zu dem ersten, als Außengewinde ausgebildeten Schraubgewinde 13 komplementär ausgebildeten Innengewinde als zweites Schraubgewinde 14 ausgestaltet. Demnach ist ferner das Innengewinde, also beispielsweise das zweite Schraubgewinde 14, wie auch das Außengewinde, also beispielsweise das erste Schraubgewinde 13, beispielhaft als Mehrganggewinde, und zwar insbesondere als Doppelganggewinde, ausgebildet. Das zweite Schraubgewinde 14 des Gehäuses 3, welches sich als Innengewinde von der Öffnung 4 ausgehend in das Gehäuse 3 hinein erstreckt, ist in 5 dargestellt. Das erste Schraubgewinde 13 der Verriegelungseinheit 9 und das zweite Schraubgewinde 14 des Gehäuses 3 sind jeweils sich entlang der Rotationsachse 8 erstreckend angeordnet, wie insbesondere aus 4 hervorgeht. So haben das erste Schraubgewinde 13 der Verriegelungseinheit 9 und das zweite Schraubgewinde 14 des Gehäuses 3 gemäß 4 beispielhaft jeweils eine gemeinsame Längsachse, die sich in Richtung der Rotationsachse 8 erstreckt und die ferner insbesondere mit der Rotationsachse 8 zusammenfällt. Bei Betrachtung der 2, 4 und 5 wird ersichtlich, dass die Verriegelungseinrichtung 1 so eingerichtet ist, dass das Verriegelungselement 10 infolge einer Rotationsbewegung der Antriebsachse 7 durch eine mit dieser Rotationsbewegung einhergehenden Schraubbewegung des ersten Schraubgewindes 13 durch das zweite Schraubgewinde 14 des Gehäuses 3 zwischen der Verriegelungsposition 11 und der Entriegelungsposition 12 axial entlang der Rotationsachse 8 bewegbar ist.
So wird die Antriebsachse 7 des Motors 6 infolge eines Stromflusses durch den Motor 6 angetrieben und führt eine Rotationsbewegung aus. Da die Verriegelungseinheit 9 im Rahmen der Erfindung stets derart an der Antriebsachse 7 angebracht ist, dass sich die Rotationsbewegung der Antriebsachse 7 auf die Verriegelungseinheit 9 überträgt, führt die Rotationsbewegung der Antriebsachse 7 zu einer Rotationsbewegung der Verriegelungseinheit 9. Ferner ist die Verriegelungseinheit 9 im Rahmen der Erfindung stets derart an der Antriebsachse 7 angebracht, dass die Verriegelungseinheit 9 zumindest teilweise entlang der Rotationsachse 8 axial beweglich ist, d.h. dass zumindest ein Teilbereich bzw. ein Bestandteil der Verriegelungseinheit 9 entlang der Rotationsachse 8 axial beweglich ist. Wie die Kopplung zwischen Antriebsachse 7 und Verriegelungseinheit 9 im Detail ausgeführt sein kann, wird an anderer Stelle genauer beschrieben. Wenn das erste Schraubgewinde 13 der Verriegelungseinheit 9 an das zweite Schraubgewinde 14 des Gehäuses 3 ansetzt, schraubt sich das erste Schraubgewinde 13 infolge der von der Antriebsachse 7 übertragenen Rotationsbewegung in das zweite Schraubgewinde 14 bzw. entlang des zweiten Schraubgewindes 14 des Gehäuses 3. Durch die Schraubbewegung des ersten Schraubgewindes 13 erfolgt ein axialer Vorschub des Verriegelungselements 10 entlang der Rotationsachse 8 bis zu der Verriegelungsposition 11 des Verriegelungselements 10, die der ersten Endposition der Verriegelungseinheit 9 entspricht.
Diese erste Endposition der Verriegelungseinheit 9 ist gemäß den 4 und 5 beispielhaft dadurch definiert, dass an dem Gehäuse 3 der Verriegelungseinrichtung 1, insbesondere an der Öffnung 4 des Gehäuses 3, ein erstes Anschlagelement 15 ausgebildet ist. Das erste Anschlagelement 15 hat die Aufgabe, einen weiteren axialen Vorschub des Verriegelungselements 10 über die Verriegelungsposition 11 hinaus zu verhindern. Im Ausführungsbeispiel der 4 und 5 weist das erste Anschlagelement 15 zwei sich in Umfangsrichtung der Öffnung 4 gegenüberliegende Elemente auf, die radial in die Öffnung 4 hineinragen. An der ersten Endposition der Verriegelungseinheit 9 schlägt das erste Schraubgewinde 13 mit seiner Stirnfläche an das erste Anschlagelement 15 bzw. an diese zwei in die Öffnung 4 hineinragenden Elemente an. Es versteht sich von selbst, dass das erste Anschlagelement 15 stets so ausgebildet sein muss, dass es eine Bewegung des Verriegelungselements 10 durch die Öffnung 4 des Gehäuses 3 hindurch ermöglicht und nicht behindert. Übertragen auf das Ausführungsbeispiel der 4 und 5 heißt dies, dass die zwei in die Öffnung 4 hineinragenden Elemente nur soweit in die Öffnung 4 hineinragen, dass das Verriegelungselement 10 mit seinem im Vergleich zu dem ersten Schraubgewinde 13 geringeren Durchmesser durch die Öffnung 4 hindurch bewegbar ist.
