DE102011006104A1

DE102011006104A1 - Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102011006104A1
Application number: DE102011006104A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Kordowski Bernhard; Michael Scholz; Dipl.-Ing. Westerwick Volker; Uwe Reddmann
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-03-15

Abstract

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik weiter entwickelte Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe weist eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug ein Elektrokabel und einen Ladestecker oder eine Ladebuchse auf. Der Ladestecker bzw. die Ladebuchse ist an einem aus einem Innenraum der Ladeeinrichtung heraus bewegbaren Endes des Elektrokabels angebracht. Es gibt ein oder mehrere Transportrollen, die an dem Elektrokabel für einen Transport des Elektrokabels reibschlüssig und/oder formschlüssig anliegen.
Die Ladeeinrichtung ist vorzugsweise Teil eines Elektrofahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladeeinrichtung für einen elektrischen Antrieb und zwar insbesondere für ein Elektrofahrzeug mit einem Elektrokabel, wobei ein Ladestecker oder eine Ladebuchse an einem ausziehbaren Ende des Elektrokabels angebracht sind, das aus dem Innenraum der Ladeeinrichtung herausgezogen werden kann.
Ein Elektrofahrzeug ist ein Fahrzeug, welches elektrisch und zwar in der Regel 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. Zur Aufladung der Batterie dient eine Ladeeinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung. Die Ladeeinrichtung ist insbesondere Teil des Elektrofahrzeugs. Vorzugsweise ist dann das Elektrokabel mit einem Ladestecker versehen. Soll das Elektrofahrzeug aufgeladen werden, so wird das Elektrokabel aus einem Behälter herausgezogen und der Ladestecker in eine Steckdose steckt. Die Steckdose kann eine genormte Steckdose sein, wie sie in Privathaushalten verwendet wird. Der Ladestecker ist dann ebenfalls entsprechend genormt. Ladestecker und Steckdose können aber auch so beschaffen sein, dass diese an spezielle Bedürfnisse für einen Elektrofahrzeug angepasst sind.
Aus der Druckschrift DE 694 17 141 T2 geht eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug vor, bei dem ein ausziehbares Spiralkabel als Elektrokabel dient. Die Ladeeinrichtung ist Teil des Elektrofahrzeugs. Für ein Aufladen kann das Elektrokabel aus einem Behälter herausgezogen und ein Ladestecker in eine Steckdose gesteckt werden. Damit das Elektrokabel durch die Schwerkraft in den Behälter zurückgeführt werden kann, weist der Behälter eine nach oben führende Öffnung auf. Am Grund des Behälters wird ein Abschnitt des Elektrokabels horizontal geführt. So soll verhindert werden, dass dieser Abschnitt durch Herausziehen des Elektrokabels aus dem Behälter einer starken Zugbelastung ausgesetzt wird. Im Behälter wird das Elektrokabel mäanderförmig gelagert. Mit Hilfe von mehreren Deckeln wird der Behälter vor eindringendem Wasser geschützt. Das Elektrofahrzeug ist ein Motorrad.
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 Servomotor vorgeschlagen, auf der das Elektrokabel aufgewickelt werden kann. Federkräfte können eingesetzt sein, um ein Elektrokabel in einen Innenraum einziehen oder heraus ziehen zu können. Die Steckdose des Kraftfahrzeugs kann der Fixierung des Ladesteckers dienen, wenn nicht aufgeladen wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik weiter entwickelte, zuverlässig funktionierende Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug zu schaffen. Vorzugsweise soll die Ladeeinrichtung einen erhöhten Komfort bieten.
Zur Lösung der Aufgabe weist eine Ladeeinrichtung für ein Elektrofahrzeug ein Elektrokabel und einen Ladestecker oder eine Ladebuchse auf. Der Ladestecker bzw. die Ladebuchse ist an einem aus einem Innenraum der Ladeeinrichtung heraus bewegbaren Endes des Elektrokabels angebracht. Die Ladeeinrichtung umfasst Transportmittel, die das Elektrokabel sowohl in den Innenraum hinein bewegen können als auch aus diesem heraus. Hierfür ist also keine manuelle Tätigkeit erforderlich, was den Komfort erhöht. Das Bewegen mittels der Transportmittel kann auf ein oder mehreren Antrieben und/oder Federkräften beruhen. Das Elektrokabel wird beispielsweise elektrisch aus dem Innenraum heraus bewegt, wodurch zumindest eine Feder gespannt wird. Die so erzeugte Federkraft wird anschließend als Antrieb für eine Bewegung des Elektrokabels zurück in den Innenraum genutzt.
Insbesondere gibt es als Transportmittel ein oder mehrere Transportrollen, die an dem Elektrokabel für einen Transport des Elektrokabels reibschlüssig und/oder formschlüssig anliegen. Ein oder mehrere Transportrollen können jeweils mit einer Feder, beispielsweise einer Spiralfeder verbunden sein, die durch das Herausbewegen des Elektrokabels vorgespannt werden. Es gibt dann bevorzugt wie von einem Bodenstaubsauger-Elektrokabel grundsätzlich bereits bekannt eine Arretierungseinrichtung, um das herausgezogene Elektrokabel schrittweise oder quasi stufenlos in unterschiedlich herausgezogenen Stellungen lösbar arretieren zu können. Diese Ausgestaltung stellt eine eigenständige Erfindung dar, die keinen zusätzlichen Antrieb umfassen muss, mit dem das Elektrokabel heraus bewegt werden kann. Fehlt ein solcher Antrieb für ein Herausbewegen des Elektrokabels, so wird das Elektrokabel manuell – wie vom Elektrokabel eines Staubsaugers bekannt – herausgezogen. Diese eigenständige Erfindung kann mit den Merkmalen der nachfolgend genannten Ausführungsformen beliebig kombiniert werden, soweit diese nicht den Antrieb für ein Herausbewegen des Elektrokabels aus dem Innenraum betreffen.
