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1. (WO2010072202) CLOSURE SYSTEM FOR A POWER OUTLET
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

Verschlusssystem für eine Steckdose

Die Erfindung betrifft eine Steckdose nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Elektrische Verbraucher werden häufig lösbar an eine elektrische Versorgungsspannung angeschlossen. Eine solche Verbindung kann über einen Stecker erfolgen, welcher in eine ortsfest angeordnete Steckdose eingesteckt werden kann.

Die Steckdosen umfassen einen Gerätesockel, den außenseitig ein Tragrahmen umgibt, der die Befestigung in einem Installationsgehäuse ermöglicht, und ein dem Gerätesockel vorgesetztes Frontelement, das abhängig von der Ausführungsform ein- oder mehrteilig ausgebildet sein kann und einen Zentraleinsatz für die Aufnahme des Steckers aufweisen kann.

In den Steckdosen kann ein Berührungsschutz integriert sein, der besonders bei Kindern verhindern kann, dass durch unsachgemäße Handhabung Kontakt mit den stromführenden Elementen einer Steckdose möglich ist. Dabei kann ein freier Zugang durch Kontaktöffnungen des Zentraleinsatzes zu Kontaktelementen des Gerätesockels vermieden werden, indem zwischen dem Gerätesockel und dem Zentraleinsatz ein Sperrelement beweglich angeordnet ist. Erst durch das Einführen von Steckerstiften in die Kontaktöffnungen des Zentraleinsatzes kann das Sperrelement verschoben werden, und der Stecker kann mit den Kontaktelementen in Eingriff treten. Nach einem Entfernen des Steckers wird das Sperrelement mittels Federelementen automatisch wieder in seine Ausgangsposition zurückgeschoben.

Des Weiteren können Steckdosen in Abhängigkeit von dem Einsatzgebiet und Einsatzzweck mit abschließbaren Deckeln oder Einsätzen versehen werden, um eine unberechtigte oder eine falsche Nutzung verhindern zu können. Die Deckel sind aufbauend an den Steckdosen angeordnet und erfordern einen hohen Fertigungsaufwand.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steckdose zu schaffen, die nur von berechtigtem Personal genutzt werden kann, und die kompakt und optisch ansprechend ausgebildet ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Steckdose ergeben sich aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen.

Die Steckdose gemäß dem Patentanspruch 1 umfasst ein integriertes Verschlusssystem mit einem Sperrelement und mit einem Verriegelungsmechanismus, wobei das Verschlusssystem über ein zugehöriges Zugangssystem bedienen werden kann, das nur berechtigten Nutzern Zugriff gewährt. Das Verschlusssystem weist den Vorteil auf, dass keine aufbauenden oder separaten Verschlusselemente benötigt werden und somit die bisherige Funktionalität einer Steckdose deutlich verbessert werden kann. Die Elemente des Verschlusssystems können unsichtbar und geschützt in der Steckdose angeordnet werden, so dass Beschädigungen und/oder Manipulationen nicht möglich sind. Die Steckdose kann in ihren Grundstrukturen erhalten bleiben, so dass benötigte Teile nur ausgetauscht oder ergänzend eingebaut werden müssen. Vorteilhafterweise kann das Erscheinungsbild gegenüber konventionellen Steckdosen bestehen bleiben, da weder abschließbare Deckel noch abschließbare Einsätze notwendig sind.

Die Steckdose kann einen Gerätesockel und ein vorgesetztes nutzerseitig sichtbares Frontelement umfassen, wobei das Frontelement zumindest einen Zentraleinsatz für die Aufnahme eines Steckers aufweisen kann. Zwischen dem Zentraleinsatz und dem Gerätesockel kann ein Sperrelement und ein Verriegelungsmechanismus angeordnet sein, wobei das Sperrelement einen freien Zugang durch Kontaktöffnungen des Zentraleinsatzes zu Kontaktelementen des Gerätesockels versperren kann und wobei der Verriegelungsmechanismus eine Bewegung des Sperrelementes unterbinden und damit die Kontaktöffnungen solange versperren kann, bis der Verriegelungsmechanismus durch das Zugangssystem deaktiviert wird.