Die zweite Endposition der Verriegelungseinheit 9, die der Entriegelungsposition 12 des Verriegelungselements 10 (siehe 6-8) entspricht, ist gemäß 2 beispielhaft dadurch definiert, dass die Verriegelungseinrichtung 1 ein an der Verriegelungseinheit 9 ausgebildetes zweites Anschlagelement 16 aufweist.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das Verriegelungselement 10 stets so ausgebildet ist, dass es in der Verriegelungsposition 11 mit einem entsprechenden Gegenstück eines zu verriegelnden Gegenstands bzw. Objekts, beispielsweise einer Ladesteckdose der Elektromobilität gemäß 1, derart in Wirkverbindung steht, dass ein kontaktbehafteter oder kontaktloser Eingriff des Verriegelungselements 10 in ein entsprechendes Gegenstück des zu verriegelnden Gegenstands erfolgt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Verriegelungselement 10 in eine an dem zu verriegelnden Gegenstand vorgesehene Öffnung eingreift oder auch einrastet. Alternativ kann das Verriegelungselement 10 infolge der Schraubbewegung des ersten Schraubgewindes 13 beispielsweise auch kontaktlos in eine Öffnung bewegt werden und von dem zu verriegelnden Gegenstand optisch erkannt werden, z.B. mittels einer Lichtschranke, einer Kamera oder eines Bewegungssensors.
Die Verriegelungseinrichtung 1 umfasst in der in 2 und 3 gezeigten Ausführungsform ferner beispielhaft eine Schalteinrichtung 18, die zum Erfassen zumindest der Verriegelungsposition 11 des Verriegelungselements 10, und vorzugsweise auch der Entriegelungsposition 12 des Verriegelungselements 10 gemäß 6-8, ausgebildet ist. Die Schalteinrichtung 18 ist an der Verriegelungseinheit 9, und zwar seitlich an dieser, angeordnet und beispielhaft als Schließerkontakt, insbesondere in Art eines Mikroschalters mit einem kleinen Abstand zwischen den schaltenden Kontakten ausgebildet. Über eine in den Figuren nicht dargestellte Steuereinheit ist die Schalteinrichtung 18 an den Motor 6 anschließbar bzw. im Betrieb der Verriegelungseinrichtung 1 angeschlossen. In den 2 und 3 ist dies dadurch veranschaulicht, dass die Verriegelungseinrichtung 1 einen innerhalb des Gehäuses 3 angeordneten Einsatz 21 mit einer Mehrzahl von Anschlusspins 22, und zwar im gezeigten Ausführungsbeispiel drei Anschlusspins 22, aufweist, an die die Steuereinheit anschließbar ist. Der Einsatz 21 stellt somit eine Schnittstelle für die Steuereinheit bzw. zur Außenwelt bereit. Die Anschlusspins 22 dienen dem Kontaktieren des Motors 6 und der Schalteinrichtung 18 und sind mit diesen über entsprechende Anschlussleitungen elektrisch verbunden. In den 1-5 befindet sich der Einsatz 21 beispielhaft an dem von dem Verriegelungselement 10 entfernten Endbereich der Verriegelungseinrichtung 1 und ist von der Schalteinrichtung 18 beabstandet angeordnet. Eine solche Anordnung des Einsatzes 21 hat u.a. den Vorteil, dass die Handhabbarkeit der Verriegelungseinrichtung 1 verbessert wird, und zwar insbesondere dann, wenn die Verriegelungseinrichtung 1 bereits an dem zu verriegelnden Objekt wie z.B. einer Ladesteckdose der Elektromobilität, angebracht ist. Wie ferner in 2 und 3 zu sehen, umfasst die Verriegelungseinheit 9 eine Aussparung 19. Die Schalteinrichtung 18 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dazu eingerichtet, in diese Aussparung 19 einzugreifen, wenn sich das Verriegelungselement 10 in der Verriegelungsposition 11 befindet. In diesem Fall nimmt die Schalteinrichtung 18 einen geöffneten Zustand ein und unterbricht die elektrische Verbindung zu dem Motor 6. Damit wird der Steuereinheit mitgeteilt, dass sich das Verriegelungselement 10 in der Verriegelungsposition 11 befindet, woraufhin die Steuereinheit ein Abschalten des durch den Motor 6 fließenden Stroms veranlasst. Bei dem Anwendungsbeispiel einer zum Verriegeln einer Ladesteckdose der Elektromobilität ausgebildeten Verriegelungseinrichtung 1 ist die Ladesteckdose somit dank der Verriegelungseinrichtung 1 verriegelt, beispielsweise indem das Verriegelungselement 10 in eine an der Ladesteckdose entsprechend ausgebildete Öffnung eingreift oder einrastet. Bei zuvor hergestellter Steckverbindung zwischen der Ladesteckdose und einem Ladestecker und bei festgestellter Verriegelung der Ladesteckdose kann dann ein Ladestrom von einer Ladestation über die Steckverbindung zu einem Elektrofahrzeug fließen.