Die Ladeeinrichtung ist vorzugsweise Teil eines Elektrofahrzeugs. Insbesondere in diesem Fall handelt es sich um einen Ladestecker, der an dem heraus bewegbaren Ende des Elektrokabels befestigt ist. Dieser Bereich des Elektrokabels kann auch wieder in den Innenraum hinein bewegt werden.
Der Innenraum der Ladeeinrichtung dient der Unterbringung des Elektrokabels, soweit dieses nicht heraus bewegt worden ist. Durch die Transportrolle bzw. Transportrollen kann das Elektrokabel motorisiert sehr zuverlässig, komfortabel und störungsfrei aus dem Innenraum heraus sowie in diesen hinein transportiert werden, ohne dafür einen großen Bauraum bereitstellen zu müssen.
Das Bewegen des Elektrokabels wird in einer Ausführungsform der Erfindung elektronisch gesteuert und/oder überwacht. Es wird so vermieden, dass dieses einer übermäßigen Zugbelastung ausgesetzt werden kann.
Um den entsprechenden Teil des Elektrokabels motorisiert zu bewegen, gibt es in einer Ausführungsform einen motorisierten Antrieb für die Transportrollen. Der Antrieb von ein oder mehreren Rollen erfolgt insbesondere elektrisch mittels Elektromotor.
Um ein Elektrokabel mit einem kreisrunden Querschnitt des Elektrokabels zuverlässig bewegen zu können, gibt es in einer Ausführungsform wenigstens zwei Transportrollen, vorzugsweise drei Transportrollen, die in einer Ebene quer zur Längserstreckung des Elektrokabels angeordnet sind. Im Fall eines Paars von Transportrollen sind die Drehachsen der beiden Transportrollen vorzugsweise zueinander parallel ausgerichtet. Im Fall von drei Transportrollen sind die Drehachsen der drei Transportrollen zueinander dreiecksförmig ausgerichtet und schließen untereinander gleiche Winkel ein und weisen zueinander gleiche Abstände auf. Das Bewegen des Elektrokabels mit kreisrundem Querschnitt gelingt vor allem im Fall von drei Transportrollen besonders zuverlässig.
Die Oberfläche von Transportrollen, die an ein Elektrokabel mit kreisrundem Querschnitt angrenzen, sind dann insbesondere konkav, um das Elektrokabel besonders sicher zu führen und im Fall von Reibschluss große Oberflächen zur Verfügung zu stellen, die dem Transport des Elektrokabels dienen.
Vorzugsweise weist das Elektrokabel einen rechteckigen Querschnitt auf, welches durch ein Paar von sich gegenüberliegenden Transportrollen mit vorzugsweise planparalleler Oberfläche hindurchgeführt ist. Die Transportrollen liegen dann an den langen Seiten des rechteckigen Querschnitts an, um so das Elektrokabel besonders zuverlässig zu transportieren. Einerseits kann so eine besonders große reibschlüssige Kontaktfläche zwischen den Transportrollen und dem Elektrokabel bereitgestellt werden. Andererseits ist diese Form besonders geeignet, um ein mäanderförmiges Falten im Innenraum sehr zuverlässig und störungsfrei zu erreichen, wenn das Elektrokabel in den Innenraum hinein bewegt wird.
Zur Sicherstellung eines ordnungsgemäßen Transports des Elektrokabel aus dem Innenraum heraus oder in den Innenraum hinein sind in einer Ausführungsform ein oder mehrere Transportrollen bei der Öffnung des Innenraums angeordnet, aus dem das Elektrokabel heraus bewegt werden kann. Die Transportrollen können außerhalb der Öffnung angeordnet sein oder die Öffnung bilden. Die Transportrollen sind jedoch vorzugsweise im Innenraum angrenzend an die Öffnung angeordnet, da diese dann zugleich geschützt untergebracht sind.
Im Innenraum wird das Elektrokabel vorzugsweise mäanderförmig gelagert. Diese Form der Unterbringung kann dadurch erreicht werden, indem das Elektrokabel lediglich geeignet in den Innenraum hinein transportiert wird. Da dies grundsätzlich motorisiert und damit sehr gleichmäßig erfolgt, wird diese angestrebte Form der Unterbringung zuverlässig erreicht und zwar insbesondere dann, wenn das Elektrokabel horizontal, vorzugsweise schräg nach oben in den Innenraum hinein bewegt wird.
In einer Ausführungsform gibt es eine schräg nach oben in den Innenraum hineinführende Führung umfassend eine Auflage für den Abschnitt des Elektrokabels, der hinein und heraus bewegt werden soll. Die gewünschte mäanderförmige Faltung wird so besonders zuverlässig erhalten, wenn das Elektrokabel in den Innenraum transportiert wird. Das Elektrokabel wird dann schräg nach oben in den Innenraum hinein bewegt.
Die Breite des Innenraums entspricht in einer Ausführungsform im Wesentlichen der Breite des darin befindlichen Elektrokabels. Die entsprechenden senkrecht nach oben verlaufenden Wände des Innenraums weisen dann zum angrenzenden, mäanderförmig gelagerten Elektrokabel einen sehr geringen Abstand auf. Der geringe Abstand soll einerseits vermeiden, dass das Elektrokabel im Innenraum eingeklemmt werden kann. Andererseits wird so sichergestellt, dass sich das Elektrokabel in gewünschter Weise mäanderförmig faltet. Dies dient der Führung des Elektrokabels, wenn dieses in den Innenraum hinein bewegt wird, damit sich das Elektrokabel dann in gewünschter Weise besonders zuverlässig mäanderförmig faltet.