Nach einer Deaktivierung des Verriegelungsmechanismus versperrt das Sperrelement die Kontaktöffnungen des Zentraleinsatzes weiterhin und ein Berührungsschutz bleibt erhalten. Erst durch das Stecken des Steckers in die Kontaktöffnungen der Steckdose wird das Sperrelement verschoben. Im unbenutzten Zustand der Steckdose ist der Berührungsschutz ununterbrochen in Funktion, unabhängig davon in welcher Position sich der Verriegelungsmechanismus befindet.

In vorteilhafter Ausgestaltung kann nach einem Entfernen des Steckers neben der automatischen Wiederherstellung des Berührungsschutzes auch ein automatisches Rücksetzen des Verriegelungsmechanismus erfolgen, so dass die Steckdose erst nach erneuter Deaktivierung des Verriegelungsmechanismus wieder genutzt werden kann. Vorteilhafterweise sind das Sperrelement und der Verriegelungsmechanismus zu diesem Zweck miteinander gekoppelt und können durch rückstellende Bauelemente, z. B. Federn und/oder Motoren, in die Ursprungsposition bewegt werden.

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Der Verriegelungsmechanismus greift in den Bewegungsablauf des Sperrelementes ein, beispielsweise axial, senkrecht und/oder radial zu einer Steckrichtung des Steckers. Der Verriegelungsmechanismus kann beweglich gelagerte, mechanische Bauelemente, wie z. B. Hebel, Stifte, Zahnstangen und/oder Klinken, aufweisen. Des Weiteren kann der Verriegelungsmechanismus motorische Bauelemente umfassen, durch die die mechanischen Bauelemente angetrieben werden können. Zur Kopplung der mechanischen und der motorischen Bauelemente können beispielsweise Zahnräder, Schneckenräder und/oder Wellen verwendet werden.

Vorteilhafterweise ermöglicht die Verwendung eines motorischen Antriebs ein Aktivieren/Deaktivieren des Verriegelungsmechanismus ohne manuellen Aufwand und eine fernbetätigbare Ausführungsform der Steckdose, beispielsweise an schwer zugänglichen Orten. Im Sinne der Erfindung kann als Motor ein Elektromotor, der eingespeiste elektrische Energie in eine translatorische oder rotatorische Bewegung umwandelt, verstanden werden. Die elektrische Versorgung des Motors kann dann über die ohnehin vorhandene Versorgungsspannung der Steckdose erfolgen.

In weiterer Ausgestaltung können elektrisch, magnetisch und/oder piezoelektrisch funktionierende Bauelemente als

Verriegelungsmechanismen direkt auf das Sperrelement einwirken. Vorteilhafterweise kann ein elektro-magnetisch arbeitender Verriegelungsmechanismus auf ein am Sperrelement angeordnetes magnetisches Gegenstück einwirken. Sobald der Elektromagnet ausgeschaltet wird, ist das Sperrelement frei bewegbar. Des Weiteren kann sich auch ein Piezoantrieb eignen, der bei Anlegen einer elektrischen Spannung eine Materialverformung und damit eine nutzbare Bewegung hervorruft.

Vorteilhafterweise kann das Sperrelement und der Verriegelungsmechanismus an dem Zentraleinsatz angeordnet werden, so dass die Herstellung oder Umrüstung einer Steckdose bei gleichbleibender Basiskonfiguration möglich ist. Das Sperrelement und der Verriegelungsmechanismus können dabei in einem gemeinsamen Gehäusekörper und/oder auf einem gemeinsamen Tragelement angeordnet werden, der/das an dem Zentraleinsatz beispielsweise rastend fixiert werden kann.

