DE4413043C2 - Kupplungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine bekannte elektrische Kupplungsvorrichtung für einen Hochspannungsschaltkreis ist wie folgt aufgebaut: Wenn die Abdeckung der elektrischen Kupplungsvorrichtung geöff­ net wird, wird ein an der Abdeckung befestigter Stecker von einer an dem Körper der elektrischen Kupplungsvorrichtung befestigten Buchse getrennt, um den Hochspan­ nungsschaltkreis zu unterbrechen, so daß, selbst wenn ein Arbeiter zufällig eine Elektro­ de berührt, er keinen elektrischen Schlag erfährt.

Ein elektrisches Fahrzeug, das als schadstofffreies Fahrzeug angesehen wird, besitzt ein Hochspannungssystem zum Antreiben des Elektromotors. Daher ist es notwendig, Vor­ richtungen zum Verhindern eines Unfalls, bei dem ein Arbeiter einen elektrischen Schlag erfährt, wenn er sorglos während Wartungsarbeiten das Hochspannungssystem berührt, vorzusehen.

Zu diesem Zwecke ist ein herkömmliches elektrisches Fahrzeug mit einem Schalter zum Unterbrechen des Hochspannungssystems ausgestattet. Der Schalter wird betätigt, be­ vor die Wartungsarbeiten begonnen werden. Im allgemeinen werden die Wartungsarbei­ ten an einem elektrischen Fahrzeug von Spezialisten ausgeführt; jedoch werden sie manchmal auch von Leuten ausgeführt, die keine Spezialisten für Wartungsarbeiten sind. Im letzteren Fall besteht die Möglichkeit, daß diese Personen vergessen, den Schalter auszuschalten und daher einen Stromschlag erfahren können. Somit ist es auch im Falle eines elektrischen Fahrzeuges wünschenswert, daß der Hochspannungs­ schaltkreis in einer elektrischen Kupplungsvorrichtung angeordnet ist und daß, wann immer die Abdeckung der elektrischen Kupplungsvorrichtung geöffnet wird, der Hoch­ spannungsschaltkreis automatisch unterbrochen wird.

In der oben beschriebenen Kupplungsvorrichtung, die den Hochspannungsschaltkreis beim Öffnen unterbricht, ist der Stecker an der Abdeckung der elektrischen Kupplungs­ vorrichtung und die Buchse am Körper der letzteren befestigt. Daher ist es, wenn die Positionen des Steckers und der Buchse verschoben sind, schwierig, diese glatt mitein­ ander zu verbinden oder voneinander zu trennen.

Eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende, aus der DE-GM 19 87 766 bekannte Kupplungsvorrichtung weist einen ersten Basiskörper auf, an dem ein Buch­ senkontakt angeordnet sind und einen zweiten Basiskörper auf, an dem ein Stecker mit Steckerkontakten angeordnet ist. Die Basiskörper sind zueinander drehbar gelagert. Die Steckerkontakte als auch die Buchsenkontakte sind in den Basiskörpern schwenkbar gelagert und werden mittels Federn in einer Mittelstellung gehalten. Beim Zueinander­ schwenken der beiden Basiskörper erfolgt durch die Schwenkbeweglichkeit der Stecker­ kontakte bzw. Buchsenkontakte eine Selbstausrichtung der Kontakte. Nachteilig bei die­ ser bekannten Vorrichtung ist, daß die Kontaktelemente beim Ausrichten einer mechani­ schen Belastung und damit einem Verschleiß unterworfen sind. Da die Anschlußleitun­ gen, die mit den Kontakten verbunden sind, in alle Schwenkrichtungen bewegt werden, ist sowohl ein Bruch der Leitungen als auch eine Schädigung der Isolation möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kupplungsvorrichtung so weiterzuentwickeln, daß bei einfachem Aufbau und kleiner Bauweise auch bei häufi­ gem Trennen und Zusammenstecken der Kupplungsvorrichtung eine sichere Kontakt­ gabe gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angege­ benen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß weist der zweite Basiskörper eine Führung auf, die den Stecker senk­ recht zur Drehachse verschiebebeweglich haltert. Der Stecker wird mittels einer Preßeinrichtung senkrecht zur Drehachse vorbelastet. Da ein Führungselement, das in eine Führungsaussparung eingreift, zur Ausrichtung der Kontakte zueinander vorgese­ hen ist, sind die Steckkontakte nur den Steckkräften selbst ausgesetzt, was zur Erhö­ hung der Lebensdauer der Kupplungsvorrichtung führt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Kupplungsvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2(a) bis (c) Querschnitte, die wesentliche Bestandteile der Kupplungsvorrich­ tung zeigen,

