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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kabelspeicher für ein elektrisches Ladekabel eines Akkumulators eines Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeug, insbesondere ein Elektroauto, mit einem solchen Kabelspeicher.
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Ein Elektrofahrzeug sowie ein Kabelspeicher für ein elektrisches Ladekabel eines Akkumulators eines Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeugs, insbesondere eines Elektroautos, der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der
WO 2012/031 617 A1 bekannt. Eine drehbare Trommel, auf deren Umfangsfläche das Ladekabel aufspulbar ist, weist auf der Umfangsfläche ein rillenartiges, in Form einer Schraubenlinie verlaufendes Führungsprofil auf, welches das Ladekabel aufnimmt. Die Trommel ist in einem Schutzrohr untergebracht. Das Schutzrohr weist einen Längsschlitz zur Durchführung des Ladekabels auf. Zur verbesserten Führung des Ladekabels beim Auf- und Abwickeln ist ein das Schutzrohr umgebendes und längs der Trommel verschiebbares Hülsenteil vorgesehen, das eine Durchgangsöffnung für das Ladekabel aufweist. Zur axialen Verschiebung des Hülsenteils relativ zur Trommel ist eine Kulissensteuerung vorgesehen, bei der eine auf das Führungsprofil der Trommel aufschraubbare Mutter das Hülsenteil über einen durch den Längsschlitz des Schutzrohres geführten Kulissenstein bei einer Drehung der Trommel verschiebt.
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Des Weiteren ist in der
DE 10 2009 046 327 A1 eine Vorrichtung zur elektrischen Verbindung eines Elektrofahrzeugs mit einer Stromzapfstelle offenbart, die ebenfalls eine an einer feststehenden Fahrzeugstruktur drehbar gelagerte Kabeltrommel vorsieht. Zur geordneten Führung des Ladekabels beim Auf- und Abwickeln auf bzw. von der Trommel weist die Vorrichtung einen in Richtung der Trommelachse auf einer rotierend angetriebenen Führungswelle beweglich gelagerten Oszillator auf, der das Ladekabel in einer Durchgangsöffnung aufnimmt. Der Oszillator kann zusätzlich durch eine Kulissensteuerung auf der Führungswelle zwangsgeführt sein.
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Aus der
DE 10 2010 061 892 A1 ist weiters eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug mit einem Ladekabel und einer drehbar gelagerten Kabeltrommel bekannt. Für ein geordnetes Auf- und Abwickeln auf bzw. von der Kabeltrommel wird das Ladekabel zweidimensional auf die Kabeltrommel aufgewickelt. Um dies besonders zuverlässig zu erreichen, weist die Trommel zwei seitliche Begrenzungen für das aufgewickelte Ladekabel auf, wobei der Abstand zwischen den beiden seitlichen Begrenzungen kleiner ist als der doppelte Durchmesser des Ladekabels.
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Die
US 5 299 670 A offenbart einen Telefonkabelaufroller, der eine zylindrische, hohle Kabeltrommel mit einem auf dessen Umfangsfläche aufgebrachten, schraubenförmig verlaufenden Kanal umfasst, in den das Telefonkabel aufnehmbar ist. Der Aufroller umfasst ferner eine auf einer Schiene geführte Kabelführung. Die Kabelführung weist einen Vorsprung auf, der mit dem schraubenförmigen Kanal der Kabeltrommel derart zusammenwirkt, dass die Kabelführung bei einer Drehung der Kabeltrommel in axialer Richtung der Kabeltrommel auf der Schiene bewegt wird, um so das Telefonkabel geordnet in den schraubenförmigen Kanal einzulegen. Ferner weist der Aufroller eine innerhalb der hohlen Kabeltrommel angebrachte Drehfeder zum Aufwickeln des Telefonkabels auf die Kabeltrommel auf.