Die Verriegelungseinheit 9 der Verriegelungseinrichtung 1 umfasst gemäß den 2 und 3 ferner beispielhaft ein Dichtungselement 20, welches an der Verriegelungseinheit 9, und zwar insbesondere in radialer Richtung daran, angebracht ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Dichtungselement 20 um einen O-Ring, welcher aus einem elastischen Material, insbesondere aus Gummi, hergestellt ist. In weiteren Ausführungsformen sind jedoch auch alternative Ausgestaltungen eines Dichtungselements denkbar, sodass das Dichtungselement im Rahmen der Erfindung nicht auf einen O-Ring beschränkt zu betrachten ist. Neben der Funktion des Abdichtens ist das Dichtungselement 20 bzw. der O-Ring ferner dazu ausgebildet, eine Brems- und/oder Dämpfungsfunktion zu übernehmen. Im Rahmen des Bewegens des Verriegelungselements 10 zwischen der Verriegelungsposition 11 und der Entriegelungsposition 12 (siehe 6-8) kann das Dichtungselement 20 z.B. durch ein Zusammenwirken mit einer Innenfläche des Gehäuses 3, und zwar insbesondere durch Reibung an einer Innenfläche des Gehäuses 3, eine Bremswirkung zumindest eines Teilbereichs der Verriegelungseinheit 9 erzielen. Ergänzend oder alternativ, ist die in den 2 und 3 skizzierte Position des Dichtungselements 20 ferner insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Verriegelungseinheit 9 mehrteilig ausgebildet ist und ein das zweite Anschlagelement 16 ausbildender Teilbereich der Verriegelungseinheit 9 gegenüber dem den Rest der Verriegelungseinheit 9 ausbildenden Teilbereich axial beweglich ist. In diesem Fall kann das Dichtungselement 20 somit dazu ausgebildet sein, zumindest einen Teilbereich der Verriegelungseinheit 9 abzufedern bzw. zu dämpfen, wenn die Verriegelungseinheit 9 im Rahmen des Bewegens des Verriegelungselements 10 von der Verriegelungsposition 11 in die in den 6-8 gezeigte Entriegelungsposition 12 mit dem zweiten Anschlagelement 16 anschlägt. Dementsprechend kann das Dichtungselement 20 hierbei auch dazu ausgebildet, bei einem Anschlag der sich dann in der zweiten Endposition befindlichen Verriegelungseinheit 9 wieder einen potentiellen Rückschlag der Verriegelungseinheit 9 in die Gegenrichtung, d.h. in Richtung zu dem ersten Anschlagelement 15 bzw. der Verriegelungsposition 11 hin, zu dämpfen bzw. abzubremsen, sodass eine Bewegung in diese Gegenrichtung zumindest abgeschwächt, vorzugsweise verhindert wird.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist nicht nur das Verriegelungselement 10, sondern insbesondere auch die Verriegelungseinheit 9 einschließlich des Verriegelungselements 10 entlang der Rotationsachse 8 axial beweglich auf der Antriebsachse 7 angebracht, und zwar insbesondere um eine Strecke, die zumindest einem zwischen der Verriegelungsposition 11 und der Entriegelungsposition 12 des Verriegelungselements 10 vorliegenden Abstand entspricht. Mit anderen Worten, die gesamte Verriegelungseinheit 9 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel um eine Strecke entsprechend dem Abstand zwischen Verriegelungsposition 11 und Entriegelungsposition 12 des Verriegelungselements 10, und somit zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition der Verriegelungseinheit 9, axial entlang der Rotationsachse 8 beweglich.