Fig. 3 eine Vorderansicht eines Steckers in dem Ausführungsbeispiel der Kupp­ lungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 eine Draufsicht des Steckers in dem Ausführungsbeispiel der Kupplungs­ vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3, die den Stecker zeigt,

Fig. 6 eine Draufsicht einer Buchse in dem Ausführungsbeispiel der Kupplungs­ vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 einen Querschnitt, der den mit der Buchse verbundenen Stecker zeigt und entlang der Linie VII-VII der Fig. 6 verläuft, und

Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII der Fig. 6.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt die Kupplungsvorrichtung des Ausführungsbei­ spiels der vorliegenden Erfindung hauptsächlich eine Buchse 30, die fest an einem er­ sten Basiskörper 1 montiert ist, der der Körper der elektrischen Kupplungsvorrichtung ist; und einen Stecker 10, der fest an einem zweiten Basiskörper 2 befestigt ist, der der Dec­ kel des Körpers der elektrischen Kupplungsvorrichtung ist. Das bedeutet, daß der zweite Basiskörper 2 um eine Drehachse C drehbar ist.

Ein Teil der Buchse 30 ist außerhalb des ersten Basiskörpers 1 exponiert, und es sind Hochspannungsdrähte 38a und 38b mit diesem verbunden.

Der Stecker 10 umfaßt, wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt: eine Führung 11, die fest mit Schrauben 14 auf dem zweiten Basiskörper 2 montiert ist; und einen Steckerkörper 15, der lose innerhalb der Führung 11 eingesetzt ist und vertikal und horizontal bezüglich der Drehachse C beweglich ist.

Die Führung 11 umfaßt: eine rechteckige Basisplatte 12, die auf dem zweiten Basiskör­ per 2 mit ihren langen Seiten parallel zur Drehachse C gehalten wird; und einen kasten­ förmigen Rahmen 13, der einstückig mit der Basisplatte 12 ausgebildet ist. Der Rahmen 13 besitzt eine Öffnung 13a auf der Seite der Drehachse C und eine Öffnung 13b auf der Seite der Buchse 30.

Der Steckerkörper 15 des Steckers 10 umfaßt: eine Parallelepiped-Basis 16 aus einem isolierenden Harzmaterial; ein Führungselement 17, das sich von der Basis 16, wie in Fig. 5 gezeigt, erstreckt; und einen Elektrodenstift 18 aus Kupfer mit zwei Endbereichen, die von der Basis 16 auf solche Weise vorstehen, daß sie parallel zu dem Führungsele­ ment 17 sind. Der Elektrodenstift 18 ist im wesentlichen U-förmig, wie in Fig. 3 gezeigt (von vorne betrachtet) und ist in der Basis 16 durch Harzgießen so eingebettet, daß sein Wurzelbereich weiter von der Drehachse C entfernt ist als das Führungselement 17.

Die Basis 16 des Steckerkörpers 15 ist durch die Öffnung 13a in den Rahmen 13 der Führung 11 eingesetzt und darin lose angeordnet; jedoch wird sie durch ein Rückhalte­ element (nicht gezeigt) in dem Rahmen 13 zurückgehalten. Das Führungselement 17 und beide Endbereiche des U-förmigen Elektrodenstifts 18 stehen durch die Öffnung 13b des Rahmens 13 zur Buchse 30 vor.

Preßvorrichtungen, nämlich Federn 19a, 19b und 19c sind zwischen der Basis 16 des Steckerkörpers 15 und drei Wänden des Rahmens 13 angeordnet, so daß der Stecker­ körper 15 gegen die Drehachse C und gegen die Mitte des Rahmens 13 in Richtung der Drehachse C gepreßt gehalten wird.

Die Buchse umfaßt, wie in den Fig. 6 bis 8 gezeigt: eine im wesentlichen rechteckige Basisplatte 31, die mit Schrauben 39 an dem ersten Basiskörper 1 befestigt ist; und ei­ nen Rahmen 32, der sich von der Basisplatte 31 auf solche Weise erstreckt, daß er senkrecht zu letzteren ist und teilweise außerhalb des ersten Basiskörpers 1 exponiert ist. Die Basisplatte 31 und der Rahmen 32 sind als eine Einheit aus einem isolierenden Harzmaterial geformt. Innerhalb des ersten Basiskörpers 1 besitzt der Rahmen 32 eine Führungsausnehmung 33, in die das Führungselement 17 des Steckers 10 auf solche Weise eingesetzt wird, daß sich die Führungsausnehmung 33 senkrecht zum Boden des ersten Basiskörpers 1 erstreckt. Weiterhin ist, wie in Fig. 6 gezeigt, ein Paar von Vertie­ fungen 34a und 34b auf beiden Seiten der Führungsausnehmung 33 geformt. Die so geformten Vertiefungen 34a und 34b nehmen jeweils Kontakte 35a und 35b auf, die den Elektrodenstift 18 des Steckers 10 kontaktieren, um die Hochspannung anzulegen. Die Kontakte 35a und 35b sind jeweils mit Flachsteckern 36a und 36b verbunden, die nach außen von dem ersten Basiskörper 1 vorstehen. Die Flachstecker 36a und 36b sind je­ weils mit den Hochspannungsdrähten 38a und 38b verbunden.