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Aus der
DE 295 19 809 U1 ist ein Seilspeicher mit einer längsbeweglichen, drehbaren Seiltrommel bekannt. Auf der Umfangsfläche der Seiltrommel ist das Seil aufspulbar, wobei die Seiltrommel drehbar auf einer drehfesten Gewindehülse gelagert ist. Die Gewindehülse weist ein Außengewinde auf und die Seiltrommel ein mit dem Außengewinde in Eingriff stehendes Innengewinde. Ferner weist die Seiltrommel an ihren axialen Enden Trommelendscheiben auf, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Seiltrommel.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, wenigstens eine zum bekannten Stand der Technik alternative Ausgestaltung eines Kabelspeicher für ein elektrisches Ladekabel eines Akkumulators eines Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeugs sowie ein Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeug, insbesondere ein Elektroauto, mit einem solchen Kabelspeicher anzugeben, die in einfacher und komfortabler Weise insbesondere ein geordnetes Auf- und Abwickeln des Ladekabels bei einer hohen Lebensdauer des Kabels und des Kabelspeichers ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Kabelspeicher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß weist ein Kabelspeicher für ein elektrisches Ladekabel eines Akkumulators eines Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeugs, insbesondere eines Elektroautos, eine drehbare Trommel auf, auf deren Umfangsfläche das Ladekabel aufspulbar ist. Ferner ist die Trommel drehbar auf einer drehfesten Welle gelagert, wobei die Welle ein Außengewinde aufweist und die Trommel ein mit dem Außengewinde in Eingriff stehendes Innengewinde aufweist. Mit anderen Worten führt somit eine Drehbewegung der Trommel ebenso zu einer axialen Verschiebebewegung der Trommel gegenüber der Welle. Auf diese Weise kann auf eine bewegliche Kabelführung zum geordneten Auf- bzw. Abspulen des Ladekabels auf bzw. von der Trommel, wie sie zum Beispiel aus dem eingangs erwähnten Stand der Technik bekannt ist, verzichtet werden, wodurch sich der Aufbau des Kabelspeichers insgesamt vereinfacht. Das geordnete Auf- und Abspulen des Ladekabels auf bzw. von der Trommel wird alleine durch die axiale Verschiebebewegung der Trommel gegenüber der drehfesten Welle realisiert.
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Gemäß der Erfindung weist die Trommel ferner axiale Enden auf, an denen jeweils eine Trommelendscheibe angeordnet ist, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Trommel. Die Trommelendscheiben legen den axialen Abschnitt der Trommel fest, in welchem das Ladekabel aufgespult werden kann (Aufspulabschnitt) und verhindern somit ein Aufspulen des Ladekabels außerhalb dieses Abschnitts.
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Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die Trommelendscheiben relativ zu der Welle axial verschiebbar und drehfest gelagert sind, wobei die Trommelendscheiben mit den jeweiligen axialen Enden der Trommel drehbar verbunden sind. So verschiebt sich der gesamte, durch die Trommelendscheiben festgelegte axiale Aufspulabschnitt der Trommel beim Auf- bzw. Abspulen des Ladekabels in axiale Richtung der Welle, wobei sich die Trommelendscheiben jedoch bei der axialen Verschiebebewegung der Trommel relativ zur Welle nicht drehen. Die bezüglich der Welle drehfeste Anordnung der Trommelendscheiben erlaubt es, die Trommelendscheiben neben der Festlegung des Aufspulabschnitts mit weiteren Funktionen zu versehen.
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So ist beispielsweise gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wenigstens ein Zugfederelement vorgesehen, dessen Kraftwirkrichtung im Wesentlichen parallel zur Achse der Welle verläuft und welches auf eine Stirnseite der Trommelendscheibe einwirkt. Insbesondere wirkt das Zugfederelement bevorzugt derart auf die Stirnseite der Trommelendscheibe ein, dass es beim Abspulen des Ladekabels von der Trommel und somit bei der entsprechenden axialen Verschiebebewegung der Trommelendscheiben auseinander gezogen wird und sich spannt. Auf diese Weise wird der Aufspulvorgang des Ladekabels auf die Trommel unterstützt, da das Zugfederelement die Trommel in Richtung der dem Aufspulen entsprechenden axialen Verschieberichtung der Trommel zieht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Trommelendscheiben jeweils eine sich von ihren Umfangsflächen radial nach innen erstreckende Ausnehmung auf, in die eine parallel zur Achse der Welle verlaufende zweite, ortsfeste Welle eingreift, die eine relativ zur Welle drehfeste Lagerung der Trommelendscheiben bewirkt.