Wie die axiale Beweglichkeit der gesamten Verriegelungseinheit 9 ermöglicht wird, ist insbesondere in 3 zu sehen. 3 zeigt die gleiche perspektivische Ansicht auf die Verriegelungseinrichtung 1 gemäß 2, jedoch mit dem Unterschied, dass die Verriegelungseinrichtung 1 gemäß 3 ferner beispielhaft ein Koppelelement 17 aufweist und die Verriegelungseinheit 9 in ein Steckdosengehäuse 25 einer Ladesteckdose eingefahren ist. Die Verriegelungseinheit 9 ist mittels des Koppelelements 17, welches beispielhaft in 3 als Zahnrad ausgebildet ist, an der Antriebsachse 7 angebracht. Dabei ist das Koppelelement 17 auf der Antriebsachse 7 fest angebracht, sodass es sich mit der Antriebsachse 7 mit dreht, wenn diese angetrieben wird. Ferner weist das Koppelelement 17 in axialer Richtung eine Ausdehnung auf, die zumindest einem zwischen der Verriegelungsposition 11 und der Entriegelungsposition 12 des Verriegelungselements 10 vorliegenden Abstand entspricht. Die Verriegelungseinheit 9 ist auf dem Koppelelement 17 in radialer Richtung mit dem Koppelelement 17 in Eingriff kommend und in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse 8 auf dem Koppelelement 17 gleitend angeordnet. Das Koppelelement 17 übernimmt folglich zumindest die Funktion, die Rotationsbewegung der Antriebsachse 7 auf die Verriegelungseinheit 9 zu übertragen. Ferner kann das Koppelelement 17 selbst insbesondere auch bereits für eine gleitende Verbindung bzw. Lagerung der Verriegelungseinheit 9 sorgen. Dies ermöglicht es, dass die Verriegelungseinheit 9 entlang der Rotationsachse 8 axial beweglich ist, sodass eine Schraubbewegung des ersten Schraubgewindes 13 durch das zweite Schraubgewinde 14 des Gehäuses 3 erfolgen kann. Das Koppelelement 17 kann in weiteren Ausführungsformen beispielsweise auch als Vierkant oder Dreikant ausgebildet sein oder auch eine beliebige andere geometrische Form aufweisen, wobei das Koppelelement 17 jedoch stets die zuvor genannte Funktion erfüllen muss, d.h. dass die Rotationsbewegung der Antriebsachse 7 auf die Verriegelungseinheit 9 übertragen werden kann. Entsprechend weist die Verriegelungseinheit 9 eine zu der Oberfläche des Koppelelements 17 komplementär ausgestaltete Oberfläche auf, um in radialer Richtung mit dem Koppelelement 17 in Eingriff zu kommen und in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse 8 auf dem Koppelelement 17 gleiten zu können.
In einer alternativen, in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsform kann auf ein Koppelelement, wie zuvor beschrieben, verzichtet werden, indem die Verriegelungseinheit derart auf der Antriebsachse angebracht ist, dass jeweils ein Teilbereich einer Oberfläche der Antriebsachse und ein Teilbereich einer Oberfläche der Verriegelungseinheit in radialer Richtung miteinander in Eingriff kommend ausgestaltet sind, sodass eine Rotationsbewegung der Antriebsachse unmittelbar eine Rotationsbewegung der Verriegelungseinheit bewirkt. D.h. zumindest ein Teilstück der Verriegelungseinheit ist direkt, und somit ohne irgendein Koppelelement, an der Antriebsachse angebracht. In diesem Fall können beispielsweise die jeweiligen in radialer Richtung miteinander in Eingriff kommend ausgestalteten Teilbereiche der Oberfläche der Antriebsachse und der Verriegelungseinheit zudem in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse aufeinander gleitend ausgestaltet sein. Die axiale Beweglichkeit zumindest eines Teilstücks bzw. Teilbereichs der Verriegelungseinheit wird somit dadurch ermöglicht, dass die Verriegelungseinheit oder zumindest ein Teilbereich der Verriegelungseinheit auf der Antriebsachse gleitend gelagert ist. Alternativ dazu kann ferner vorgesehen sein, dass die Verriegelungseinheit selbst zwei in radialer Richtung miteinander in Eingriff kommend und in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse aufeinander gleitend ausgestaltete Oberflächenbereiche aufweist. Somit wird innerhalb der Verriegelungseinheit eine gleitende Verbindung geschaffen, die es ermöglicht, dass sich das erste Schraubgewinde der Verriegelungseinheit entlang der Rotationsachse in das zweite Schraubgewinde bzw. entlang des zweiten Schraubgewindes des Gehäuses schrauben und damit einhergehend eine axiale Bewegung des Verriegelungselements zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungsposition erfolgen kann.
