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Die Erfindung betrifft eine verriegelbare Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren für ein Aufladen der Batterie eines Elektrofahrzeugs.
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Ein Elektrofahrzeug ist ein Fahrzeug, welches mit Hilfe eines Elektromotors angetrieben wird. Der Elektromotor bezieht seinen Strom über eine Batterie, die im Elektrofahrzeug untergebracht ist. Diese Batterie muss nach einem Entladen wieder aufgeladen werden. Für ein Aufladen der Batterie dient eine Ladeeinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung. Die Ladeeinrichtung ist insbesondere Teil des Elektrofahrzeugs.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2009 052 366 A1 geht eine Ladeeinrichtung eines Elektrofahrzeugs hervor, welches zum einen eine Steckdose beziehungsweise eine Ladebuchse und zum anderen einen Ladestecker umfasst, der mit einem Elektrokabel verbunden ist. Ladestecker und Ladebuchse sind hinter einem oder zwei Deckeln der Karosserie des Elektrofahrzeugs untergebracht. Für ein Aufladen kann der Ladestecker nach dem Öffnen des entsprechenden Deckels herausgezogen und in eine Steckdose eingesteckt werden. Umgekehrt kann ein externer Ladestecker, der mit einem Elektrokabel verbunden ist, in die Steckdose des Elektrofahrzeugs gesteckt werden, um das Fahrzeug aufzuladen. Aus dieser Druckschrift
DE 10 2009 052 366 A1 gehen verschiedene Möglichkeiten hervor, das Elektrokabel geeignet im Elektrofahrzeug unterzubringen. So wird eine Trommel mit Einzug vorgeschlagen, auf der das Elektrokabel aufgewickelt werden kann. Federkräfte können vorgesehen sein, um ein Elektrokabel in einen Innenraum einziehen zu können. Optional kann zusätzlich ein Servomotor vorgesehen sein.
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In die Steckdose des Kraftfahrzeugs wird der Ladestecker des Kraftfahrzeugs eingesteckt, wenn nicht aufgeladen wird, um so den Ladestecker bei Nichtgebrauch zu fixieren.
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Aus der Druckschrift
DE 44 46 406 A1 geht ein Stromempfangsstecker für ein Aufladen einer Batterie eines Elektrofahrzeugs mit Wechselstrom sowie mit Gleichstrom hervor. Der Stromempfangsstecker umfasst einen Wechselstromempfangsabschnitt und einen davon getrennten Gleichstromempfangsabschnitt. Beide Abschnitte können durch eine erste Kappe abgedeckt werden. In die erste Kappe ist eine zweite Kappe integriert, welche im geöffneten Zustand einen eingeschränkten Zugang zu dem Wechselstromabschnitt ermöglicht.
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Ein elektrisches Verbindungselement für ein Elektrofahrzeug, das sowohl für ein Aufladen mittels Gleichstrom als auch für ein Aufladen mittels Wechselstrom vorgesehen ist, ist ferner aus der
US 5,758,414 A bekannt.
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Um eine Verbindung zwischen einem Ladestecker und einer Ladebuchse während eines Aufladens einer Batterie eines Elektrofahrzeugs zu schützen, wird eine solche Verbindung während des Aufladens verriegelt. So geht aus der Druckschrift
DE 196 42 687 A1 ein Stellantrieb hervor, mit dem die Verbindung eines Ladesteckers und einer Ladebuchse eines Elektrokraftfahrzeugs verriegelt wird. Sind Ladestecker und Ladebuchse miteinander verriegelt worden, so muss die Verriegelung erst wieder entriegelt werden, um den Ladestecker von der Ladebuchse zu lösen.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren für ein sicheres Aufladen eines Elektrofahrzeugs bereitzustellen.
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Zur Lösung der Aufgabe umfasst eine Ladeeinrichtung die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der Gegenstand des Anspruchs 1 umfasst ein Einschnappverbindungsmittel für eine Einschnappverbindung zwischen der Ladeeinrichtung und einer weiteren Ladeeinrichtung. Eine Einschnappverbindung meint ein lösbares Verrasten eines ersten Einschnappverbindungsmittels der Ladeeinrichtung mit einem zweiten Einschnappverbindungsmittel der weiteren Ladeeinrichtung. Nach einem Verrasten gibt es eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Ladeeinrichtungen aufgrund der Einschnappverbindung. Lösbar meint, dass ein Auseinanderziehen der beiden Ladeeinrichtungen genügt, um die Einschnappverbindung aufzuheben. Liegt eine Einschnappverbindung vor, dann sind die beiden Ladeeinrichtungen mechanisch miteinander verbunden worden.