Die Arbeitsweise der so aufgebauten Kupplungsvorrichtung 100 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2(a) bis (c) beschrieben.

Der Stecker 10 wird wie folgt angeordnet: Wenn, wie in Fig. 2(a) gezeigt, der Stecker 10 um die Drehachse C gedreht wird, stößt die Mitte der Wandoberfläche 17a (auf der Seite der Drehachse C) des Führungselements 17 in der Längsrichtung gegen die Kante (auf der Seite des Steckers 10) der Wandoberfläche 33a (auf der Seite der Drehachse C) des zuvor erwähnten Führungsloches 33, das in der Buchse 30 geformt ist. Mit dieser Position als Referenzposition wird der Stecker 10 auf den zweiten Basiskörper 2 mon­ tiert.

Dieses Verfahren absorbiert Verschiebungen in der Montageposition des Steckers 10 auf dem zweiten Basiskörper 2: Das bedeutet, daß, wenn die Montageposition des Stec­ kers 10 auf dem zweiten Basiskörper 2 von der Referenzposition auf solche Weise ver­ schoben wird, daß sie von der Drehachse C wegbewegt wird, der Basisendbereich der Wandoberfläche 17a des Führungselements 17 gegen die Wandoberfläche 33a der Führungsausnehmung 33 der Buchse 30 stößt; wohingegen, wenn die Montageposition auf solche Weise verschoben wird, daß sie sich der Drehachse C nähert, der äußere Endbereich der Wandoberfläche 17a des Führungselements 17 gegen die Wandober­ fläche 33a der Führungsausnehmung 33 stößt. Somit werden Verschiebungen in der Montageposition des Steckers 10 auf dem zweiten Basiskörper absorbiert.

Wenn der Stecker 10 weiter gedreht wird, wie in Fig. 2(b) gezeigt, wird er von der Wandoberfläche 33a auf solche Weise bewegt, daß er von der Drehachse C wegbewegt wird, wodurch der Körper 15 des Steckers 10 in dem Rahmen 13 der Führung 11 gegen die elastischen Kräfte der Preßvorrichtungen 19a, 19b und 19c bewegt wird.

Bei diesem Vorgang wird das Führungselement 17 hauptsächlich von der Preßvorrich­ tung 19a gepreßt, so daß seine Wandoberfläche 17a weiterhin gegen die Wandoberflä­ che 33a der Führungsausnehmung 33 der Buchse 30 stößt. Daher kann der Abstand zwischen der Wandoberfläche 17b des Führungselements 17, das weiter von der Dreh­ achse C entfernt ist, und der Wandoberfläche 33b der Führungsausnehmung 33, die weiter von der Drehachse entfernt ist, minimiert werden, da es nicht notwendig ist, die vertikale Verschiebung des Führungselements bezüglich der Drehachse C zu berück­ sichtigen.

Wenn der zweite Basiskörper 2 vollständig gedreht wurde, um den ersten Basiskörper 1 zu schließen, wie in Fig. 2(c) gezeigt, wenn also der Deckel der elektrischen Kupplungs­ vorrichtung geschlossen ist, wie in Fig. 7 gezeigt, sind beide Endbereiche des Elektro­ denstifts 18 des Steckers 10 in Kontakt mit den Kontakten 35a und 35b, so daß die in Fig. 6 gezeigten Hochspannungsdrähte 38a und 38b miteinander verbunden sind, so daß ein Hochspannungsstrom fließt. (Wenn der Stecker 10 von der Buchse 30 getrennt wird, werden die Hochspannungsdrähte 38a und 38b elektrisch voneinander getrennt, um den Hochspannungsstrom zu unterbrechen).

Wie oben beschrieben, kann in der Kupplungsvorrichtung 100 nach der vorliegenden Erfindung, die Buchse in ihrer Größe verringert werden. Daher kann die Kupplungsvor­ richtung in einem Elektrofahrzeug installiert werden, das einen kleinen Montageraum besitzt, und somit die Sicherheit während der Instandhaltung verbessern.

Weiterhin besteht in der Kupplungsvorrichtung 100 nach der vorliegenden Erfindung der Stecker 10 aus der Führung 11 und dem Steckerkörper 15, und letzterer ist nicht nur in einer Richtung senkrecht zur Drehachse C sondern auch in einer Richtung parallel zur letzteren beweglich, was Verschiebungen in der Montageposition des Steckers 10 auf dem zweiten Basiskörper 2 in der Richtung parallel zur Drehachse C absorbiert.