Die Führung des Elektrokabel in den Innenraum hinein, um so ein mäanderförmiges Falten zu erreichen, in Kombination mit der an das Elektrokabel angepassten Breite des Innenraums für ein mäanderförmiges Falten stellt eine eigenständige Erfindung unabhängig von dem Transportmittel dar. Das mäanderförmige Falten wird also auch dann verbessert sichergestellt, wenn das Elektrokabel manuell in den Innenraum hinein bewegt wird. Dennoch ist eine Kombination mit den Transportmitteln, die das Elektrokabel hinein bewegen, zu bevorzugen, da der Transport dann zuverlässig gleichmäßig erfolgen kann, was die gewünschte mäanderförmige Faltung weiter verbessert sicherstellt.
Die maximale Höhe und/oder maximale Länge des Innenraums übersteigt bevorzugt die Breite des Innenraums um ein Mehrfaches, so zum Beispiel im eingebauten Zustand in einem Elektrofahrzeug. Auf diese Weise kann eine hinreichend große Länge eines Elektrokabels im Innenraum mäanderförmig untergebracht werden.
Das Elektrokabel wird zu dem vorgenannten Zweck für das Erreichen einer mäanderförmigen Faltung an einer, vorzugsweise an zwei Seiten horizontal oder zumindest im Wesentlichen horizontal aus dem Innenraum herausgeführt und zwar insbesondere benachbart zum bzw. angrenzend an den Grund des Innenraums.
Für eine formschlüssige Verbindung zwischen den Transportrollen und dem Elektrokabel sind ein, vorzugsweise mehrere Antriebsrollen zahnradartig ausgestaltet. Das Elektrokabel weist dazu korrespondierende Einschnürungen auf. Dauerhaft kann so das Elektrokabel zuverlässig und gleichmäßig in der vorgesehenen Weise transportiert werden.
Um Störungen aufgrund von Verschmutzungen zu vermeiden, wird das Elektrokabel in einer Ausführungsform durch ein oder mehrere, vorzugsweise rotierbar gelagerte und motorisiert antreibbare Reinigungsbürsten geführt. Insbesondere ein oder mehrere Elektromotoren werden für den Antrieb vorgesehen. Wird das Elektrokabel in den Innenraum hinein bewegt und erst durch vorgelagerte Reinigungsbürsten gereinigt, bevor der so gereinigte Abschnitt des Elektrokabels Transportrollen erreicht, so werden auch die Transportrollen besonders zuverlässig vor Verschmutzungen geschützt.
Das heraus bewegbare Ende des Elektrokabels ist in einer Ausführungsform mit einer Schnur, einem Kabel, einer Kette oder einem Band für eine Begrenzung des Herausziehens des Elektrokabels verbunden. Schnur, Kabel, Kette oder Band sind vorzugsweise einziehbar in einem Raum gelagert, so zum Beispiel mittels einer Aufwickeltrommel. Die Aufwickeltrommel kann in einer Ausführungsform motorisiert gedreht werden, um in gewünschter Weise aufzuwickeln. Alternativ oder ergänzend kann eine Feder vorgesehen sein, die gespannt wird, wenn Schnur, Kabel, Kette oder Band abgewickelt werden. Durch die Federkraft können dann Schnur, Kabel, Kette oder Band anschließend wieder auf gewickelt werden.
Der Innenraum umfasst in einer Ausführungsform einen Vorraum, in dem ein oder mehrere Reinigungsbürsten und/oder ein oder mehrere Transportrollen und/oder motorisierte Antriebsmittel untergebracht und damit geschützt sind. Der Vorraum dient nicht der Unterbringung des Elektrokabel, sondern nur der sich daran anschließende Teil des Innenraums.
Die Ladeeinrichtung kann neben Transportrollen ein oder mehrere Führungsrollen für eine Führung des heraus bewegbaren Endes des Elektrokabels umfassen, die nicht motorisiert angetrieben werden, sondern frei drehen können. Mit den Führungsrollen wird erreicht, dass das Elektrokabel in gewünschter Weise geführt wird, ohne große Reibungskräfte überwinden zu müssen.
In einer Ausführungsform gibt es eine drehbare, insbesondere motorisiert antreibbare Trommel für ein Aufwickeln des Elektrokabels im Innenraum. Wird die Trommel motorisiert angetrieben, so kann diese Teil des Transportmittels sein, um das Elektrokabel in den Innenraum hinein zu bewegen. Die Trommel kann durch eine Feder so vorgespannt sein, dass durch die Federkraft das Elektrokabel in den Innenraum hinein bewegt wird. Auch dann ist die Trommel Teil des anspruchsgemäßen Transportmittels.
Um das Aufwickeln in gewünschter Weise verbessert sicherzustellen, weist die Oberfläche der Trommel in einer Ausführungsform ein Führungsgewinde für das Aufwickeln des Elektrokabels auf. Es wird so verbessert sichergestellt, dass sich das Elektrokabel ordnungsgemäß auf der Trommel aufwickelt.
Die Drehachse der Trommel verläuft im montierten Zustand vorzugsweise senkrecht, um so die Ladeeinrichtung günstig in einem Elektrofahrzeug unterbringen zu können. Vorzugsweise ist der Endbereich des Elektrokabels, welches nicht aus dem Innenraum heraus bewegt wird, im montierten Zustand oberhalb der Öffnung, durch die das Elektrokabel aus dem Innenraum heraus bewegt werden kann, mit der Trommel verbunden. Diese bevorzugte Ausgestaltung trägt dazu bei, in verbesserter Weise besonders zuverlässig ordnungsgemäß auf der Trommel das Elektrokabel aufzuwickeln.