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Die Einschnappverbindung sorgt vorteilhaft für eine erste, anfängliche Verbindung, wenn die Ladeeinrichtung in die weitere Ladeeinrichtung hinein gesteckt wird oder umgekehrt die weitere Ladeeinrichtung in die anspruchsgemäße Ladeeinrichtung hinein gesteckt wird. Es liegt dann ein erster Zusammenhalt aufgrund der Sperrwirkung der Einschnappverbindung vor. Wird die eine Ladeeinrichtung in die andere Ladeeinrichtung hinein gesteckt, so signalisiert das Einschnappen akustisch und/oder haptisch das ordnungsgemäße Erreichen einer Endstellung sowie eine hergestellte mechanische Verbindung zwischen den beiden Ladeeinrichtungen.
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Sind die beiden Ladeeinrichtungen miteinander mechanisch verbunden worden, so kann allerdings die eine Ladeeinrichtung relativ leicht wieder aus der anderen Ladeeinrichtung herausgezogen werden. Um dies zu verhindern, umfasst die anspruchsgemäße Ladeeinrichtung ein Verriegelungsmittel, das die Einschnappverbindung zu verriegeln vermag. Ist die Einschnappverbindung verriegelt worden, so kann die mechanische Verbindung zwischen den beiden Ladeeinrichtungen nicht mehr durch einfaches Herausziehen der einen Ladeeinrichtung aus der anderen gelöst werden.
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Die Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 kann Teil eines Elektrofahrzeugs sein oder aber Teil einer Ladestation, die den Strom für das Aufladen eines Elektrofahrzeugs zu liefern vermag. Die Ladestation kann Gleichstrom und/oder Wechselstrom und/oder Drehstrom für ein Aufladen der Batterie eines Elektrofahrzeugs liefern. Die Ladeeinrichtung umfasst eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten für ein Verbinden mit elektrischen Kontakten einer damit korrespondierenden Ladeeinrichtung. Wird die anspruchsgemäße Ladeeinrichtung als Teil einer Ladestation mit einer dazu korrespondierenden Ladeeinrichtung eines Elektrofahrzeugs mechanisch und elektrisch verbunden, so kann anschließend die Batterie des Elektrofahrzeugs aufgeladen werden.
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Vorzugsweise umfasst die Ladeeinrichtung einerseits elektrische Kontakte, die dem Aufladen mit Gleichstrom dienen, und andererseits elektrische Kontakte, die dem Aufladen mit Wechselstrom dienen. Darüber hinaus kann die Ladeeinrichtung elektrische Kontakte umfassen, die Steuerungszwecken oder anderen sekundären Zwecken dienen, so zum Beispiel der Zuführung von Strom zu einem elektrischen Antrieb oder einer elektrischen Verriegelungseinrichtung.
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Es stehen dann wenigstens zwei verschiedene Anschlussmöglichkeiten für ein Aufladen mit Strom zur Verfügung. In einer Ausführungsform dient die eine Anschlussmöglichkeit dem Aufladen mit einem Einphasen-Wechselstrom und/oder Drehstrom, also einem Dreiphasen-Wechselstrom, und die andere Anschlussmöglichkeit dem Aufladen mit Gleichstrom. Es kann dann mit konventionellem Haushaltswechselstrom im Privatbereich aufgeladen werden oder aber mit Gleichstrom an dafür eingerichtete Ladestationen. An solchen Ladestationen wird grundsätzlich mit Gleichströmen aufgeladen und zwar insbesondere mit einer Spannung, die zwischen 400 V und 700 V liegen kann, und insbesondere mit Stromstärken, die mehrere 10 A bis mehrere 100 A betragen können. Typischerweise weisen daher die elektrischen Kontakte, die dem Aufladen mit Gleichstrom dienen, einen größeren Durchmesser als die übrigen elektrischen Kontakte der Ladeeinrichtung auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Einschnappverbindungsmittel aus einem flexiblen Element und einem Rastmittel. Das Rastmittel kann als eine herausragende Rastnase oder als eine Rastnut ausgeführt sein, um einen formschlüssigen Eingriff der Einschnappverbindung zu erhalten. Das flexible Element ist beispielsweise in Form eines Arms ausgestaltet, der an einem Ende mit der Ladeeinrichtung verbunden ist und der aus einem elastischen Material besteht. Die Rastnase dient dem Einrasten in eine dafür vorgesehene Ausnehmung der weiteren Ladeeinrichtung. Das Einschnappverbindungsmittel kann auch lediglich eine Ausnehmung sein, in die die an einem flexiblen Element angebrachte Rastnase einer weiteren Ladeeinrichtung einzurasten vermag.