Die 6-8 zeigen jeweils perspektivische Ansichten auf eine Verriegelungseinrichtung 1' gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei sich das Verriegelungselement 10 im Gegensatz zu den 2-4 in der Entriegelungsposition 12 befindet. Die Verriegelungseinrichtung 1' unterscheidet sich von der in den 1-5 dargestellten Verriegelungseinrichtung 1 lediglich dadurch, dass sich der eine Schnittstelle zur Außenwelt bereitstellende Einsatz 21' nicht an einem von dem Verriegelungselement 10 entfernt liegenden Endbereich der Verriegelungseinrichtung 1' befindet und der Einsatz 21' auch nicht von der Schalteinrichtung 18 beabstandet angeordnet ist, sondern dass die Schalteinrichtung 18 unmittelbar an dem Einsatz 21 ` angebracht ist. Dadurch verkürzen sich die Anschlussleitungen zwischen der Schalteinrichtung 18 und den zugehörigen Anschlusspins 22. Entsprechend der geänderten Anordnung des Einsatzes 21' der Verriegelungseinrichtung 1' haben auch das Gehäuse 3' sowie das Verschlusselement 23 ` der Verriegelungseinrichtung 1' eine etwas andere Geometrie im Vergleich zu der in den 1-5 gezeigten Verriegelungseinrichtung 1. Das Verschlusselement 23 ` umfasst gemäß 6 und 8 einen mit dem Gehäuse 3' verschweißten Deckel.
Bei einem Vergleich der jeweiligen 2 und 6, 3 und 7 sowie 4 und 8 ist erkennbar, dass sich das Verriegelungselement 10 in den 6-8 jeweils in der Entriegelungsposition 12 befindet, während das Verriegelungselement 10 sich in den 2-4 jeweils in der Verriegelungsposition 11 befindet. Wie in den 6 und 7 zu sehen, in denen die Verriegelungseinrichtung 1' ohne ihr Gehäuse dargestellt ist, schlägt die Verriegelungseinheit 9 in ihrer zweiten Endposition, die der Entriegelungsposition 12 des Verriegelungselements 10 entspricht, mit dem an ihr ausgebildeten zweiten Anschlagelement 16 an, und zwar beispielhaft an den Motor 6. Das an der Verriegelungseinheit 9 in radialer Richtung angebrachte Dichtungselement 20, welches in 6 und 7 beispielhaft als O-Ring ausgebildet ist, übernimmt zweckmäßig wiederum zusätzlich zu einer Abdichtung auch eine Brems- und/oder Dämpfungsfunktion im Rahmen des Bewegens des Verriegelungselements 10 zwischen der Verriegelungsposition 11 und der Entriegelungsposition 12 sowie beim entsprechenden Anschlagen in einer jeweiligen Position 11 oder 12, wie bereits zuvor hinsichtlich der 2 und 3 beschrieben. So kann das Dichtungselement 20 eine durch Reibung entlang einer Innenfläche des Gehäuses 3 bewirkte Bremswirkung erzielen, z.B. durch Reibung entlang des zweiten Schraubgewindes 14 des Gehäuses 3, wenn das Dichtungselement 20 an einer gemäß 6 und 7 skizzierten Position angeordnet ist und einen Durchmesser hat, der im Wesentlichen dem Durchmesser des zweiten Schraubgewindes 14 entspricht, nicht jedoch kleiner als dieser ist. Ferner kann das Dichtungselement 20 gemäß 6 und 7 entsprechend seiner darin skizzierten Position insbesondere beim Anschlagen des zweiten Anschlagelements 16 sowie bei einem infolgedessen eventuell erzeugten Rückstoß der Verriegelungseinheit 9 in die Gegenrichtung, d.h. in Richtung der ersten Endposition, die die Verriegelungsposition des Verriegelungselements 10 definiert, eine Brems- bzw. Dämpfungswirkung erzielen. Dies setzt voraus, dass ein Teilbereich der Verriegelungseinheit 9, beispielsweise der das erste Schraubgewinde 13 einschließlich des daran angeordneten Verriegelungselements 10 ausbildende Teilbereich, gegenüber einem weiteren, den Rest der Verriegelungseinheit 9 bildenden Teilbereich axial beweglich ist.
