DE102011011252A1

DE102011011252A1 - Lastenträgersystem für ein Kraftfahrzeug mit integrierter Energieversorgungseinrichtung

Info

Publication number: DE102011011252A1
Application number: DE102011011252A
Authority: DE
Inventors: Thomas Degenstein; Carsten GLASER; Felice de Rogatis
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-08-16
Also published as: GB2488200A; CN102632843A; GB2488200B; US8827128B2; GB201201208D0; US20120205413A1; CN102632843B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lastenträgersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Tragrahmen (14) zur Aufnahme zumindest eines Objektes (20) und mit einer Energieversorgungseinrichtung (16) zur Versorgung des vom Tragrahmens (14) aufgenommenen Objektes (20) mit elektrischer Energie.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lastenträgersystem, insbesondere zum Ausziehen aus einem Kraftfahrzeugheck, welches zur Aufnahme zumindest eines Objektes, bevorzugt eines oder mehrerer Elektro-Fahrräder oder Elektro-Roller ausgebildet ist.
Hintergrund
Es existieren diverse Lastenträgersysteme für Kraftfahrzeuge, etwa zum Mitführen eines oder mehrerer Fahrräder oder dergleichen Fortbewegungsmittel. So ist beispielsweise aus der DE 10 2007 017 164 A1 bereits ein Lastenträger zum Ausziehen aus einem Fahrzeugheck bekannt, bei dem ein Tragrahmen an mindestens einem mit einer Schwenkachse ausgestatteten und längs verschiebbarem länglichen Element durch den Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs geführt ist oder unter dem Stoßfänger des Kraftfahrzeugs geführt ist.
Solche in der Kraftfahrzeugkarosserie integrierte oder anderweitig, etwa lösbar hieran befestigbare Lastenträger ermöglichen eine besonders einfache Handhabung. Sie können beispielsweise von einer für den Betrachter von außen nicht erkennbaren Ruheposition in eine ausgezogene Gebrauchsstellung überführt werden, in welcher ein oder mehrere Objekte, etwa Fahrräder, am Lastenträger zu Mitnahmezwecken am Kraftfahrzeug befestigt werden können.
Insbesondere im Fahrradsektor gewinnen Elektrofahrräder, welche zumindest einen elektrisch betriebenen Hilfsmotor aufweisen, immer mehr an Bedeutung. Die Reichweite solcher Elektro-(Hilfs)Antriebe ist jedoch durch die Ladekapazität mitzuführender Akkumulatoren begrenzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Lastenträgersystem für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, welches den besonderen Anforderungen für die Mitnahme von Elektrofahrrädern oder Elektrofahrzeugen besser gerecht wird.
Die vorliegende Aufgabe wird mit einem Lastenträgersystem nach Patentanspruch 1, einer Kraftfahrzeugkarosserie gemäß Patentanspruch 12, schließlich mit einem Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 13 gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen Gegenstand abhängiger Patentansprüche sind.
Das vorliegend beanspruchte Lastenträgersystem weist einen Tragrahmen zur Aufnahme zumindest eines Objekts auf. Das Lastenträgersystem ist ferner mit einer Energieversorgungseinrichtung ausgestattet, die die Versorgung eines vom Tragrahmen aufgenommenen, bzw. daran befestigbaren Objektes mit elektrischer Energie ermöglicht und dementsprechend bereitstellt. Auf diese Art und Weise kann ein mittels des Lastenträgersystems am Kraftfahrzeug mitführbares Objekt während des Mitführens am Kraftfahrzeug mit elektrischer Energie versorgt werden. Diese Funktionalität eignet sich insbesondere für Elektrofahrräder, Elektroroller, aber auch für sogenannte Selbstbalance-Roller, welche entsprechend der konkreten Lastenträgerkonfiguration z. B. etwa am Kraftfahrzeugheck eines Kraftfahrzeuges mitgeführt werden können.
Das Lastenträgersystem kann universell zum Beispiel als Dachgepäckträger oder Heckgepäckträger außen an der Fahrzeugkarosserie angeordnet sein. Bevorzugt ist der Tragrahmen des Lastenträgersystems etwa in Fahrzeuglängsrichtung (x) verschiebbar, bzw. ausziehbar an der Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet und dementsprechend zum Ausziehen aus einem Kraftfahrzeugheck ausgebildet.