Es genügt regelmäßig ein Innenraum, der maximal 30 cm hoch und maximal 40 cm lang ist, um so ein hinreichend langes Elektrokabel unterbringen zu können, damit eine Ladebuchse bzw. eine Steckdose einer Ladestation erreicht werden kann.
Eine besonders geeignete Unterbringung der Ladeeinrichtung ist eine Anordnung nahe bei einem Stoßfänger des Elektrofahrzeugs. Das Elektrokabel ist dann bevorzugt durch den Stoßfänger des Elektrofahrzeugs hindurch heraus bewegbar.
In einer Ausführungsform gibt es einen klappbaren bzw. schwenkbaren Hebel, durch den das Elektrokabel geführt ist. Der klappbare Hebel ist beispielsweise im Bereich des Stoßfängers des Elektrofahrzeugs montiert. Für ein Aufladen kann der klappbare Hebel weg geklappt werden, um so einen Abstand zwischen beispielsweise einem Elektrofahrzeug und dem Elektrokabel sicherzustellen. Beschädigungen eines Elektrofahrzeugs werden auf diese Weise vermieden.
Vorzugsweise ist der Hebel an einem Elektrofahrzeug angebracht und kann durch einen Antrieb vom Fahrzeug weg in Richtung Ladestation geschwenkt werden, ohne dass dafür eine manuelle Betätigung erforderlich ist. Der Hebel vermag dann das Elektrokabel aus dem Innenraum heraus zu bewegen und ist damit Teil des anspruchsgemäßen Transportmittels. Diese Ausführungsform dient insbesondere als Beitrag für ein vollautomatisches Aufladen, bei dem ein Fahrzeugnutzer noch nicht einmal manuell Ladestecker mit Ladebuchse für ein Aufladen verbinden muss.
Der Hebel ist vorzugsweise Teil eines Stoßfängers eines Elektrofahrzeugs oder grenzt an diesen an. Diese Unterbringung ist besonders geeignet, da einerseits genügend Raum zur Verfügung steht, um einen geeignet langen Hebel unterzubringen. Andererseits ist dieser Bereich regelmäßig weitgehend ungenutzt, und steht damit als Bauraum in der Regel problemlos zur Verfügung. Darüber hinaus kann der Hebel dann nicht ein Ein- und Aussteigen in das bzw. aus dem Fahrzeug behindern. Es gelingt ferner so eine besonders dezente Unterbringung, die die Optik nur wenig beeinträchtigt.
In einer Ausführungsform der Erfindung gibt es einen Kanal, dessen Durchmesser dem Durchmesser des Elektrokabels entspricht und durch den das Elektrokabel für ein Herausziehen aus dem Innenraum herausgeführt ist. Durch den Kanal wird sehr zuverlässig vermieden, dass größere Schmutzpartikel oder zum Beispiel Schneematsch in den Innenraum gelangen können. Durch eine damit verbundene Reibung wird einer Vereisung entgegengewirkt.
In einer Ausführungsform verläuft der Kanal geschwungen und zwar insbesondere hin und/oder her. Einer Vereisung des Elektrokabels wird so weiter verbessert durch Reibung entgegengewirkt.
Der Innenraum kann durch eine Schublade gebildet sein oder sich in einer Schublade befinden, die vorzugsweise im Bereich eines Stoßfängers des Elektrofahrzeugs heraus bewegbar angeordnet ist. Durch das Herausziehen der Schublade, was durch einen Antrieb insbesondere elektrisch erfolgen kann, kann der Zugang zum Ladestecker beziehungsweise der Ladebuchse ermöglicht werden. Einerseits ist die Ladeeinrichtung dann geschützt untergebracht. Andererseits wird so dafür Sorge getragen, dass die Ladebuchse oder der Ladestecker von einem Elektrofahrzeug einen Abstand aufweist, wenn diese für ein Aufladen des Elektrofahrzeugs gehandhabt wird. Beschädigungen der Karosserie des Elektrofahrzeugs werden so vermieden.
Die Ladeeinrichtung kann Teil eines Fahrzeugs sein, welches neben einem Elektromotor auch einen konventionellen Verbrennungsmotor für einen Antrieb umfasst. Das heraus bewegbare Ende des Elektrokabels ist dann vorzugsweise von einer an der Karosserie des Elektrofahrzeugs angebrachten. Klappe verdeckt oder kann durch diese verdeckt werden, die zugleich auch den Einfüllstutzen für einen flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff umfasst. Alternativ oder ergänzend kann die Klappe eine für ein Aufladen vorgesehene Ladebuchse verdecken.
In einer Ausführungsform gibt es eine schwenkbare Beleuchtungseinheit des Elektrofahrzeugs, die das heraus bewegbare Elektrokabel verdeckt oder zu verdecken vermag. Diese Form der Unterbringung ist besonders elegant und dezent, da keine das Erscheinungsbild störende Klappe vorgesehen werden muss, um die nach außen Führende Öffnung der Ladeeinrichtung zu verdecken. Diese Unterbringung behindert wiederum nicht ein Ein- bzw.
Aussteigen. Insbesondere eine klappbare Rückleuchteneinheit hat sich als geeignet groß herausgestellt.
Der Innenraum kann in einer Heckklappe des Elektrofahrzeugs untergebracht sein, um so andernfalls ungenutzten Bauraum ausnutzen zu können. Diese Unterbringung behindert wiederum nicht ein Ein- bzw. Aussteigen.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der bewegliche Teil des Elektrokabels außerhalb des Innenraums mit einem Faltenbalg umgeben, der sich mit einem Ende an die aus dem Innenraum heraus führende Öffnung anschließt. Das andere Ende des Faltenbalgs umschließt das Elektrokabel dicht. Wird das Elektrokabel aus dem Innenraum heraus bewegt, so verlängert sich der Faltenbalg entsprechend. Der Faltenbalg verkürzt sich umgekehrt, wenn das Elektrokabel in den Innenraum hinein bewegt wird. Diese Ausführungsform vermeidet besonders zuverlässig ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in den Innenraum sowie Vereisungen aufgrund von in den Innenraum hinein gelangte Feuchtigkeit.