Ferner ist den 6 und 7 zu entnehmen, dass die Schalteinrichtung 18 im Gegensatz zu 2-4 nicht in die vorhandene Aussparung 19 der Verriegelungseinheit 9 eingreift. Die Schalteinrichtung 18 nimmt in 6 und 7 einen geschlossenen Zustand ein und ist mit dem Motor 6 über eine nicht gezeigte Steuereinheit elektrisch verbunden. Die Steuereinheit steuert den Motor 6 an, wenn die Verriegelungseinrichtung 1' aktiv werden soll. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das zu verriegelnde Objekt zum Verriegeln bereit ist, d.h. wenn bei dem Anwendungsfall einer zu verriegelnden Ladesteckdose ein entsprechender Ladestecker in die Ladesteckdose eingesteckt wurde, und wenn zudem die Verriegelungseinrichtung 1' an einem zu verriegelnden Objekt, z.B. eine Ladesteckdose der Elektromobilität, zum Zwecke der Verriegelung angebracht ist. Infolge der Ansteuerung des Motors 6 führt die Antriebsachse 7, und entsprechend die darauf angebrachte Verriegelungseinheit 9, eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 8 aus. Das erste Schraubgewinde 13 der Verriegelungseinheit 9 schraubt sich folglich, wie bereits beschrieben, in das zweite Schraubgewinde 14 des Gehäuses 3', das in 8 zu sehen ist. Diese Schraubbewegung wird durch ein Anschlagen des ersten Schraubgewindes 13 an das erste Anschlagelement 15 gemäß der 4 und 5 beendet, wobei sich die Verriegelungseinheit 9 dann in der ersten Endposition befindet. Entsprechend befindet sich das Verriegelungselement 10 dann gemäß der 2-4 in der Verriegelungsposition 11 und die Schalteinrichtung 18 greift dann in die Aussparung 19 der Verriegelungseinheit 9 ein, geht in den geöffneten Zustand über und unterbricht ihre elektrische Verbindung zu dem Motor 6.
Wie anhand der 1-8 ersichtlich, bietet eine Verriegelungseinrichtung 1, 1' gemäß der Erfindung u.a. den Vorteil, eine verlässliche und stabile Möglichkeit der Verriegelung zu schaffen, bei der verglichen mit Verriegelungseinrichtungen gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik weniger Bauteile zum Einsatz kommen. Durch den Verzicht auf ein Getriebe mit Zahnrädern ist die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung 1, 1' verschleißärmer und dadurch stabiler. Dass nur wenige Bauteile verwendet werden, hat eine platzsparende Wirkung innerhalb des Gehäuses 3, 3' der Verriegelungseinrichtung 1, 1'.
Auch wenn die Figuren der Erfindung stets ein als Außengewinde ausgebildetes erstes Schraubgewinde 13 sowie ein zweites Schraubgewinde 14, welches als zu dem Außengewinde entsprechend komplementär ausgebildetes Innengewinde ausgebildet ist, zeigen, so ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt zu betrachten. Dementsprechend ist von der Erfindung auch die gegenteilige Ausgestaltung umfasst, bei der das erste Schraubgewinde 13 der Verriegelungseinheit 9 als Innengewinde ausgebildet ist und das zweite Schraubgewinde 14 des Gehäuses 3, 3' als Außengewinde ausgebildet ist. Dabei sind Innengewinde und Außengewinde in jedem der zuvor beschriebenen Fälle stets zwingend miteinander in Eingriff kommend ausgestaltet. Zudem befindet sich das zweite Schraubgewinde des Gehäuses in einer unbeweglichen Position, während sich das erste Schraubgewinde der Verriegelungseinheit durch das zweite Schraubgewinde schraubt. Die Verriegelungseinrichtung 1, 1' zeichnet sich zusammenfassend insbesondere dadurch aus, dass im Wesentlichen alle Bewegungsabläufe um oder entlang der Rotationsachse 8 erfolgen. Dadurch, dass die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung 1, 1' eine Verriegelungseinheit 9 mit einem ersten Schraubgewinde 13 und einem daran angeordneten Verriegelungselement 10 sowie ein Gehäuse 3, 3' mit einem komplementär zu dem ersten Schraubgewinde 13 ausgebildeten zweiten Schraubgewinde 14 aufweist, wobei sich das erste Schraubgewinde 13 und das zweite Schraubgewinde 14 entlang der Rotationsachse 8 erstrecken und insbesondere die gemeinsame Längsachse des ersten und zweiten Schraubgewindes 13, 14 auf der Rotationsachse 8 liegt, lässt sich die Rotationsbewegung der Antriebsachse 7 des Motors 6 auf einfache Weise in eine Schraubbewegung des ersten Schraubgewindes 13 durch das zweite Schraubgewinde 14 des Gehäuses 3, 3' überführen. Infolgedessen kommt es neben einer Rotationsbewegung des Verriegelungselements 10 um die Rotationsachse 8 zu einem axialen Vorschub des Verriegelungselements 10 entlang der Rotationsachse 8, und zwar zwischen einer Verriegelungsposition 11 und einer Entriegelungsposition 12. In der Verriegelungsposition 11 kann das Verriegelungselement 10 auf unterschiedliche Weise entweder kontaktbehaftet oder kontaktlos in ein entsprechendes Gegenstück, welches an oder in dem zu verriegelnden Objekt wie z.B. einer Ladesteckdose ausgebildet ist, in Eingriff kommen, um dieses zu verriegeln.