Der Tragrahmen muss hierbei nicht als geschlossener und strukturversteifter Rahmen ausgebildet sind. Er kann auch lediglich die Funktion eines Traggestells übernehmen und eine dementsprechende geometrische Ausgestaltung, etwa eine U-förmige Gestalt aufweisen.
Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung weist die Energieversorgungseinrichtung eine Ladeeinheit auf, die zum Aufladen wenigstens eines Akkumulators des mitführbaren Objektes ausgebildet ist. Mittels der dem Lastenträgersystem zugeordneten Energieversorgungseinrichtung können zum Beispiel Akkumulatoren, kurz Akkus, eines Elektrofahrrades oder dergleichen mitführbarer Elektrofahrzeuge während ihrer Mitnahme am Kraftfahrzeug aufgeladen werden. Die Energieversorgungseinrichtung wird hierbei vom Bordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist.
Von Vorteil weist der Tragrahmendes Lastenträgersystems nach einer Weiterbildung zumindest eine Steckverbindung zur elektrischen Kopplung des mitführbaren Objektes mit der Energieversorgungseinrichtung auf. Wenn zum Beispiel das mitführbare Objekt, etwa ein Elektrofahrrad, am Tragrahmen montiert bzw. am Lastenträgersystem fixiert ist, kann es zum Beispiel über ein Ladekabel mit der am Tragrahmen bereitgestellten Steckverbindung verbunden werden.
In Weiterbildung hiervon ist die Steckverbindung an einem, sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Querträger des Tragrahmens angeordnet. Es ist hierbei insbesondere denkbar, dass die Steckverbindung bzw. eine Ladebuchse zum Beispiel seitlich eines Nummernschilds oder Nummernschildträgers angeordnet ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Energieversorgungseinrichtung an einer ohnehin am Kraftfahrzeug vorhandenen Stromversorgung, so etwa an einer Rückleuchteneinheit des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Die Energieversorgungseinrichtung, insbesondere die Ladeeinheit, kann zum Beispiel von einem zur Rückleuchteneinheit führenden Kabelstrang gespeist werden. Der Mehr-Verkabelungsaufwand zur Implementierung der Ladeeinheit am Lastenträgersystem kann somit auf ein Minimum reduziert werden.
Auch kann nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen werden, eine elektrische Kopplung des Tragrahmens und dem daran zu befestigenden Objekt in eine mechanische Arretiereinrichtung zu integrieren, mittels derer das Objekt, bevorzugt ein Elektrofahrrad am Tragrahmen fixierbar ist. Auf diese Art und Weise kann bereits mit einer mechanischen Fixierung des Objektes am Tragrahmen oder an daran vorgesehenen Arretier- und Befestigungseinrichtungen auch gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen der tragrahmenseitigen Energieversorgungseinrichtung und dem objektseitigen Akkumulator geschaffen werden.
Neben einer Verkabelung von tragrahmenseitiger Energieversorgungseinrichtung und dem mitzuführenden Objekt ist ergänzend oder alternativ denkbar, den Tragrahmen mit zumindest einem, auf elektrischer Induktion basierenden elektrischen Kopplungsmittel zu versehen, um ggf. auch ohne direkte elektrische Kontaktierung von objektseitigem Akkumulator und lastenträgersystemseitiger Energieversorgungseinrichtung auf induktivem Wege elektrische Energie an das Objekt zu übertragen. Der Tragrahmen bzw. daran angeordnete Arretiermittel sowie das am Tragrahmen zu befestigende Objekt sind hierbei mit einander korrespondierenden induktiven Kopplungsmitteln zu versehen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass das Lastenträgersystem eine Steuereinrichtung aufweist bzw. mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist, welche die Energieversorgung des Objektes in Abhängigkeit des Bewegungszustands des Kraftfahrzeugs regelt. Die Steuereinrichtung ist zum Beispiel dazu ausgelegt, das am Lastenträgersystem befestigte und mitgeführte Objekt nur dann mit elektrischer Energie zu versorgen, wenn zum Beispiel das Kraftfahrzeug über überschüssige elektrische Energie verfügt.