In einer Ausführungsform sind ein Paar von Transportrollen, durch die das Elektrokabel hindurch geführt ist, mit einem umlaufenden Riemen, einer umlaufenden Kette oder einem umlaufenden Band so verbunden, dass eine Drehbewegung der einen Transportrolle eine Drehbewegung auf die andere Transportrolle überträgt. Es genügt bei dieser Ausführungsform ein Antrieb für eine Transportrolle bzw. Antriebsrolle, um beide Transportrollen anzutreiben.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Oberfläche des Elektrokabels zumindest im Bereich der Transportrollen strukturiert und weist beispielsweise eine mit dem Tastsinn fühlbare Gitternetzstruktur auf oder ist anderweitig dreidimensional strukturiert. Eine reibschlüssige Verbindung zwischen Transportrollen und Elektrokabel wird so vorteilhaft verbessert.
Verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
In der 1 wird eine Ladeeinrichtung skizziert, die einen Innenraum 1 und ein Elektrokabel 2 umfasst. Das Elektrokabel 2 ist mäanderförmig gefaltet in dem Innenraum 1 untergebracht. Die Breite des Innenraums 1 entspricht in etwa der Breite des Elektrokabels 2. Über einen hin und her geschwungenen Kanal 3 wird das Kabel 2 aus dem Innenraum 1 herausgeführt. Das Elektrokabel 2 weist einen kreisrunden Querschnitt auf. Der Kanal 3 führt zu drei Transportrollen 4, die reibschlüssig an dem Elektrokabel 2 anliegen. Mithilfe dieser Transportrollen 4 kann das Elektrokabel 2 aus dem Innenraum 1 heraus sowie in den Innenraum 1 hinein bewegt werden. Der Innenraum ist ca. 30 cm hoch und ca. 40 cm lang.
Die 2 zeigt eine perspektivische Darstellung der drei Transportrollen 4, die an dem Elektrokabel 2 reibschlüssig anliegen und die das Elektrokabel 2 aufgrund des Reibschlusses bewegen können. Die Transportrollen 4 sind gleichmäßig verteilt um das Elektrokabel 2 herum angeordnet. Insbesondere die 3, die eine zugehörige Aufsicht zeigt, verdeutlicht, dass die Oberflächen der Transportrollen 4 konkav nach innen gewölbt sind, um so möglichst großflächig an dem Elektrokabel 2 anzuliegen und eine besonders zuverlässige Führung sicherzustellen. Ein Ring 5 schirmt die Transportrollen 4 nach außen hin ab. Innerhalb des Rings 5 sind die Transportrollen 4 drehbar gelagert.
In der 4 wird eine weitere Ausführungsform eines Innenraums 1 mit dreieckförmigem Querschnitt gezeigt. Im Innenraum 1 sind angrenzend an einen Kanal, über den das bandförmige Elektrokabel 2 mit rechteckigem Querschnitt bewegbar herausgeführt wird, zwei Transportrollen 4 vorgesehen, durch die das bandförmige Elektrokabel 2 hindurchgeführt ist. Mittels der Transportrollen 4 kann das Elektrokabel 2 schräg nach oben in den Innenraum 1 hinein bewegt werden, umso ein mäanderförmiges Falten im Innenraum 1 zu fördern. Das andere Ende des Kabels 2 wird im unteren Bereich des Innenraums 1 an der gegenüberliegenden Wand b horizontal herausgeführt. Es gibt zwei elektrische Antriebe 7, mit denen die Transportrollen 4 angetrieben werden. Das heraus bewegbare Ende des Elektrokabels 2 ist mit einem Ladestecker 8 versehen.
In der 5 wird eine weitere Ausführungsform gezeigt. Im Innenraum 1 wird das Elektrokabel 2 mithilfe einer Trommel 9 aufgewickelt. Die Trommel 9 wird mit einem Elektromotor 7 angetrieben. Im Bereich der Öffnung, aus der das Elektrokabel 2 heraus bewegt werden kann, gibt es zwei rotierende Bürsten 10, mit denen das Elektrokabel 2 gesäubert werden kann, bevor dieses aufgewickelt wird. Außerhalb des Innenraums 1 weist das Elektrokabel 2 eine Verdickung 11 auf. Die Verdickung 11 stoppt ein Hineinbewegen des Elektrokabels 2 in den Innenraum 1.
In der 6 wird eine weitere Ausführungsform gezeigt. Wiederum wird das Elektrokabel 2 auf einer Trommel 9 im Innenraum 1 aufgewickelt. Die Trommel 9 ist mit einem Gewinde 12 versehen. Die Drehachse der Trommel 9 verläuft senkrecht. Die Trommel 9 kann durch einen Elektromotor 7 angetrieben werden. Das Ende des Elektrokabels 2, welches nicht aus dem Innenraum 1 heraus bewegt wird, ist im oberen Bereich an der Trommel 9 befestigt. Die Öffnung, über die das Elektrokabel 2 aus dem Innenraum 1 heraus bewegt werden kann, liegt im unteren Bereich des Innenraums 1, Der Innenraum 1 ist schuhförmig ausgestaltet. In der Spitze des Schuhs sind Transportrollen 2 sowie Reinigungsbürsten 10 geschützt untergebracht. Die Trommel 9 kann wie in der 6 gezeigt zylinderförmig sein. Es hat sich aber eine Kegelform mit Gewinde – wie in der 6a gezeigt – als besonders vorteilhaft für ein besonders zuverlässiges Funktionieren herausgestellt.