Bezugszeichenliste

1, 1': Verriegelungseinrichtung
2: Ladesteckdose
3, 3': Gehäuse
4: Öffnung
5: elektromotorischer Stellantrieb
6: Motor
7: Antriebsachse
8: Rotationsachse
9: Verriegelungseinheit
10: Verriegelungselement
11: Verriegelungsposition
12: Entriegelungsposition
13: erstes Schraubgewinde
14: zweites Schraubgewinde
15: erstes Anschlagelement
16: zweites Anschlagelement
17: Koppelelement
18: Schalteinrichtung
19: Aussparung
20: Dichtungselement
21, 21': Einsatz
22: Anschlusspin
23, 23': Verschlusselement
24: Befestigungsschelle
25: Steckdosengehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10212783 A1 [0002]
EP 1495898 A1 [0002, 0003, 0004]

Claims

Verriegelungseinrichtung (1, 1'), insbesondere zum Verriegeln einer Ladesteckdose (2) der Elektromobilität, umfassend - ein Gehäuse (3, 3') mit einer Öffnung (4), - einen innerhalb des Gehäuses (3, 3') angeordneten elektromotorischen Stellantrieb (5) umfassend einen Motor (6) mit einer drehbar gelagerten Antriebsachse (7), die eine Rotationsachse (8) definiert, - eine auf der Antriebsachse (7) angebrachte Verriegelungseinheit (9), welche über die Antriebsachse (7) mit dem Motor (6) gekoppelt ist und ein Verriegelungselement (10) umfasst, wobei das Verriegelungselement (10) durch die Öffnung (4) des Gehäuses (3, 3') und in eine Verriegelungsposition (11) sowie in eine Entriegelungsposition (12) bewegbar ist, wobei die Verriegelungseinheit (9) ein erstes Schraubgewinde (13) umfasst, an dessen einer Stirnfläche das Verriegelungselement (10) angeordnet ist, und das Gehäuse (3, 3') ein zu dem ersten Schraubgewinde (13) komplementär ausgebildetes zweites Schraubgewinde (14) aufweist, wobei das erste Schraubgewinde (13) der Verriegelungseinheit (9) und das zweite Schraubgewinde (14) des Gehäuses (3, 3') jeweils sich entlang der Rotationsachse (8) erstreckend angeordnet sind, und die Verriegelungseinrichtung (1, 1') so eingerichtet ist, dass das Verriegelungselement (10) infolge einer Rotationsbewegung der Antriebsachse (7) durch eine mit dieser Rotationsbewegung einhergehenden Schraubbewegung des ersten Schraubgewindes (13) durch das zweite Schraubgewinde (14) des Gehäuses (3, 3') zwischen der Verriegelungsposition (11) und der Entriegelungsposition (12) axial entlang der Rotationsachse (8) bewegbar ist.
Verriegelungseinrichtung (1, 1') gemäß Anspruch 1, wobei - an dem Gehäuse (3, 3'), insbesondere an der Öffnung (4) des Gehäuses (3, 3'), ein erstes Anschlagelement (15) ausgebildet ist, durch welches eine erste Endposition der Verriegelungseinheit (9) definiert ist, die der Verriegelungsposition (11) des Verriegelungselements (10) entspricht, und/oder - an der Verriegelungseinheit (9) ein zweites Anschlagelement (16) ausgebildet ist, durch welches eine zweite Endposition der Verriegelungseinheit (9) definiert ist, die der Entriegelungsposition (12) des Verriegelungselements (10) entspricht.