In der oben beschriebenen Kupplungsvorrichtung wird der Steckerkörper 15 bewegt, indem er von der auf dem zweiten Basiskörper 2 montierten Führung 11 geführt wird; jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Kupplungsvor­ richtung so modifiziert werden, daß der Stecker 10 über Federn auf dem zweiten Basis­ körper 2 montiert ist, so daß der Stecker 10 bezüglich des zweiten Basiskörpers 2 in al­ len Richtungen beweglich ist.

Bei der Kupplungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung besteht der Stecker 10 aus dem Führungselement 17 und dem mit dem letzteren einstückig ausgebildeten Elektrodenstift 18, und der Stecker 10 ist mit der Referenzposition aus dem zweiten Ba­ siskörper 2 montiert, in der, wenn der Stecker 10 um die Drehachse C gedreht wird, die Wandoberfläche des Führungselements 17 auf der Seite der Drehachse gegen die Wandoberfläche der Führungsnehmung 33 der Buchse 30 auf der Seite der Drehachse C stößt. Zusätzlich ist der Stecker 10 auf dem zweiten Basiskörper 2 in einer Richtung senkrecht zur Drehachse C beweglich und wird elastisch zur Referenzposition gepreßt gehalten. Daher hat die Kupplungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung folgende Wirkungen oder Vorteile:

Bei der Kupplungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist das Führungselement 17 des Steckers 10 mit der Führungsausnehmung 33 verbunden, während es auf der Seite der Drehachse C gegen die Wandoberfläche der Führungsausnehmung 33 stößt. Daher ist es nicht notwendig, den Abstand zwischen dem Führungselement 17 und der Wandoberfläche der Führungsausnehmung 33 weiter von der Drehachse C unter Be­ rücksichtigung der Positionsverschiebung des Steckers 10 von der Buchse 30 zu erhö­ hen, was es ermöglicht, die Abmessungen der Führungsausnehmung 33 der Buchse 30 zu verringern.

Daher kann die Kupplungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung verglichen mit der herkömmlichen Kupplungsvorrichtung miniaturisiert werden. Daher kann sie in einem Elektrofahrzeug installiert werden, das einen kleinen Montageraum besitzt.

Bei dieser Kupplungsvorrichtung wird beim Öffnen des Deckels derselben bei War­ tungsarbeiten gleichzeitig der Hochspannungsschaltkreis zum Antreiben des Elektromo­ tors elektrisch unterbrochen, was die Sicherheit während der Wartungsarbeiten erhöht.

Claims (3)

1. Kupplungsvorrichtung, mit
einer Buchse (30) mit Kontakten (35a, 35b), an denen elektrische Drähte (38a, 38b) an­ geschlossen sind, und einer Führungsausnehmung (33), wobei die Buchse (30) auf ei­ nem ersten Basiskörper (1) montiert ist,
einem Stecker (10) mit einem Führungselement (17), das im gekuppelten Zustand in die Führungsausnehmung (33) eingreift, und mit einem Elektrodenstift (18) mit Endberei­ chen, die im gekuppelten Zustand mit den Kontakten (35a, 35b) in Verbindung gebracht sind, wobei der Stecker (10) auf einem zweiten Basiskörper (2) montiert ist und dieser Basiskörper (2) um eine Drehachse (C) bezüglich des ersten Basiskörpers (1) zum Zwecke der Kupplung drehbar gelagert ist, und
einer ersten zwischen dem Stecker (10) und dem zweiten Basiskörper (2) angeordneten Preßeinrichtung (19a),
gekennzeichnet durch
eine an dem zweiten Basiskörper (2) angeordnete Führung (11) zur verschiebebewegli­ chen Halterung des Steckers (10) senkrecht zur Drehachse (C), wobei
die erste Preßeinrichtung (19a) zum Vorbelasten des Steckers senkrecht zur Drehachse (C) angeordnet ist.

2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (11) zur verschiebebeweglichen Halterung des Steckers (10) gleichzeitig parallel zur Drehachse (C) ausgebildet ist, und daß eine zweite Preßeinrichtung (19b, 19c) zum Vor­ belasten des Steckers (10) zwischen dem Stecker (10) und dem zweiten Basiskörper (2) im wesentlichen parallel zur Drehachse (C) angeordnet ist.

3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die erste Preßeinrichtung eine Feder (19a) ist, die so angeordnet ist, daß sie den Stecker (10) zur Drehachse (C) hin vorbelastet, und daß die zweite Preßeinrichtung zwei Federn (19b, 19c) aufweist, die den Stecker (10) in einer Mittelstel­ lung halten.