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Das Einrasten des Rastmittels wird vereinfacht, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Rastmittel an einem beweglichen Ende des flexiblen Elements, also beispielsweise an dem beweglichen Ende des vorgenannten Arms angeordnet ist. Das Rastmittel kann auf diese Weise beim Ein- und Ausrasten leicht aus dem Eingriffsbereich ausgelenkt werden.
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Aus fertigungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, wenn das flexible Element aus einem elastischen oder federnden Werkstoff wie elastischem Kunststoff hergestellt wird. Ein Übergangsbereich zum flexiblen Element vorzugsweise ein schmaler gestalteter Bereich zum restlichen flexiblen Element ermöglicht es, dass das Rastmittel aus dem Eingriffsbereich noch leichter ausgelenkt werden kann. Der Übergangsbereich meint den Bereich, der das flexible Element mit der Ladeeinrichtung verbindet.
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Die Verriegelungseinrichtung umfasst erfindungsgemäß ein Verriegelungsmittel, z. B. in Form eines Verriegelungszapfens, und vorzugsweise einen dementsprechenden Aufnahmebereich für das Verriegelungsmittel. Als Aufnahmebereich wird der Bereich, der das Verriegelungsmittel im Verriegelungszustand umschließt, verstanden. Dieser Bereich kann auch durch das Einschnappverbindungsmittel begrenzt sein. Aus diese Weise wird durch das Einführen des Verriegelungsmittels in den Aufnahmebereich die Einschnappverbindung verriegelt, da das flexible Element des Einschnappverbindungsmittels arretiert wird.
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Zunächst wird dazu die erfindungsgemäße Ladeeinrichtung mit einer weiteren entsprechenden Ladeeinrichtung mechanisch verbunden. Durch das mechanische Verbinden der beiden Ladeeinrichtungen können die elektrischen Kontakte entweder teilweise oder aber komplett hergestellt werden. Durch das mechanische Verbinden wird die Einschnappverbindung hergestellt, indem das Rastmittel mittels des flexiblen Elements mit dem entsprechenden zweiten Rastmittel der zusammengeführten Ladeeinrichtung einrastet. Zur Sicherung dieser Einschnappverbindung wird im nächsten Schritt ein Verriegelungsmittel in einen Aufnahmebereich eingeführt. Das Verriegelungsmittel in der Verriegelungsstellung verhindert ein Auslenken des flexiblen Elements und damit auch des Rastmittels. Aufgrund der Sperrwirkung der verriegelten Einschnappverbindung kann die mechanische Verbindung somit nicht mehr gelöst werden.
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Bei der Entriegelung der Verbindung wird zunächst das Verriegelungsmittel aus dem Aufnahmebereich herausgeführt. Anschließend kann die mechanische Verbindung der zusammengeführten Ladeeinrichtungen gelöst werden.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung kann eine sichere Verriegelung der mechanischen Verbindung zwischen den Ladeeinrichtungen hergestellt werden. Es kann eine zuverlässige elektrische Kontaktierung zwischen den Ladeeinrichtungen sichergestellt werden, um somit eine versehentliche oder unbefugte Trennung der Verbindung während des Aufladens oder ein selbstständiges Lösen der Verbindung zu verhindern.