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Zur Unterstützung eines geordneten Auf- und Abspulens des Ladekabels auf bzw. von der Trommel ist entsprechend einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auf der Umfangsfläche der Trommel ein rillenartiges Führungsprofil zur Aufnahme des Ladekabels ausgebildet. Das Führungsprofil verläuft hierbei schraubenlinienförmig außen um die Trommel herum.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die radiale Tiefe der Ausnehmung derart bemessen, dass der kürzeste Abstand zwischen der Umfangsfläche der zweiten Welle und der Umfangsfläche des in das Führungsprofil aufgenommenen Ladekabels kleiner als der Durchmesser des Ladekabels ist. Dies verhindert, dass das auf die Trommel aufgewickelte Ladekabel zum Beispiel aus einer Führungsrille in eine benachbarte Führungsrille verrutschen kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Trommel in einem Gehäuse angeordnet ist, welches das Ladekabel in seinem auf die Trommel gewickelten Zustand umgibt, wobei das Gehäuse eine Durchgangsöffnung für den Kabelauszug aufweist. Somit ist das Ladekabel vor Verschmutzungen geschützt. An der Durchgangsöffnung im Gehäuse können drehbare Rollen vorgesehen sein, die ein leichtes Herausziehen des Ladekabels aus dem Gehäuse ermöglichen und hierbei ebenso Beschädigungen des Ladekabels zum Beispiel durch die Kanten der Durchgangsöffnung verhindern. Ferner können im Randbereich der Durchgangsöffnung ebenfalls Bürsten- oder Abstreifelemente vorgesehen sein, die dazu dienen, Schmutzpartikel vom Ladekabel zu entfernen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Schaltmechanismus vor, der eine elektrische Verbindung zwischen dem Ladekabel und dem Akkumulator herstellt, sobald das Ladekabel vollständig von der Trommel abgewickelt ist und die elektrische Verbindung ansonsten trennt. Auf diese Weise wird verhindert, dass während des Ladevorgangs ein Teil des noch auf der Trommel aufgespulten Ladekabels eine elektrische Spule bildet. Ein derartiger Schaltmechanismus kann beispielsweise durch eine der beiden Trommelendscheiben realisiert sein, indem diese bei Erreichen ihrer axialen Endposition, in welcher das gesamte Ladekabel von der Trommel abgespult ist, den elektrischen Kontakt zwischen dem Ladekabel und dem zu ladenden Akkumulator herstellt.
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Ein erfindungsgemäßes Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeug, insbesondere ein Elektroauto, ist durch das Vorhandensein eines erfindungsgemäßen Kabelspeichers gekennzeichnet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, das im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kabelspeichers,
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2 eine Rückansicht des in 1 dargestellten Kabelspeichers,
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3 eine Unteransicht des in 1 dargestellten Kabelspeichers in einer ersten Betriebsstellung,
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4 eine Unteransicht des in 3 dargestellten Kabelspeichers in einer zweiten Betriebsstellung,
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5 eine Seitenquerschnittsansicht des in 1 dargestellten Kabelspeichers,
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6 eine Ansicht eines Details des in 1 dargestellten Kabelspeichers,
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7 eine Ansicht eines weiteren Details des in 1 dargestellten Kabelspeichers und
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8 eine Ansicht eines noch weiteren Details des in 1 dargestellten Kabelspeichers.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 stellt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kabelspeichers 20 dar. Der Kabelspeicher 20 umfasst eine drehbare Trommel 21, auf die ein elektrisches Ladekabel 22 eines in 1 nicht dargestellten Akkumulators eines ebenfalls nicht dargestellten Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeugs, insbesondere eines Elektroautos, aufspulbar ist. Die Trommel 21 ist drehbar auf einer drehfesten Welle 23 gelagert. Die Welle 23 weist ein in 1 nicht dargestelltes Außengewinde auf, das mit einem ebenfalls in 1 nicht zu erkennenden Innengewinde der Trommel 21 in Eingriff steht.
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Wie 1 zu entnehmen ist, weist die Trommel 21 axiale Enden auf, an denen eine erste Trommelendscheibe 24 und eine zweite Trommelendscheibe 25 angeordnet ist.