In der 7 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Innenraum 1 verfügt über eine Trennwand 13, wodurch ein Vorraum 14 bereitgestellt wird. Im Vorraum 14 befinden sich Transportrollen 4 sowie Reinigungsbürsten 10, die hier geschützt untergebracht sind. Die Trennwand 13 verfügt über eine Auflage 15, die der Führung des Elektrokabels 2 in den Innenraum 1 hinein dient. Reinigungsbürsten 10, Transportrollen 4 sowie Auflage 15 sind zueinander sowie relativ zur Öffnung für das Herausbewegen des Elektrokabels so angeordnet, dass das Elektrokabel 2 schräg nach oben in den Teil des Innenraums 1, der der mäanderförmigen Lagerung des Elektrokabels 2 dient, hinein bewegt werden kann. Das in der 7 gezeigte Elektrokabel weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Transportrollen 4 mit planparallelen Oberflächen grenzen an die langen Seiten des Rechtecks.
In der 8 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Transportrollen 4 sind zahnradartig ausgestaltet. Die Zahnräder greifen in Einschnürungen des Elektrokabels 2 ein und sorgen so für eine formschlüssige Verbindung, um so einen dauerhaften, sehr zuverlässigen und gleichmäßigen Transport des Elektrokabels 2 sicherzustellen. Der Innenraum 1 weist wiederum einen Vorraum 14 auf. Das Elektrokabel 2 wird so geführt, dass dieses schräg nach oben in den Innenraum 1 hinein bewegt werden kann, um so ein mäanderförmiges Falten zu fördern. Im unteren Bereich der Wand 6 wird das Elektrokabel 2 horizontal aus dem Innenraum 1 herausgeführt. Dieser herausgeführte Teil kann bei dieser und bei sämtlichen weiteren Ausführungsformen mit einer Steuereinrichtung für ein Aufladen verbunden sein. Dieser herausgeführte Teil ist bei sämtlichen Ausführungsformen mit der Batterie elektrisch verbunden, die aufgeladen werden soll, oder aber mit einer Stromquelle, die dem Aufladen dient, oder kann mit einer Stromquelle verbunden werden. Im zuletzt genannten Fall ist dieser herausgeführte Teil vorzugsweise ebenfalls mit einer Ladebuchse, vorzugsweise mit einem Ladestecker versehen, um diesen herausgeführten Teil mit einer Stromquelle zu verbinden.
Im Öffnungsbereich, durch den das Elektrokabel 2 aus dem Innenraum 1 heraus bewegt werden kann, gibt bis Führungsrollen 16, die über keinen eigenen Antrieb verfügen. Die Führungsrollen 16 sorgen für eine besonders reibungsarme Führung des Elektrokabels 2 in den Innenraum 1 hinein bzw. aus diesem heraus. Anstelle von Führungsrollen 16 können aber auch angetriebene Transportrollen 4 vorgesehen sein. Der Durchmesser der Reinigungsbürste 10 sowie der Transportrolle 4, die an den Randbereich des Innenraums 1 angrenzen, ist relativ klein im Vergleich zum Durchmesser der gegenüberliegenden Reinigungsbürste 10 sowie der gegenüberliegenden Transportrolle 4. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen besonders kompakten Bauraum.
Insbesondere bei einer formschlüssigen Verbindung genügt genau eine Antriebsrolle. Eine gegenüberliegende Rolle kann freilaufend sein und lediglich dazu dienen, die Verbindung zwischen der Transportrolle und dem Elektrokabel aufrecht zu erhalten, ohne dass damit große Reibungskräfte verbunden sind. Es kann so der Bauraum klein gehalten werden.
In der 9 wird in einer ausschnittsweisen Darstellung die formschlüssige Verbindung zwischen einer Transportrolle 4 und dem Elektrokabel 2 verbessert verdeutlicht. Das Elektrokabel 2 ist mit Einschnürungen 17 versehen, in die die Zähne der Antriebsrollen 4 eingreifen, umso das Elektrokabel 2 transportieren zu können.
In der 10 wird ein Elektrofahrzeug 18 teilweise gezeigt. Nahe beim Stoßfänger 20 des Elektrofahrzeugs ist der Innenraum 1 der Ladeeinrichtung untergebracht. Das Elektrokabel 2 kann durch den Stoßfänger 20 hindurch heraus bewegt werden. Das Ende des Ladekabels 2, welches heraus bewegt werden kann, ist mit einem Ende eines drehbaren bzw. schwenkbaren Hebels 19 verbunden, der klappbar am Stoßfänger 20 befestigt ist. Durch den Hebel 19 kann das Ladekabel in Richtung Ladestation 22 automatisiert bewegt werden, um den Ladestecker 8 mit der Ladestation 22 zu verbinden. Der Stoßfänger 20 verfügt über eine Klappe 21, die geöffnet werden muss, um einen Zugang zum Ladestecker 8 zu schaffen. Wird nicht aufgeladen und ist das Elektrokabel 2 vollständig in den Innenraum 1 hinein bewegt worden, so wird der Deckel 21 verschlossen, so zum Beispiel automatisiert. Dieser verdeckt dann den Öffnungsbereich der Ladeeinrichtung. Der Hebel 19 kann in einen dafür vorgesehenen Raum des Stoßfängers 20 hinein geschwenkt werden, so dass der Stoßfänger 20 anschließend über eine gefällige Oberfläche verfügt.
In der 11 wird die Anordnung aus der 10 aus einer anderen Perspektive gezeigt. Der Hebel 23 kann mithilfe des Elektromotors 7 in Richtung Stoßfänger geklappt oder vom Stoßfänger weg geklappt werden.
Wird ein Stoßfänger gemäß den 10 und 11 einbezogen, so wird andernfalls üblicherweise ungenutzter Bauraum ausgenutzt. Außerdem kann hier ein relativ langer Hebel 19 untergebracht werden.