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Für eine weiter verbesserte Verriegelung der Einschnappverbindung wird in einer Ausführungsform der Erfindung das Verriegelungsmittel in der Verriegelungsstellung zumindest teilweise auf der gegenüber dem Einschnappverbindungsmittel liegenden Seite des Verriegelungsmittels abgestützt. Der Aufnahmebereich ist dann so ausgestaltet, dass in der Verriegelungsstellung die Wand gegenüber dem Einschnappverbindungsmittel das Verriegelungsmittel abstützt. Dies ermöglicht es, dass die Kräfte für das Arretieren des flexiblen Elements von der Wand des Aufnahmebereiches aufgenommen werden können. Vorzugsweise erfolgt die Abstützung des Verriegelungsmittels über die gesamte Länge des eingeführten Verriegelungsmittels oder zumindest im Wesentlichen über die gesamte Länge. Der dadurch erreichte große Kontakt zwischen Verriegelungsmittel und Wand des Aufnahmebereiches bewirkt eine gleichmäßige Verteilung der Kräfte.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das flexible Element des Einschnappverbindungsmittels einen Vorsprung auf, der in Richtung des Verriegelungsmittels ragt, wenn die beiden Ladeeinrichtungen mechanisch miteinander verbunden sind. Der Vorsprung ist vorzugsweise annähernd mittig an dem flexiblen Element angeordnet und weist besonders bevorzugt eine als Rampe dienende, schräge Auflagefläche für das Verriegelungsmittel auf. Dies ermöglicht es, dass die Rastnase aufgrund des mittig am flexiblen Element angeordneten Vorsprungs federnd in die Ausnehmung der weiteren Ladeeinrichtung gedrückt werden kann. Die schräge Auflagefläche dient der ordnungsgemäßen Führung des Verriegelungsmittels im Aufnahmebereich.
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Alternativ kann das Verriegelungsmittel den Vorsprung aufweisen, der in den genannten. Weisen aus den genannten Gründen analog ausgestaltet sein kann.
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Um desweiteren ein einfaches Einführen des Verriegelungsmittels in den Aufnahmebereich zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß an der Spitze des Verriegelungsmittel eine Schräge vorgesehen, die in Verriegelungsrichtung insbesondere relativ zum Einschnappverbindungsmittel angeschrägt ist. Dies verhindert ein Klemmen des Verriegelungsmittels beim Einführen in den Aufnahmebereich sowie im Fall des vorgenannten Vorsprungs eine ordnungsgemäße Führung über den Vorsprung hinweg, wenn das Verriegelungsmittel den Vorsprung erreicht. Weiterhin kann erfindungsgemäß die Längsseite des Verriegelungsmittels, die dem Einschnappverbindungsmittel zugewandt ist, keilförmig ausgebildet sein. Dies stellt ebenso ein verbessertes Einführen des Verriegelungsmittels sicher.
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Die Breite der Spitze des Verriegelungsmittels ist in einer Ausführungsform so gewählt, dass die Einschnappverbindung verriegelt ist, sobald die Längsseite des Verriegelungsmittels an den Vorsprung angrenzt. Es liegt dann allerdings eine Spielpassung zwischen dem entsprechenden Bereich der Spitze und der angrenzenden Wandung des Aufnahmebereichs einerseits und dem Vorsprung andererseits vor. Die Spitze kann also aufgrund der Spielpassung etwas in Richtung der genannten Wandung des Aufnahmebereichs und/oder etwas in Richtung Vorsprung gebogen werden. Die Spielpassung trägt dafür Sorge, dass das Verriegelungsmittel weiter in den Aufnahmeraum hinein geschoben werden kann, ohne dass zumindest zunächst Reibungskräfte aufgrund einer Übergangs- oder Presspassung zu überwinden wären. Wird nun das Verriegelungsmittel weiter in den Aufnahmebereich hineingeschoben, so verringert sich das Spiel der Spielpassung aufgrund der Keilform, was die Verriegelung stabilisiert. Vorzugsweise liegt eine Übergangspassung, ganz besonders bevorzugt eine Presspassung anstelle der anfänglichen Spielpassung vor, wenn das Verriegelungsmittel seine Endstellung innerhalb des Aufnahmeraums erreicht hat, um so die Verriegelung weiter verbessert zu stabilisieren.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verriegelungsmittel für das Verriegeln der Einschnappverbindung durch ein Antriebsmittel bewegt. Das Antriebsmittel umfasst vorzugsweise einen elektrischen Antrieb und zwar insbesondere einen Elektromotor. Alternativ oder ergänzend umfasst das Antriebsmittel beispielsweise eine Formgedächtnislegierung, Federn und/oder einen elektromagnetischen Antrieb für die Bereitstellung von Kräften, die dem Bewegen des Verriegelungsmittels dienen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Antriebsmittel einen Schlitten, der über ein Schraubgetriebe bewegt werden kann. Das Schraubgetriebe setzt die Drehbewegung des Elektromotors in eine relative Verschiebebewegung des Schlittens um. Auf diese Weise wird ein exaktes Verschieben des Verriegelungsmittels und damit eine präzise Verriegelung des Einspannverbindungsmittels möglich.