So kann zum Beispiel vorgesehen werden, einen mitgeführten Fahrradakkumulator nur bei Teillast und/oder bei einem Bremsvorgang des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie zu speisen. Bevorzugt ist ein Laden des Fahrradakkus bei einem Rekuperationsvorgang, nämlich bei einer durch das Abbremsen des Fahrzeugs bedingten Energierückführung vorgesehen.
Es ist ferner nach einer Weiterbildung denkbar, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Energieversorgung des Objektes nach unterschiedlichen, jeweiligen Nutzervorgaben entsprechenden Prioritäten zu steuern. Beispielsweise kann der Anwender angeben, dass ein mitgeführter Fahrradakkumulator möglichst effizient und energiesparend geladen wird. In diesem Fall kann das Laden des Fahrradakkumulators zum Beispiel ausschließlich in Betriebssituationen des Kraftfahrzeugs erfolgen, in denen ein Laden des Akkus nicht oder nur kaum zu Lasten des Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs erfolgt.
Je nach Anwendervorgabe kann aber auch vorgesehen werden, das am Lastenträgersystem befestigte Objekt mit höchster Priorität mit elektrischer Energie zu versorgen. Je nach Konzeptionierung und Dimensionierung einer Starterbatterie für einen Verbrennungsmotor wäre sogar denkbar, einen am Lastenträgersystem mitgeführten Akkumulator sogar im Stillstand des Verbrennungsmotors, zumindest zeitweise und ausschließlich über die Starterbatterie des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Hierbei stellt jedoch die Steuereinrichtung sicher, dass eine Starterbatterie nicht in einen für das Starten des Verbrennungsmotors kritischen Ladezustand gerät.
Die Steuereinrichtung kann in die Ladeeinheit der Energieversorgungseinrichtung oder in die Bordelektronik des Kraftfahrzeuges integriert sein. Die Ladeeinheit selbst ist bevorzugt am Tragrahmen des Lastenträgersystems angeordnet und kann je nach Ladeanforderung des Akkumulators des Objektes und der zur Verfügung stehenden Bordspannung einen geeigneten Transformator aufweisen, um zum Beispiel die vorhandene Bordspannung von 24 Volt oder 36 Volt auf ein zum Laden des Akkumulators erforderliches Spannungsniveau anzupassen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Lastenträgersystems ist dessen Tragrahmen entlang der Fahrzeuglängsrichtung (x) zwischen einer Ruheposition und einer zur Aufnahme des Objekts geeigneten Gebrauchsstellung verschiebbar an der Karosserie des Kraftfahrzeug angeordnet und ist ferner in der Gebrauchsstellung arretierbar.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der Tragrahmen durch einen Stoßfänger der Kraftfahrzeugkarosserie hindurchführbar ist und insbesondere mit Erreichen seiner Ruheposition flächenbündig in die Außenkontur der Kraftfahrzeugkarosserie integriert ist.
Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt ist hierbei ferner eine Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen, die mit einem zuvor beschriebenen Lastenträgersystem ausgestattet ist.
Des Weiteren ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, welches ein zuvor beschriebenes Lastenträgersystem mit integrierter Energieversorgungseinrichtung, etwa zum Aufladen eines Akkumulators eines mitgeführten Elektrofahrzeuges aufweist.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten werden in der nachfolgenden Beschreibung und von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeughecks mit einem daran vorgesehenen, in seine Gebrauchsstellung ausgezogenen Lastenträgersystem,
2 eine isolierte perspektivische Darstellung des Lastenträgersystems in Grundstellung,
3 das Lastenträgersystem gemäß 2 in Gebrauchsstellung und
4 eine isolierte Darstellung der Energieversorgungseinrichtung des gezeigten Lastenträgersystems.