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Der Durchmesser der Trommelendscheiben 24, 25 ist größer als der Durchmesser der Trommel 21. Auf diese Weise legen die Trommelendscheiben 24, 25 einen axialen Abschnitt der Trommel 21 fest, in dem das Ladekabel 22 auf die Trommel 21 aufgespult werden kann.
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Ferner ist die Trommel 21 in einem Gehäuse 26 angeordnet, welches das Ladekabel 22 in seinem auf die Trommel 21 gewickelten Zustand umgibt.
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Die Trommelendscheiben 24, 25 sind relativ zu der Welle 23 axial verschiebbar und drehfest gelagert, wobei die Trommelendscheiben 24, 25 mit den jeweiligen axialen Enden der Trommel 21 drehbar verbunden sind. Wie 1 entnommen werden kann, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Kabelspeichers 20 die drehfeste Lagerung der Trommelendscheiben 24, 25 relativ zur Welle 23 realisiert, indem die Trommelendscheiben 24, 25 von einer parallel zur Welle 23 verlaufenden zweiten, ortsfesten Welle 27 in tangentialer Richtung gehalten und in axialer Richtung geführt werden. Hierzu ist die zweite Welle 27 einerseits an dem Gehäuse 26 gehalten und greift andererseits in entsprechende Ausnehmungen 28 der Trommelendscheiben 24, 25 ein, die sich von den jeweiligen Umfangsflächen der Trommelendscheiben 24, 25 radial nach innen erstrecken.
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Bei dem in 1 dargestellten Zustand des Kabelspeichers 20 ist das Ladekabel 22 vollständig auf die Trommel 21 aufgespult. In diesem Zustand liegt die erste Trommelendscheibe 24 gegen einen scheibenförmigen Anschlag 29 an, der fest mit der Welle 23 verbunden ist. Dieser Anschlag 29 legt die axiale Position der Trommel 21 bei vollständig aufgespultem Ladekabel 22 auf der Welle 23 fest.
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Des Weiteren ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zu erkennen, dass ein Zugfederelement 30, dessen Kraftwirkrichtung im Wesentlichen parallel zur Achse der Welle 23 verläuft, auf eine Stirnseite der Trommelendscheibe 24 einwirkt. Insbesondere ist das Zugfederelement 30 hierzu zwischen einer Wand des Gehäuses 26 und der Stirnseite der Trommelendscheibe 24 angeordnet und mit diesen endseitig verbunden.
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Ferner ist in 1 zu erkennen, dass stiftförmige Halteelemente 31 an den Stirnflächen der Welle 23 ausgebildet sind, die in entsprechende stiftförmige Ausnehmungen des Gehäuses 26 eingreifen. Die Halteelemente 31 dienen dazu, ein Drehen der Welle 23 in dem Gehäuse 26 zu verhindern.
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2 stellt eine Rückansicht des in 1 dargestellten Kabelspeichers 20 ohne Gehäuse 26 dar. In 2 ist das Ladekabel 22 ebenfalls nicht dargestellt, so dass ein auf der Trommel 21 ausgebildetes rillenförmiges Führungsprofil 32 zu erkennen ist, welches schraubenlinienförmig außen um die Trommel 21 verläuft. Die Breite des Führungsprofils 32 ist an den Durchmesser des Ladekabels 22 derart angepasst, dass das Ladekabel 22 genau von der Führungsrille aufgenommen wird.
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3 stellt eine Unteransicht des in 1 dargestellten Kabelspeichers 20 in einer ersten Betriebsstellung dar. In dieser ersten Betriebsstellung ist das Ladekabel vollständig auf die Trommel 21 aufgespult und die Trommelendscheibe 24 liegt an dem Anschlag 29 der Welle 23 an. Die Zugfederelemente 30 befinden sich in einem nahezu entspannten Zustand. Wie in 3 dargestellt ist, ist das Ladekabel 22 aus dem Gehäuse 26 durch eine Durchgangsöffnung 33 für den Kabelauszug geführt.