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Vorzugsweise ist weiterhin wenigstens ein Messgrößenaufnehmer vorgesehen, der die Stellung des Verriegelungsmittels, insbesondere die Entriegelungs oder Verriegelungsstellung zu erkennen vermag. Dieser Messgrößenaufnehmer befindet sich bevorzugt an einer Betätigungsfläche des verschiebbaren Schlittens, die den fest angebrachten Messgrößenaufnehmer beim Vorbeifahren auslöst. Hierdurch kann eine Verriegelung bzw. Entriegelung oder aber auch die Bewegungsrichtung des Schlittens erkannt werden. Anschließend kann ein dementsprechendes Signal an weitere Schaltkreise weitergeleitet werden, so dass das Antriebsmittel gestoppt werden kann und/oder eine Signalisierung an den Benutzer erfolgt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden ein oder mehrere elektrische Kontakte für die elektrische Kontaktierung zwischen den Ladeeinrichtungen über ein Antriebsmittel bewegt. Das Bewegen der elektrischen Kontakte kann unabhängig von dem Bewegen des Verriegelungsmittels oder aber gemeinsam erfolgen.
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Die verschiebbaren bzw. bewegbaren elektrischen Kontakte und das Verriegelungsmittel sind in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform an einem gemeinsamen Schlitten angeordnet, so dass eine Verriegelung und eine elektrische Kontaktierung zugleich bewirkt werden kann. Neben einer Reduzierung des Bauraums, kann hierdurch auch die benötigte Kraft für das mechanische Verbinden der Ladeeinheiten verringert werden, da bei der mechanischen Verbindung nicht alle elektrischen Kontakte verbunden werden.
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Zur Sicherung des Verriegelungsmittels gegen unbeabsichtigtes Verschieben ist erfindungsgemäß ein selbsthemmendes Getriebe, vorzugsweise ein Schneckengetriebe, vorgesehen. Dieses selbsthemmende Getriebe kann über ein Schraubgetriebe mit dem Schlitten verbunden sein. Die Selbsthemmung gewährleistet, dass der Schlitten mit dem Verriegelungsmittel nur vom Antrieb insbesondere dem Elektromotor angetrieben werden kann. Das Verriegelungsmittel ist dadurch gegen unbeabsichtigtes Verschieben aufgrund äußerer Krafteinflüsse wie Stöße oder Schläge gesichert.