Detaillierte Beschreibung
In 1 ist ein mit einem Lastenträgersystem 10 ausgestattetes Fahrzeugheck 12 in einer Seitenansicht gezeigt. Das Lastenträgersystem 10, welches in 2 in einer Grundstellung 42 und in 3 in einer Gebrauchsstellung 44 dargestellt ist, weist einen Tragrahmen 14 auf, der durch einen in 1 schematisch dargestellten Heck-Stoßfänger 46 hindurch in Fahrzeuglängsrichtung (x) verschiebbar, etwa an karosserieseitigen Trägerschienen 52 gelagert ist.
Der Tragrahmen 14 weist zwei an den karosserieseitigen Trägerschienen 52 verschiebbar gelagerte Längsträger 54 sowie einen die heckseitigen Enden der Längsträger 54 verbindenden Querträger 56 auf. Der Querträger 56 fungiert hierbei ferner als Träger für ein Nummernschild 50.
An dem Tragrahmen 14 sind diverse Arretiermittel, wie zum Beispiel ein aufrecht ausgebildeter Ständer 36 oder seitlich ausklappbare Ständerprofile 58 vorgesehen, mittels derer zum Beispiel ein in 3 schematisch dargestelltes Fahrrad 20 am Tragrahmen 14 befestigt werden kann. Insbesondere können Teile des Fahrradrahmens mittels einer am Ständer 36 vorgesehenen Befestigungsschelle 60 und/oder mit einer Querverstrebung 62 arretiert werden.
Der Tragrahmen 14 ist ferner mit einer in 4 isoliert dargestellten Energieversorgungseinrichtung 16 versehen, die neben diversen elektrischen Leitungen eine Ladeeinheit 18 aufweist. Die Ladeeinheit 18 wird hierbei von einer Zuleitung 30 mit elektrischer Energie versorgt, die zugleich auch eine Energieversorgung für die beiden Rückleuchtenmodule 32 des Kraftfahrzeugs bereitstellt. Die Ladeeinheit 18 kann somit elektrische Energie von einem Rückleuchten-Kabelsatz 30 abzweigen.
In den 2 und 4 ist ferner eine Steuereinrichtung 40 angedeutet, die, wie dargestellt, entweder in die Ladeeinheit 18 oder andernfalls in die Bordelektronik des Fahrzeugs integriert sein kann. In 4 ist ferner ein von der Ladeeinheit 18 abgehendes Ladekabel 48 gezeigt, welches zum Beispiel eine oder mehrere der in 3 exemplarisch dargestellten Ladebuchsen 28, 34 mit einem zum Aufladen des Fahrradakkus 22 geeigneten Ladestrom versorgen kann.
Es ist aber auch denkbar, anstelle des Ladekabels 48 direkt an der Ladeeinrichtung 18 eine Ladebuchse 24 vorzusehen, in welche ein mit einem Fahrradakku 22 zu verbindendes Ladekabel bei Bedarf eingesteckt werden kann.
Neben einer direkten elektrischen Verbindung des Fahrradakkumulators 22 mit der Energieversorgungseinrichtung 16, insbesondere mit ihrer Ladeeinheit 18 kann aber auch eine induktive Kopplung der Energieversorgungseinrichtung 16 mit dem Fahrradakkumulator 22 erfolgen. In diesem Fall speist das in 4 gezeigte Ladekabel 48 zum Beispiel ein am Ständer 36 angeordnetes induktives Lademodul 38.
Indem am Lastenträgersystem 10 mehrere Anschlussbuchsen 24, 28, 34 oder auch mehrere induktive Kopplungsmodule 38 angeordnet sein können, ist es grundsätzlich möglich, nicht nur ein einziges, sondern auch mehrere Fahrräder 20 oder Elektroroller, sowie mehrere Akkumulatoren 22 gleichzeitig zu laden. Die Anordnung und Konfiguration einzelner Ladebuchsen 24, 28, 34 kann dabei auf die Konfiguration des jeweiligen Objektes 20 angepasst sein.
Beispielsweise eignet sich eine in Nummernschildnähe am Querträger 56 angeordnete Ladebuchse 28 besonders gut zum Aufladen eines an einem in Fahrtrichtung hinten liegenden Stellplatz arretierten Fahrrades 20, während die in einer Befestigungsschelle 60 integrierte Ladebuchse 34 oder aber auch eine in die Ladeeinheit 18 integrierte Ladebuchse 24 zum Aufladen eines an der vorderen Abstellstellposition angeordneten Fahrrades 20 dienen kann.