In einer weiteren Ausführung kann das Sperrelement an dem Zentraleinsatz angeordnet werden, während sich der Verriegelungsmechanismus an dem Gerätesockel befinden kann, wobei separate Gehäuse/Tragelemente verwendet werden können. Das Sperrelement und der Verriegelungsmechanismus werden dann über eine Schnittstelle miteinander verbunden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung kann ein Motor, ein Getriebe und/oder weitere Bauelemente des Verriegelungsmechanismus in einer Funktionseinheit angeordnet sein, die von einem Gehäuse umgeben ist und die modular in die Steckdose integriert werden kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann durch eine platzsparende Anordnung von Bauelementen die bekannte Struktur von Steckdosen beibehalten und ein zusätzlicher Aufnahmeraum für die Funktionseinheit geschaffen werden. Vorzugsweise kann ein derartiger Aufnahmeraum an oder in dem Gerätesockel oder der Zentraleinheit der Steckdose ausgebildet sein. Durch die modulare Ausbildung der Funktionseinheit wird eine einfache Nachrüstung ohne Austausch des Gerätesockels möglich. Bei der Montage kann das Modul vorteilhafterweise selbstfixierend und/oder selbstkontaktierend in den vorhandenen Aufnahmeraum, vorzugsweise von der Frontseite her, eingesetzt werden.

Die Aktivierung/Deaktivierung des Verriegelungsmechanismus kann auf unterschiedliche Weise durch ein Zugangssystem erfolgen, das nur berechtigten Nutzern Zugriff gewährt. In einer Ausgestaltung kann ein schlossartiger Mechanismus in dem Frontelement angeordnet werden und mechanisch auf den Verriegelungsmechanismus einwirken. Als Identifikationsmittel kann ein zu einem Schloss passender Schlüssel benutzt werden.

Als Identifikationsmittel können des weiteren auch Zugangscodes oder biometrische Daten von Nutzern verwendet werden, die mittels separater oder integrierter Erfassungseinrichtungen geprüft und signaltechnisch aufbereitet einen motorisch angetriebenen Verriegelungsmechanismus ansteuern können.

In einer vorteilhaften Ausführungsform können auch berührungslos wirkende Identifikationsmittel verwendet werden, so dass insbesondere an schwer zugänglichen Orten ein direkter Kontakt mit der Steckdose nicht notwendig ist. Entsprechende Signale werden von elektrischen Bauelementen in der Steckdose empfangen und spezifisch aufbereitet, damit der Verrieglungsmechanismus angesteuert werden kann. Beispielsweise können mittels Fernbedienung oder Transpondertechnik Funk- oder Infrarotsignale in die Steckdose übertragen werden, so dass der Zugang zur Steckdose erst bei Anwesenheit einer berechtigten Person aktiviert werden kann.

Des Weiteren kann auch eine Fernsteuerung über eine Busleitung erfolgen, deren Signale in die Steckdose eingespeist werden, wobei ein drahtgebundenes (Bus-)Signal den Verriegelungsmechanismus in der Steckdose auslöst. So können beispielsweise Außensteckdosen nur von befugtem Personal benutzt werden oder in Krankenhäusern nur eingewiesene und berechtigte Personen die notwendigen Geräte an eine Notstromversorgung anschließen, um Netzüberlastungen zu vermeiden.

Neben der nutzerabhängigen Ansteuerung kann ein Verriegelungsmechanismus mit elektrisch wirkenden Bauelementen auch

Verbrauchs-, zeit-, programm- oder ereignisabhängig steuerbar sein. So können unterschiedlichste Parameter, wie z. B. Zeit, Verbrauch,

Temperatur, Last, mittels entsprechender Sensorik erfasst werden und anhand definierbarer Vorgaben Signale zur Ansteuerung des Verriegelungsmechanismus erzeugt werden. So können Steckdosen per

Zeitsteuerung nur in bestimmten Zeiträumen freigegeben werden oder

Ereignis gesteuert bei bestimmten Ereignissen freigegeben werden.

Ein erfindungsgemäßer Verriegelungsmechanismus kann sowohl bei elektrischen als bei optischen Steckdosen eingesetzt werden. Im Falle einer optischen Verbindung zwischen einem Stecker und einer Steckdose kann das optische Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt werden oder eine separate elektrische Versorgung vorhanden sein, um elektrische Bauelemente zu versorgen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten

Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Steckdose mit einem motorisch angetriebenen Verriegelungsmechanismus in Sperrstellung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Steckdose mit einem motorisch angetriebenen Verriegelungsmechanismus in Entsperrstellung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Steckdose mit einem mechanisch angetriebenen Verriegelungsmechanismus in Sperrstellung, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Steckdose mit einem mechanisch angetriebenen Verriegelungsmechanismus in

Entsperrstellung.