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Insbesondere bei Verbindungen der Ladeeinrichtungen die hohen Kräften und Belastungen ausgesetzt werden, kann es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft sein, mehrere Einschnappverbindungsmittel durch ein oder mehrere Verriegelungsmittel zu verriegeln. Die Einschnappverbindungsmittel können z. B. auf zwei gegenüberliegenden Seiten eines Aufnahmebereiches angeordnet sein. Dies ermöglicht es, anhand eines Verriegelungsmittels mehrere Einschnappverbindungen zu verriegeln und damit eine größere gesamte Sperrwirkung der verriegelten Einschnappverbindungen zu erreichen. Desweiteren kann die Kraft für die Sperrwirkung der zusammengeführten Ladeeinrichtungen auf mehrere Einschnappverbindungen verteilt werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, mit nur einem elektrischen Antrieb eine mechanische Verbindung zwischen zwei Ladeeinrichtungen sowohl zu verriegeln sowie zu entriegeln als auch elektrische Verbindungen im Anschluss an eine Verriegelung herzustellen sowie mit Hilfe des elektrischen Antriebs hergestellte elektrische Verbindungen wieder zu lösen, ehe mit Hilfe des elektrischen Antriebs entriegelt wird. Der technische Herstellungsaufwand, der benötigte Bauraum der Ladeeinrichtung sowie der Stromverbrauch während des Betriebs werden so gering gehalten.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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In der 1 wird eine Ladeeinrichtung 1 skizziert. Die Ladeeinrichtung 1 umfasst ein Elektrokabel 2. Das Elektrokabel 2 ist mittelbar oder unmittelbar mit der Batterie eines Elektrofahrzeugs verbunden. Alternativ kann das Elektrokabel 2 mittelbar oder unmittelbar mit wenigstens einer Stromquelle einer Ladestation verbunden sein. Im Inneren der Ladeeinrichtung 1 gibt es einen Elektromotor 3. Der Elektromotor 3 ist mit einer Schnecke 4 verbunden. Ein Drehen der Schnecke 4 mittels des Elektromotors 3 bewirkt eine Verschiebung des Schlittens 5. Der Schlitten 5 ist mit dem Verriegelungsmittel verbunden, das in der 1 nicht dargestellt ist. Eine Verschiebung des Schlittens 5 bewirkt entsprechende lineare Bewegungen des damit verbundenen Verriegelungsmittels. Der Elektromotor 3, die Schnecke 4 sowie der Schlitten 5 befinden sich im Inneren eines Gehäuses 6. Das Gehäuse 6 ist mit einem Griff 7 verbunden, um die gezeigte Ladeeinrichtung 1 ergreifen und geeignet mit einer korrespondierenden Ladeeinrichtung einer Ladestation oder eines Elektrofahrzeugs verbinden zu können.
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In der 2 wird im Schnitt eine Ladeeinrichtung 1 gezeigt, die mit der weiteren Ladeeinrichtung 8 verbunden werden soll. Die Ladeeinrichtung 1 umfasst einen Bereich 9 mit fest angebrachten elektrischen Kontakten, die für ein Aufladen mit Wechselstrom sowie für Steuerströme eingerichtet sind. Darüber hinaus gibt es einen Schlitten 5 an dem ein Verriegelungsmittel 11 und verschiebbare elektrische Kontakte 10 für ein Aufladen mit Gleichstrom vorgesehen sind. Mithilfe der Schnecke 4 und dem Elektromotor 3 können das Verriegelungsmittel 11 und die elektrischen Kontakte 10 für Gleichstrom in Richtung weitere Ladeeinrichtung 8 bewegt werden, um dort mit korrespondierenden Gleichstromkontakten verbunden zu werden. Das Verriegelungsmittel 11 sichert zugleich das flexible Element 12 des Einschnappverbindungsmittels.
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Wird die Ladeeinrichtung 1 zunächst mit der Ladeeinrichtung 8 mechanisch verbunden, in dem die Ladeeinrichtung 1 so weit wie möglich auf die Ladeeinrichtung 8 zubewegt wird, so rastest die Rastnase 13 der Ladeeinrichtung 1 in eine entsprechende Rastnut 14 der weiteren Ladeeinrichtung 8 ein. Ist die Rastnase 13 in die Rastnut 14 eingerastet, so liegt die Einschnappverbindung vor. Die Rastnase 13 weist eine solche Kontur auf, dass ein Auseinanderziehen der beiden Ladeeinrichtungen 1 und 8 genügt, um die Einschnappverbindung zu lösen.
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Rastet die Rastnase 13 in die Rastnut 14 ein, so werden gleichzeitig die elektrischen Kontakte für Wechselstrom 9 der Ladeeinrichtung 1 mit der weiteren Ladeeinrichtung 8 verbunden. Im Anschluss an die mechanische Verbindung wird die Einschnappverbindung der Rastnase 13 und Rastnut 14 verriegelt und die elektrischen Gleichstromkontakte 10 verbunden, indem der Schlitten 5, der auf Rollen 16 gelagert wird, in eine Verriegelungsstellung bewegt wird.