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In 4 ist der in 3 dargestellte Kabelspeicher 20 in einer zweiten Betriebsstellung dargestellt, in welcher das Ladekabel 22 vollständig von der Trommel 21 abgespult ist. Die Trommelendscheibe 25 liegt in dem dargestellten Zustand an der Innenwand des Gehäuses 26 an. Bevorzugt wird die Trommel 21 in diesem Zustand mittels eines nicht dargestellten Arretiermechanismus arretiert. Dieser kann zum Beispiel durch ein erneutes Ziehen am Ladekabel 22 wieder gelöst werden, so dass das Ladekabel 22 wieder auf die Trommel 21 aufgespult werden kann.
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Ebenfalls stellt die Trommelendscheibe 25 bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Kabelspeichers 20 mittels eines nicht gezeigten Schaltmechanismus eine elektrische Verbindung zwischen dem Ladekabel 22 und dem ebenfalls nicht dargestellten Akkumulator des Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeugs her, sobald das Ladekabel 22 vollständig von der Trommel 21 abgespult ist. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Annäherung der zweiten Trommelendscheibe 25 an die Innenwand des Gehäuses 26 genutzt werden. Sobald sich die Trommelendscheibe 25 beim Aufspulen des Ladekabels 22 erneut von der Innenwand des Gehäuses 26 entfernt, wird die elektrische Verbindung durch den Schaltmechanismus wieder getrennt.
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Zur Erleichterung des Aufspulens des Ladekabels 22 auf die Trommel 21 dienen die beiden Zugfederelemente 30, die in dem in 4 dargestellten Zustand maximal gespannt sind und die Trommelendscheibe 24, die Trommel 21 sowie die Trommelendscheibe 25 in Richtung des Anschlags 29 ziehen.
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In 5 ist der in 1 dargestellte Kabelspeicher 20 in einer Seitenquerschnittsansicht dargestellt. Wie der 5 zu entnehmen ist, sind in den Randbereichen der Durchgangsöffnung 33 drehbare Rollen 34 vorgesehen, die ein leichtes Herausziehen des Ladekabels 22 aus dem Gehäuse 26 ermöglichen und ebenso Beschädigungen des Ladekabels 22 zum Beispiel durch die Kanten der Durchgangsöffnung 33 verhindern.
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Eine vergrößerte Ansicht der in der Durchgangsöffnung 33 des Gehäuses 26 angebrachten drehbaren Rollen 34 zur Durchführung des Ladekabels 22 ist in 6 dargestellt. Wie zu erkennen ist, ist jeder Kante der Durchgangsöffnung 33 jeweils eine drehbare Rolle 34 zugeordnet.
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7 stellt eine Detailansicht lediglich der Welle 23 dar. Deutlich ist der mit der Welle 23 fest verbundene Anschlag 29 zu erkennen.
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In 8 sind die beiden Trommelendscheiben 24 und 25 ausführlicher dargestellt. Deutlich sind die Ausnehmungen 28 zu erkennen, die sich von der Umfangsfläche jeder Trommelendscheibe 24, 25 radial nach innen zur Aufnahme der in 1 dargestellten zweiten Welle 27 erstrecken. Ebenfalls sind auf der Stirnseite der Trommelendscheibe 24 zwei Verbindungselemente 35 zu erkennen, mit denen die in 1 dargestellten Zugfederelemente 30 verbindbar sind.
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Der erfindungsgemäße Kabelspeicher sowie das erfindungsgemäße Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeug wurden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Der Kabelspeicher und das Fahrzeug sind jedoch nicht auf die hierin beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern umfassen auch jeweils gleich wirkende weitere Ausführungsformen.
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In bevorzugter Ausführung wird der erfindungsgemäße Kabelspeicher in einem Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeug, insbesondere einem Elektroauto, zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Elektrofahrzeug und einer stationären Stromzapfstelle verwendet.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Kabelspeicher
- 21
- Trommel
- 22
- Ladekabel
- 23
- Welle
- 24
- Erste Trommelendscheibe
- 25
- Zweite Trommelendscheibe
- 26
- Gehäuse
- 27
- Zweite Welle
- 28
- Ausnehmung
- 29
- Anschlag
- 30
- Zugfederelement
- 31
- Halteelemente
- 32
- Führungsprofil
- 33
- Durchgangsöffnung
- 34
- Rolle
- 35
- Verbindungselement