In der 12 wird verdeutlicht, dass eine Transportrolle 4 wegschwenkbar ausgestaltet sein kann, um ein defektes Kabel leicht austauschen zu können. Die wegschwenkbare Rolle 4 muss nicht zwingend mit einem Antrieb versehen sein. Es genügt aus den vorgenannten Gründen, dass lediglich eine Transportrolle 4 angetrieben wird.
In der 13 wird eine Ausführungsform mit einem Innenraum 1 gezeigt, in dem das Kabel spiralförmig gelagert wird. Der Innenraum ist zu diesem Zweck hohlzylinderförmig gestaltet. Die Achse des Hohlzylinders verläuft senkrecht.
Die in der 13 gezeigte Ausführungsform umfasst ferner einen Faltenbalg 23, der von der oberen Öffnung des Innenraums 1 ausgeht. Innerhalb des Faltenbalgs 23 verläuft das Elektrokabel 2. Das von dem Innenraum des abgewandte n Ende s des Faltenbalgs 23 umschließt das Elektrokabel 2 in abdichtender Weise und zwar insbesondere fluiddicht. Das andere Ende des Faltenbalgs 23 ist ebenfalls dicht mit der Öffnung des Innenraums 1 verbunden und zwar wiederum insbesondere fluiddicht. Der Faltenbalg 23 kann der Bewegung des Elektrokabels 2 folgen. Auf diese Weise wird vermieden, dass Feuchtigkeit oder Staub in den Innenraum 1 eindringen kann.
Transportrollen 4 sind wiederum nahe bei der Öffnung vorgesehen, durch die das Elektrokabel aus dem Innenraum heraus und zurück bewegt wird.
Die in der 14 gezeigte Ausführungsform umfasst wiederum einen Faltenbalg 23, um ein Eindringen von Feuchtigkeit und Staub in den Innenraum 1 zu verhindern. Im Innenraum 1 verläuft das Elektrokabel 2 zwischen frei drehbaren Rollen 24 und 25 vergleichbar wie bei einem Flaschenzug. Das Elektrokabel 2 wird wiederum mit einem Paar von Transportrollen transportiert, die sich nahe bei der Öffnung des Innenraum 1 befinden, durch die das Elektrokabel 2 hindurch bewegt wird. Durch diese Öffnung wird das Elektrokabel 2 also aus dem Innenraum heraus bewegt bzw. in diesen hinein bewegt. Wird das Elektrokabel 2 in den Innenraum 1 hinein bewegt, so bewegen sich die Rollen 25 aufgrund der Federkräfte seitlich nach außen, also weg von den Rollen 24. Auf diese Weise wird das Elektrokabel 2 sehr zuverlässig und ordnungsgemäß im Innenraum 1 untergebracht. Durch die Rollen 25 und 24 werden Reibungseffekte und damit Verschleißeffekte beim Elektrokabel 2 vermieden.
In der 15 werden zwei Transportrollen 4 gezeigt, die über einen umlaufenden Riemen 26 miteinander verbunden sind. Die obere Transportrolle 4 wird durch einen Elektromotor 7 angetrieben. Wird die obere Transportrolle 4 durch den Elektromotor angetrieben, so dreht sich aufgrund des Riemens 26 die untere Transportrolle 4 in entgegengesetzter Richtung. Das Elektrokabel 2 wird durch die beiden Transportrollen 4 hindurchgeführt und so beidseitig angetrieben. Gezeigt wird eine formschlüssige Verbindung, bei der das Elektrokabel 2 Vertiefungen 17 umfasst, in die Zähne der Transportrollen 4 eingreifen. Diese Ausführungsform mit dem Riemen gilt in gleicher Weise für eine formschlüssige Verbindung zwischen Transportrollen 4 und einem hindurch geführten Elektrokabel 2. Insbesondere im Fall einer formschlüssigen Verbindung weist das Elektrokabel 2 eine strukturierte Oberfläche auf, die dreidimensional ist. Handelt es sich bei der Struktur um ein gitterförmiges Netz, so kann dieses aufgrund der Dreidimensionalität ertastet werden. Anstelle einer Gitterstruktur können andere gleichmäßige oder ungleichmäßige Strukturen vorgesehen sein. Die Oberfläche kann auch lediglich dreidimensional aufgeraut sein, also beispielsweise mit Körnern auf der Oberfläche versehen sein, umso eine Haftung zu anliegenden Transportrollen 4 zu verbessern und damit Störungen während des Transports zu vermeiden.
Die Erfindung wurde zwar für ein Elektrofahrzeug mit Elektromotor entwickelt.
Diese kann aber auch für andere Anwendungen mit batteriebetriebenen elektrischen Antrieben wie zum Beispiel elektromagnetischen Antrieben verwendet werden und zwar selbst in dem Fall, dass ein batteriebetriebener elektrischer Antrieb mit einer Formgedächtnislegierung erfolgt.
Bezugszeichenliste

1: Innenraum
2: Elektrokabel
3: Führungskanal
4: Transportrolle
5: Ring
6: Wand
7: elektrischer Antrieb
8: Ladestecker
9: Trommel
10: rotierbare Bürste
11: Verdickung
12: Gewinde
13: Trennwand
14: Vorraum
15: Auflage
16: Führungsrolle
17: Einschnürung
18: Elektrofahrzeug
19: drehbarer Hebel
20: Stoßfänger
21: Klappe
22: Ladestation
23: Faltenbalg
24: Rolle
25: Rolle
26: Riemen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69417141 T2 [0003]
DE 102009052366 A1 [0004, 0004]

Claims

Ladeeinrichtung für einen elektrischen Antrieb, insbesondere für ein Elektrofahrzeug (18) mit einem Elektrokabel (2) und einem Ladestecker (8) oder einer Ladebuchse, wobei Ladestecker (8) oder Ladebuchse an einem aus einem Innenraum (1) heraus bewegbaren Endes des Elektrokabels (2) angebracht sind, gekennzeichnet durch Transportmittel, die das Elektrokabel sowohl in den Innenraum hinein bewegen können als auch aus diesem heraus, wobei die Transportmittel vorzugsweise ein oder mehrere Transportrollen (4) umfassen, die an dem Elektrokabel (2) für einen Transport des Elektrokabels (2) reibschlüssig und/oder formschlüssig anliegen.