Verriegelungseinrichtung (1, 1') gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Verriegelungseinheit (9) entlang der Rotationsachse (8) axial beweglich auf der Antriebsachse (7) angebracht ist, und zwar insbesondere um eine Strecke, die zumindest einem zwischen der Verriegelungsposition (11) und der Entriegelungsposition (12) des Verriegelungselements (10) vorliegenden Abstand entspricht.
Verriegelungseinrichtung (1, 1') gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verriegelungseinheit (9) derart auf der Antriebsachse (7) angebracht ist, dass jeweils ein Teilbereich einer Oberfläche der Antriebsachse (7) und ein Teilbereich einer Oberfläche der Verriegelungseinheit (9) in radialer Richtung miteinander in Eingriff kommend ausgestaltet sind, sodass eine Rotationsbewegung der Antriebsachse (7) unmittelbar eine Rotationsbewegung der Verriegelungseinheit (9) bewirkt.
Verriegelungseinrichtung (1, 1') gemäß Anspruch 4, wobei die jeweiligen in radialer Richtung miteinander in Eingriff kommend ausgestalteten Teilbereiche der Oberfläche der Antriebsachse (7) und der Verriegelungseinheit (9) ferner in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse (8) aufeinander gleitend ausgestaltet sind oder die Verriegelungseinheit (9) selbst zwei in radialer Richtung miteinander in Eingriff kommend und in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse (8) aufeinander gleitend ausgestaltete Oberflächenbereiche aufweist.
Verriegelungseinrichtung (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verriegelungseinrichtung (1, 1') ferner ein Koppelelement (17), insbesondere ein Zahnrad, umfasst, welches auf der Antriebsachse (7) fest angebracht ist und in axialer Richtung eine Ausdehnung aufweist, die zumindest einem zwischen der Verriegelungsposition (11) und der Entriegelungsposition (12) des Verriegelungselements (10) vorliegenden Abstand entspricht, wobei die Verriegelungseinheit (9) auf dem Koppelelement (17) in radialer Richtung mit dem Koppelelement (17) in Eingriff kommend und in axialer Richtung parallel zu der Rotationsachse (8) auf dem Koppelelement (17) gleitend angeordnet ist.
Verriegelungseinrichtung (1, 1') gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verriegelungseinrichtung (1, 1') eine Schalteinrichtung (18) zum Erfassen zumindest der Verriegelungsposition (11) des Verriegelungselements (10) und vorzugsweise der Entriegelungsposition (12) des Verriegelungselements (10) umfasst, wobei - die Schalteinrichtung (18) an der Verriegelungseinheit (9) angeordnet und insbesondere als Schließerkontakt ausgebildet ist und/oder - die Verriegelungseinheit (9) eine Aussparung (19) umfasst und die Schalteinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, in die Aussparung (19) der Verriegelungseinheit (9) einzugreifen, insbesondere, wenn sich das Verriegelungselement (10) in der Verriegelungsposition (11) befindet.
Verriegelungseinrichtung (1, 1') gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verriegelungseinrichtung (1) ein Dichtungselement (20) umfasst, das an der Verriegelungseinheit (9) angebracht ist, und zwar insbesondere in radialer Richtung an der Verriegelungseinheit (9) angebracht und als O-Ring ausgebildet ist.
Verriegelungseinrichtung (1, 1') gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Schraubgewinde (13) der Verriegelungseinheit (9) und entsprechend dazu das zweite Schraubgewinde (14) des Gehäuses (3, 3') jeweils als Mehrganggewinde, insbesondere als Doppelganggewinde, ausgebildet sind und/oder das Verriegelungselement (10) zylindrisch, insbesondere hohlzylindrisch, und sich von der Stirnfläche des ersten Schraubgewindes (13) im Wesentlichen entlang der Rotationsachse (8) erstreckend ausgebildet ist.
Verriegelungseinrichtung (1, 1') gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verriegelungseinrichtung (1, 1') - einen Einsatz (21, 21') mit einer Mehrzahl von Anschlusspins (22) zum Kontaktieren des Motors (6) und der Schalteinrichtung (18) aufweist, wobei der Einsatz (21) innerhalb des Gehäuses (3, 3') und insbesondere an einem von dem Verriegelungselement (10) entfernten Endbereich der Verriegelungseinrichtung (1) angeordnet ist, und/oder - ein Verschlusselement (23, 23'), vorzugsweise einen mit dem Gehäuse (3, 3') verschweißten Deckel, umfasst, welches zum Positionieren des Motors (6) und insbesondere zum Positionieren der Schalteinrichtung (18) ausgebildet ist.