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3 verdeutlicht den Aufbau der Verriegelung im Detail im Schnitt. Gezeigt wird die Ladeeinrichtung 1, die mit der weiteren Ladeeinrichtung 8 bereits mechanisch verbunden worden ist. Die weitere Ladeeinrichtung 8 ist mit einem Frontbereich zu diesem Zweck in einen Aufnahmekopf 28 der Ladeeinrichtung 1 hinein gesteckt worden. Elektrische Wechselstromkontakte 9 mit vergleichsweise kleinem Querschnitt, die am Grund des Aufnahmekopfes 28 fest angebracht sind, sind dadurch in Bohrungen 29 der weiteren Ladeeinrichtung 8 hinein gesteckt worden. Die steckerförmigen elektrischen Wechselstromkontakte 9 kontaktieren im Grund der Bohrungen 29 entsprechende elektrische Gegenkontakte. Die elektrischen Wechselstromkontakte 9 sind daher mit den genannten elektrischen Gegenkontakten elektrisch verbunden. Der Aufnahmekopf 28 umschließt seitlich den Frontbereich der weiteren Ladeeinrichtung 8, wodurch die mechanische Verbindung zwischen den beiden Ladeeinrichtungen stabilisiert wird.
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Der Übergangsbereich 19 des flexiblen Elements 12 ist im Vergleich zur übrigen Breite des flexiblen Elements 12 schmal gestaltet. Die schlitzartige Aussparung, die sich dadurch zwischen dem flexiblen Element 12 und dem restlichen Bauteil der Ladeeinrichtung 1 ergibt, ermöglicht, dass das flexible Element 12 aus dem Eingriffsbereich der Rastnase 13 ausgelenkt werden kann. Die Rastnase 13 für den Eingriff in die Rastnut 14 ist an dem beweglichen Ende des flexiblen Elements 12 angeordnet. Die Rastnase 13 weist zwei schräge Flächen relativ zur Bewegungsrichtung auf, so dass sich die Rastnase zu ihrem Ende hin verjüngt. Die Ausnehmung der Rastnut 14 ist dementsprechend trichterförmig ausgestaltet, um einen formschlüssigen Eingriff des Einschnappverbindungsmittels zu erreichen und die Rastnase störungsfrei in die Rastnut mit Hilfe des Verriegelungsmittels 11 hinein drücken zu können. Desweiteren besitzt das flexible Element 12, welches armförmig ausgestaltet ist, einen Vorsprung 17, der im verriegelten Zustand sich in Richtung des Verriegelungsmittels 11 erstreckt. Das Verriegelungsmittel 11 ist an der Spitze angeschrägt und zwar so, dass die dem flexiblen Element 12 zugewandte Seite zurückgenommen ist, um ein leichtes Einführen des Verriegelungsmittels 11 zu ermöglichen. Es gibt also eine Schräge 25 der Spitze des Verriegelungsmittels 11. Wird diese Schräge 25 über den Vorsprung 17 hinweg bewegt, so ist die Einschnappverbindung 13, 14 bereits verriegelt. Das Verriegelungsmittels 11 kann allerding aufgrund einer vorzugsweise zunächst noch vorliegenden Spielpassung gegen den Vorsprung 17 und/oder gegen die darüber bzw. in der 3 oben liegende Wand 26 des Aufnahmeraums 18 bewegt werden. Das Verriegelungsmittel 11 selbst ist so ausgestaltet, dass die Längsseite 20, die dem flexiblen Element 12 zugewandt ist, keilförmig ausgebildet ist. Das Verriegelungsmittel 11 verjüngt sich dadurch in Verriegelungsrichtung. Das Verriegelungsmittel 11 wird in der Verriegelungsstellung durch die Wand 26 des Aufnahmebereiches 18, die sich auf der gegenüberliegenden Seite des flexiblen Elements 12 befindet, abgestützt.
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Das Verriegelungsmittel 11 und der verschiebbare elektrische Kontakt 10 sind an einem gemeinsamen Schlitten 5 angeordnet. Der Schlitten 5 weist weiterhin eine mitfahrende Betätigungsfläche 21 für einen Schalter 15 auf. Die Betätigungsfläche 21 ist über eine Schräge mit einer Stufenfläche 30 verbunden. In einem ersten Schaltzustand kontaktiert der Schalter 15 die Stufenfläche 30, wenn der Schlitten 5 sich in der in der 3 gezeigten Ausgangsstellung befindet. Wird der Schlitten 5 nach rechts bewegt, um zu verriegeln und elektrisch zu verbinden, so stößt der Schalter 15 gegen die als Rampe wirkende Schräge und wird in eine erste Stellung aufgrund der Betätigungsfläche 21 gedrückt. Schließlich erreicht der Schalter 15 das Ende der Betätigungsfläche 21. An dieses Ende kann sich eine weitere Stufenfläche 31 anschließen, die den Schalter 15 erneut eindrückt. Das damit einhergehende Signal signalisiert das Erreichender gewünschten Endstellung und kann für eine Beendung der Stromzufuhr zum Elektromotor 3 genutzt werden, um so den Stromverbrauch zu minimieren.