Ladeeinrichtung nach Anspruch 1 mit zumindest einem motorisierten Antrieb (7) für die Transportrollen (4).
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem kreisrunden Querschnitt des Elektrokabels (2) und wenigstens zwei Transportrollen (4), vorzugsweise drei Transportrollen (4), die in einer Ebene quer zur Längserstreckung des Elektrokabels (2) angeordnet sind.
Ladeeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Oberfläche der Transportrollen (4), die an das Elektrokabel (2) angrenzen, konkav sind.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Elektrokabel (2) einen rechteckigen Querschnitt aufweist und durch ein Paar von sich gegenüberliegenden Transportrollen (4) hindurchgeführt ist.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein oder mehrere Transportrollen (4) bei oder außerhalb einer Öffnung des Innenraums (1) angeordnet sind, aus dem das Elektrokabel (2) herausgezogen werden kann.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Elektrokabel (2) mäanderförmig im Innenraum (1) gelagert ist oder mäanderförmig gelagert werden kann.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Breite des Innenraums (1) im Wesentlichen der Breite des darin befindlichen Elektrokabels (2) entspricht.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die maximale Höhe des Innenraums (1) und/oder die maximale Länge des Innenraums (1) die Breite des Innenraums (1) um ein Mehrfaches übersteigt und zwar im montierten Zustand.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Elektrokabel (2) an einer, vorzugsweise an zwei Seiten horizontal oder zumindest im Wesentlichen horizontal aus dem Innenraum (1) herausgeführt ist.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Antriebsrollen (4) zahnradartig ausgestaltet sind und das Elektrokabel dazu korrespondierende Einschnürungen (17) für eine formschlüssige Verbindung aufweisen.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Elektrokabel (2) durch ein oder mehrere, vorzugsweise rotierbar gelagerte und motorisiert antreibbare Reinigungsbürsten (10) geführt ist.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das heraus bewegbare Ende des Elektrokabels (2) mit einer Schnur, einem Kabel, einer Kette oder einem Band für eine Begrenzung des Herausziehens des Elektrokabels verbunden ist.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer schräg nach oben in den Innenraum hinein führenden Führung oder Auflage (15) für das Elektrokabel (2).
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein oder mehrere Reinigungsbürsten (10) und/oder ein oder mehrere Transportrollen (4) und/oder motorisierte Antriebsmittel (7) dafür in einem Vorraum (14) des Innenraums untergebracht sind.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer oder mehreren Führungsrollen (16) für eine Führung des heraus bewegbaren Endes des Elektrokabels (2).
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer drehbaren, insbesondere motorisiert antreibbaren Trommel (9) für ein Aufwickeln des Elektrokabels (2) im Innenraum.
Ladeeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Oberfläche der Trommel (9) mit einem Führungsgewinde (12) für das Aufwickeln des Elektrokabels (2) versehen ist, wobei die Trommel vorzugsweise zylindrisch oder kegelig ist.
Ladeeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Drehachse der Trommel (9) senkrecht verläuft.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Innenraum (1) maximal 30 cm hoch und maximal 40 cm lang ist.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Elektrokabel (2) durch einen Stoßfänger (20) des Elektrofahrzeugs (18) hindurch heraus bewegbar ist.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem vorzugsweise motorisiert klappbaren Hebel (19), durch das das Elektrokabel (2) geführt und/oder beim Ladestecker bzw. Ladebuchse befestigt ist.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Kanal (3), dessen Durchmesser dem Durchmesser des Elektrokabels (2) entspricht und durch den das Elektrokabel (2) für ein Herausziehen aus dem Innenraum (1) herausgeführt ist.
Ladeeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Kanal (3) hin und her geschwungen verläuft.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Innenraum (1) durch eine Schublade gebildet wird, die vorzugsweise im Bereich eines Stoßfängers (20) des Elektrofahrzeugs (18) heraus bewegbar angeordnet ist.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das heraus bewegbare Ende des Elektrokabels (2) von einer an der Karosserie des Elektrofahrzeugs angebrachten Klappe verdeckt ist oder verdeckt werden kann, die zugleich auch einen Einfüllstutzen für einen flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff umfasst und/oder eine für ein Aufladen vorgesehene Ladebuchse.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer schwenkbaren Beleuchtungseinheit des Elektrofahrzeugs, die das heraus bewegbare Elektrokabel verdeckt oder zu verdecken vermag.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Innenraum in einer Heckklappe des Elektrofahrzeugs (18) untergebracht ist.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest eine Rolle (4, 16) wegschwenkbar ist.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Faltenbalg (23), der den beweglichen Teil des Elektrokabels (2) gegenüber dem Innenraum (1) abdichtet.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Paar von Transportrollen, durch die das Elektrokabel hindurch geführt ist, wobei die beiden Transportrollen mit einem umlaufenden Riemen (26), einer umlaufenden Kette oder einem umlaufenden Band so verbunden sind, dass eine Drehbewegung der einen Transportrolle eine Drehbewegung auf die andere Transportrolle überträgt.
Ladeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer dreidimensional strukturierten Oberfläche des Elektrokabels (2) zumindest im Bereich von Transportrollen.