AT525297A1

AT525297A1 - Stromversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Fahrzeuginfrastruktur

Info

Publication number: AT525297A1
Application number: ATA50597/2021A
Authority: AT
Inventors: Flois Christopher; Havlicek Georg; Saliger Christian
Original assignee: Siemens Mobility Austria Gmbh
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2023-02-15
Also published as: CN117730017A; EP4373697A1; WO2023001697A1

Abstract

Stromversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, Fahrzeug und Fahrzeuginfrastruktur Der Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug wie einen elektrischen Bus oder einen elektrischen Lastkraftwagen, mit zumindest einem Kontaktkopf (10), welcher zur Bildung einer elektrischen Verbindung mit einer Andockvorrichtung (11) in Kontakt bringbar ist, und mit zumindest einem ersten Schwenkarm (4), welcher mit dem zumindest einen Kontaktkopf (10) verbunden ist. Es wird vorgeschlagen, dass der zumindest erste Schwenkarm (4) um eine erste Achse (12) und eine zweite Achse (13), die gewinkelt zueinander angeordnet sind, drehbar mit einem Fahrzeug (1) verbindbar ist. Dadurch wird eine flexible Beweglichkeit des Kontaktkopfes (10) erreicht.

Description

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Stromversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, Fahrzeug und

Fahrzeuginfrastruktur

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug wie einen elektrischen Bus oder einen elektrischen Lastkraftwagen, mit zumindest einem Kontaktkopf, welcher zur Bildung einer elektrischen Verbindung mit einer Andockvorrichtung in Kontakt bringbar ist, und mit zumindest einem ersten Schwenkarm, welcher mit dem zumindest einen Kontaktkopf

verbunden ist.

Stromversorgungseinrichtungen mit Kontaktköpfen können mit Andockvorrichtungen (z.B. Kontakthauben von Ladesäulen einer Fahrzeuginfrastruktur) in Kontakt gebracht werden. Elektrische Verbindungen zwischen den Kontaktköpfen und den Andockvorrichtungen führen dazu, dass die Kontaktköpfe mit Elektrizität versorgt werden. Die Kontaktköpfe sind häufig über Gestänge bzw. Schwenkarme mit Dächern von Fahrzeugen (z.B. elektrischen Bussen oder Lastkraftwagen) verbunden, wodurch eine Stromabnahme über die Andockvorrichtungen und eine Stromversorgung der Fahrzeuge über die Gestänge erfolgen kann. Dadurch können beispielsweise Batterien bzw. Akkumulatoren der Fahrzeuge geladen werden (beispielsweise in einem Bus- bzw. Lastkraftwagendepot oder an einer Bushaltestelle etc.).

Um Verbindungsvorgänge zwischen den Kontaktköpfen und den Andockvorrichtungen auch bei translatorischen Versätzen zwischen den Kontaktköpfen und den Andockvorrichtungen (die beispielsweise auftreten können, wenn die Fahrzeuge nicht exakt zu den Andockvorrichtungen positioniert sind) sicherzustellen, sind die Kontaktköpfe häufig über Führungsschienen, welche Translationsbewegungen zwischen den Kontaktköpfen und den Gestängen ermöglichen, mit den

Gestängen verbunden.

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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die DE 10 2012 202 955 Al bekannt, welche einen Ladestromabnehmer zeigt, über welchen ein Energiespeicher eines elektrischen Fahrzeugs mittels von einer stationären Ladestation übertragenen Stroms aufgeladen werden kann. Eine Plattform mit elektrischen Kontakten ist mit einem Stromabnehmergestänge gekoppelt. Das Stromabnehmergestänge ist mit dem Fahrzeug verbunden.

Es ist in der DE 10 2012 202 955 Al jedoch nicht ersichtlich, inwieweit das Stromabnehmergestänge und die Plattform einen etwaigen Versatz zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation

ausgleichen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte Stromversorgungseinrichtung anzugeben, welche besonders präzise Kontaktierungsvorgänge zwischen einem Kontaktkopf und einer Andockvorrichtung bei einer zugleich robusten Verbindung zwischen dem Kontaktkopf und einem oder mehreren

Schwenkarmen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der zumindest erste Schwenkarm um eine erste Achse und eine zweite Achse, die gewinkelt zueinander angeordnet sind, drehbar mit einem Fahrzeug verbindbar ist.