Insbesondere kann bei entsprechender Ausstattung des Fahrrades 20 bereits mit einer mechanischen Arretierung des Fahrrades an der Befestigungsschelle 60 zugleich eine elektrische Kontaktierung mit dem Fahrradakkumulator 22 über die Ladebuchse 34 erfolgen, sodass der Anwender keine gesonderte elektrische Verbindung von Akkumulator und lastenträgerseitiger Energieversorgungseinrichtung 16 herstellen muss.
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Erfindung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Patentansprüche definierten Schutzbereich oder dessen äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

10: Lastenträgersystem
12: Fahrzeugheck
14: Tragrahmen
16: Energieversorgungseinrichtung
18: Ladeeinheit
20: Fahrrad
22: Fahrrad-Akkumulator
24: Ladebuchse
28: Ladebuchse
30: Stromversorgung
32: Rückleuchteneinheit
34: Ladebuchse
36: Ständer
38: Induktives Kopplungsmodul
40: Steuereinrichtung
42: Ruheposition
44: Gebrauchsstellung
46: Stoßfänger
48: Ladekabel
50: Nummernschild
52: Trägerschiene
54: Längsträger
56: Querträger
58: Ständerprofil
60: Befestigungsschelle
62: Befestigungsstrebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007017164 A1 [0002]

Claims

Lastenträgersystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Tragrahmen (14) zur Aufnahme zumindest eines Objektes (20) und mit einer Energieversorgungseinrichtung (16) zur Versorgung des vom Tragrahmen (14) aufgenommenen Objektes (20) mit elektrischer Energie.
Lastenträgersystem nach Anspruch 1, wobei die Energieversorgungseinrichtung (16) eine Ladeeinheit (18) aufweist, die zum Aufladen wenigstens eines Akkumulators (22) des Objektes (20) ausgebildet ist.
Lastenträgersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei am Tragrahmen (14) zumindest eine Steckverbindung (24, 28, 24) zur elektrischen Kopplung des Objektes (20) mit der Energieversorgungseinrichtung (16) vorgesehen ist.
Lastenträgersystem nach Anspruch 3, wobei die Steckverbindung (28) an einem sich im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung erstreckenden Querträger (56) des Tragrahmens (14) angeordnet ist.
Lastenträgersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Energieversorgungseinrichtung (16) an eine vorhandene Stromversorgung (30) einer Rückleuchteneinheit (32) des Fahrzeugs angeschlossen ist.
Lastenträgersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine elektrische Kopplung (34) von Tragrahmen (14) und Objekt (20) in einer mechanischen Arretiereinrichtung (60) integriert ist, mittels welcher das Objekt (20) am Tragrahmen (14) fixierbar ist.
Lastenträgersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Tragrahmen (14) zumindest ein auf elektrischer Induktion basierendes elektrisches Kopplungsmittel (38) zur Versorgung des Objektes (20) mit elektrischer Energie aufweist.
Lastenträgersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einer Steuereinrichtung (40), welche die Energieversorgung des Objektes (20) in Abhängigkeit des Bewegungszustandes des Kraftfahrzeugs regelt.
Lastenträgersystem nach einem der vorhergehenden Anspruch 8, wobei die Steuereinrichtung (40) dazu ausgebildet die Energieversorgung (16) mit unterschiedlichen, einer jeweiligen Nutzervorgabe entsprechenden Prioritäten zu steuern.
Lastenträgersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Tragrahmen (14) entlang der Fahrzeuglängsrichtung (x) zwischen einer Ruheposition (42) und einer ausgezogen Gebrauchsstellung (44) verschiebbar ist.
Lastenträgersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Tragrahmen (14) durch einen Stoßfänger (46) der Kraftfahrzeugkarosserie hindurchführbar ist.
Kraftfahrzeugkarosserie mit einem Lastenträgersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug mit einem Lastenträgersystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11.