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Der Schalter 15 kann auf diese Weise das Erreichen von bestimmten Positionen oder die Bewegungsrichtung des Schlittens 5 erkennen. Der Schlitten 5 wird über ein Schraubgetriebe 35, das aus einer Spindel 22 und einem Gegengewinde 23 im Schlitten besteht, verfahren. Am Ende der Spindel 22 ist ein Schneckenrad 24 angeordnet, das zusammen mit der Schnecke 4 ein Schneckengetriebe 34 bildet und über einen Elektromotor 3 angetrieben wird.
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Wird das Verriegelungsmittel 11 vollständig nach rechts in den Aufnahmeraum hinein bewegt, so geht die Spielpassung aufgrund der keilförmig zur Schräge 25 verlaufenden Fläche 20 zunächst in eine Übergangspassung und vorzugsweise schließlich in eine Presspassung über und zwar im Bereich des Vorsprungs 17 und dem gegenüberliegenden Wandbereich der Wand 26. Zugleich wird der elektrische Kontaktstift 10 der Ladeeinrichtung 1 in eine Bohrung 27 der weiteren Ladeeinrichtung 8 hinein bewegt. Am Grund der Bohrung 8 befindet sich ein elektrisch leitfähiger Gegenkontakt. Der elektrische Gegenkontakt ist mit dem elektrischen Kontakt 10 elektrisch verbunden, sobald der elektrische Kontakt 10 hinreichend weit in die Bohrung 8 hinein bewegt worden ist.
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Die Bewegungsmöglichkeiten des Schlittens 5 werden durch zwei Anschläge 32 und 33 begrenzt. Ist der Anschlag 33 erreicht, so befindet sich der Schlitten 5 in der Ausgangsstellung, von der aus der Schlitten für ein Verriegeln und elektrisches Verbinden in Richtung Anschlag 32 bewegt wird. Ist der Anschlag 32 erreicht, so befindet sich der Schlitten 5 in der Endstellung, in der die Einschnappverbindung optimal verriegelt ist und ein elektrischer Kontakt zwischen den Gleichstromkontakten 10 der beiden Ladeeinrichtungen hergestellt worden ist.
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Eine Besonderheit der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Antriebsmittel 3, 34, 35, 5 doppelt genutzt werden und zwar sowohl für ein Verriegeln als auch für ein elektrisches Kontaktieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladeeinrichtung
- 2
- Elektrokabel
- 3
- Elektromotor
- 4
- Schnecke
- 5
- Schlitten
- 6
- Gehäuse
- 7
- Griff
- 8
- weitere Ladeeinrichtung
- 9
- fest angebrachte elektrische Kontakte
- 10
- verschiebbare elektrische Kontakte
- 11
- Verriegelungsmittel
- 12
- flexibles Element
- 13
- Rastnase
- 14
- Rastnut
- 15
- Schalter
- 16
- Rollen
- 17
- Vorsprung
- 18
- Aufnahmebereich des Verriegelungsmittels
- 19
- Übergangsbereich
- 20
- Längsseite des Verriegelungsmittels
- 21
- Betätigungsfläche
- 22
- Spindel
- 23
- Gegengewinde
- 24
- Schneckenrad
- 25
- Schräge der Spitze des Verriegelungsmittels
- 26
- Wand
- 27
- Bohrung
- 28
- Aufnahmekopf
- 29
- Bohrungen
- 30
- Stufenfläche
- 31
- Stufenfläche
- 32
- Anschlag für Schlitten
- 33
- Anschlag für Schlitten
- 34
- Schneckengetriebe
- 35
- Schraubgetriebe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009052366 A1 [0003, 0003]
- DE 4446406 A1 [0005]
- US 5758414 A [0006]
- DE 19642687 A1 [0007]