Gleiche oder gleichwirkende Bauteile sind in der nachfolgenden Beschreibung mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Nachfolgend wird der Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Steckdose 1 schematisch anhand von alternativen Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Gemäß Fig. 1 ist eine elektrische Steckdose 1 in einem Installationsgehäuse 2 befestigt, welches ortsfest in einer Gebäudewand 3 fixiert ist. Die Steckdose 1 weist einen Gerätesockel 4 auf, den außenseitig ein Tragrahmen 5 umgibt, der die Befestigung der Steckdose 1 in dem Installationsgehäuse 2 ermöglicht. Frontseitig ist ein funktionsspezifisches Frontelement 6 befestigt, das je nach Anwendung ein- oder mehrteilig sein kann. Das Frontelement 6 weist einen topfförmigen Zentraleinsatz 7 zur Aufnahme eines Steckers 8 auf. In dem Gerätesockel 4 sind Klemmen 9 und damit verbundene metallische Kontaktelemente 10 angeordnet, in die frontseitig in einer Steckerstifte 11 des Steckers 8 in einer Steckrichtung X eingesteckt werden können. Eine wandseitig verlegte Versorgungsleitung 12 versorgt die Steckdose 1 mit einer Netzspannung und ist lösbar an den Klemmen 9 angeschlossen.

Des weiteren weist die Steckdose 1 ein Sperrelement 13 auf, das Kontaktöffnungen 14 in dem Zentraleinsatz 7 versperrt, so dass die im Gerätesockel 4 angeordneten Kontaktelemente 10 vor Berührungen geschützt sind. Das Sperrelement 13 weist in einem unterseitig des Zentraleinsatzes 7 rastend fixierten Tragelement 15 einen verschiebbar gelagerten Schieber 16 auf. In einem unbetätigten Zustand versperren rampenartige Flächen 17 auf dem Schieber 16 die Kontaktöffnungen 14 des Zentraleinsatzes 7. Erst durch das Einführen von Steckerstiften 11 des Steckers 8 wird das Sperrelement 13 verschoben und der Zugang zu den Kontaktelementen 10 ermöglicht. Eine seitlich an dem Tragelement 15 und dem Schieber 16 befestigte Feder 18 ermöglicht eine Rückstellung des Schiebers 16 in die Ausgangsposition.

Um ein Verschlusssystem für die Steckdose 1 zu realisieren, ist ein Verriegelungsmechanismus 19 ausgebildet, der in die Bewegungsbahn des Schiebers 16 eingreift und der nur von einem berechtigten Nutzer über ein Zugangssystem 20 bedient werden kann. Der Verriegelungsmechanismus 19 kann je nach Ausführungsform manuell oder motorisch angetrieben werden.

Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 befindet sich in dem Gerätesockel 4 eine Antriebseinheit 21 , die einen Motor 22, ein Verriegelungsmittel 23 des

Verriegelungsmechanismus 19, elektrische Bauelemente zur

Spannungsversorgung und eine Steuerelektronik 24 zur Ansteuerung des

Motors 10 umfasst. Bodenseitig sind Anschlusskontakte 25 berührungsgeschützt aus der Antriebseinheit 21 geführt, die mit den Klemmen 9 in dem Gerätesockel 4 elektrisch kontaktiert sind und die elektrische Versorgung des Motors 22 gewährleisten. Des weiteren ist in der Steckdose 1 ein Zugangssystem 20 realisiert, umfassend einen in dem Frontelement 6 angeordneten Detektor 26 in Form eines Funkempfängers, der von einem nutzerseitig mitgeführten Identifikationsmittel 27 in Form eines Senders Signale empfängt, um den Motor 22 einschalten zu können. Anschlussleitungen 28 des Funkempfängers 26 verlaufen entlang des Zentraleinsatzes 7 und sind mittels einer Steckverbindung 29 in die Antriebseinheit 21 geführt.

Der Motor 22 weist abtriebsseitig ein Zahnrad 30 auf, das die rotatorische Bewegung an das in der Antriebseinheit 21 geführte Verriegelungsmittel

23 in Form einer Zahnstange übergibt. Das Verriegelungsmittel 23 ist aus der Antriebseinheit 21 in das Tragelement 15 des Sperrelementes 13 geführt. Das Zahnrad 30 kämmt mit dem Verriegelungsmittel 23, das sich dadurch axial zu einer Steckrichtung X des Steckers 8 bewegt und in die Bewegungsbahn des Schiebers 16 eingreifen kann.

Eine Aktivierung des Motors 22 erfolgt über das Zugangssystem 20, wobei nur von einem berechtigten Nutzer ausgesandte Signale zu einem Schaltsignal führen. Hierdurch wird die Spannungsversorgung für den Motor 22 freigegeben, sodass dessen rotatorische Bewegung über das Zahnrad 30 auf das Verriegelungsmittel 23 übertragen wird. Das Verriegelungsmittel 23 verfährt aus einer sperrenden Position gemäß Fig. 1 , in der der Schieber 16 nicht durch einen Stecker 8 verschiebbar ist, in eine entsperrende Position gemäß Fig. 2, in der der Schieber 16 durch den Stecker 8 verschiebbar und somit der Stecker 8 in die Kontaktelemente 10 einführbar ist. Nach einer Entnahme des Steckers 8 wird der Schieber 16 durch die Feder 18 wieder die sperrende Position rückgestellt, während die durch einen nicht dargestellten, die Position des Schiebers 16 erfassenden Sensor aktivierte Steuerelektronik 24 den Motor 22 zu einer Umkehrbewegung veranlasst, so dass das mechanisch gekoppelte Verriegelungsmittel 23 wieder in die sperrende Position gemäß Fig. 1 zurückfährt.

Gemäß Fig. 3 und Fig. 4 ist ein ausschließlich mechanisch wirkender Verriegelungsmechanismus 19 dargestellt. Seitlich des Zentraleinsatzes 7 ist eine drehbar gelagerte Welle 31 angeordnet, die ein Verriegelungsmittel 23 aufweist, das in das Tragelement 15 des Sperrelementes 13 geführt ist und radial zu einer Steckrichtung X des Steckers 8 in die Bewegungsbahn des Schiebers 16 eingreifen kann.

Eine Bedienung des Verriegelungsmechanismus 19 erfolgt über ein Zugangssystem 20, bei dem die Welle 31 mechanisch mit einem in dem Frontelement 6 angeordneten Detektor 26 in Form eines Schlosses gekoppelt ist, das über ein Identifikationsmittel 27 in Form eines Schlüssels zu betätigen ist. Hierdurch wird eine rotatorische Bewegung erzeugt, die über das Verriegelungsmittel 23 übertragen wird. Das Verriegelungsmittel 23 verfährt aus einer sperrenden Position gemäß Fig. 3, in der der Schieber 16 nicht durch einen Stecker 8 verschiebbar ist, in eine entsperrende Position gemäß Fig. 4, in der der Schieber 16 durch den Stecker 8 verschiebbar und somit der Stecker 8 in die Kontaktelemente 10 einführbar ist. Nach einer Entnahme des Steckers 8 wird der Schieber 16 durch die Feder 18 wieder in die sperrende Position rückgestellt, während das Verriegelungsmittel 23 durch Bedienung des Schlosses 26 manuell wieder in die sperrende Position gemäß Fig. 1 zurückgeführt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Steckdose

2 Installationsgehäuse

3 Gebäudewand

4 Gerätesockel

5 Tragrahmen

6 Frontelement

7 Zentraleinsatz

8 Stecker

9 Klemmen

10 Kontaktelemente

11 Steckerstifte

12 Versorgungsleitung

13 Sperrelement

14 Kontaktöffnungen

15 Tragelement

16 Schieber

17 Fläche

18 Feder

19 Verriegelungsmechanismus

20 Zugangssystem

21 Antriebseinheit

22 Motor

23 Verriegelungsmittel

24 Steuerelektronik

25 Anschlusskontakte

26 Detektor

27 Identifikationsmittel

28 Anschlussleitungen

29 Steckverbindung Zahnrad Welle

Steckrichtung