Dadurch kann der Kontaktkopf über Schwenkarmbewegungen mit der Andockvorrichtung einer Stromübertragungseinrichtung (z.B. einer Ladestation) in Kontakt gebracht werden. Beispielsweise kann der erste Schwenkarm in einer Weise auf dem Fahrzeug gelagert sein, dass er erste Drehbewegungen um eine Parallele zu einer Fahrzeugquerachse und zweite Drehbewegungen um eine Parallele zu einer Fahrzeuglängsachse ausführen kann. Bei einer derartigen Lagerung kann der Kontaktkopf aufgrund der ersten Drehbewegungen angehoben und zu der Andockvorrichtung zugestellt werden und aufgrund der zweiten Drehbewegung quer zu dem Fahrzeug ausgerichtet

werden, bis eine für eine Stromübertragung geeignete Position

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zu der Andockvorrichtung erreicht ist und elektrische erste Kontakte des Kontaktkopfes mit elektrischen zweiten Kontakten der Andockvorrichtung miteinander in Kontakt gebracht werden können.

Aufgrund der zweiten Drehbewegung kann der Kontaktkopf eine Translationsbewegung ausführen, ohne dass hierzu eine translatorische Relativbewegung zwischen dem Kontaktkopf und dem ersten Schwenkarm erforderlich ist. Auf Führungsschienen, gleitende Lagerungen etc. zwischen dem Kontaktkopf und dem ersten Schwenkarm kann verzichtet werden.

Es werden eine präzise Ausrichtung des Kontaktkopfes in oder an der Andockvorrichtung sowie eine sichere elektrische Kontaktierung der Andockvorrichtung durch den Kontaktkopf erzielt.

Die ersten Drehbewegungen des ersten Schwenkarms können beispielsweise mittels eines elektrischen ersten Drehantriebs, dessen erste Drehachse in der ersten Achse verläuft, welcher mit dem Fahrzeug verbindbar ist und welcher mit dem ersten Schwenkarm gekoppelt ist, durchgeführt werden. Die zweiten Drehbewegungen des ersten Schwenkarms können beispielsweise mittels eines elektrischen zweiten Drehantriebs, dessen zweite Drehachse in der zweiten Achse verläuft, welcher mit dem Fahrzeug verbindbar ist und welcher

mit dem ersten Schwenkarm gekoppelt ist, durchgeführt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung ergeben sich aus den

Unteransprüchen.

Ein stabilisierender Effekt auf den Kontaktkopf wird erzielt, wenn zur Sicherung des zumindest einen Kontaktkopfes gegen Verdrehungen relativ zu dem zumindest ersten Schwenkarm eine Führungsvorrichtung mit dem zumindest einen Kontaktkopf

verbunden ist und mit dem Fahrzeug verbindbar ist.

Um bei einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung zu

ermöglichen, dass der Kontaktkopf auch bei Schwenkbewegungen

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seine Orientierung beibehält, ist es hilfreich, wenn zwischen dem zumindest ersten Schwenkarm und dem zumindest einen

Kontaktkopf ein Kugelgelenk angeordnet ist.

Eine mechanisch besonders stabile Abstützung des Kontaktkopfes erreicht man, wenn ein zweiter Schwenkarm mit dem zumindest einen Kontaktkopf verbunden ist, wobei der zweite Schwenkarm um eine Parallele zu der ersten Achse und eine Parallele zu der zweiten Achse drehbar mit dem Fahrzeug verbindbar ist, wobei der zweite Schwenkarm in einer Weise parallel zu dem ersten Schwenkarm geführt ist, dass bei Schwenkbewegungen des ersten Schwenkarms und des zweiten Schwenkarms der zumindest eine Kontaktkopf eine Translationsbewegung durchführt.

Durch diese Maßnahme wird eine Führung des Kontaktkopfes

vergleichbar mit einer Parallelogrammführung ermöglicht.

Eine mechanisch robuste und industriell einfach umzusetzende Lösung im Hinblick auf die Führungsvorrichtung wird erreicht, wenn die Führungsvorrichtung, stabförmig ausgebildet, gelenkig mit dem zumindest einen Kontaktkopf verbunden ist

und gelenkig mit dem Fahrzeug verbindbar ist.

Als Alternative zu einer stabförmigen Führungsvorrichtung kann es jedoch auch günstig sein (beispielsweise wenn flexibel einstellbare Kräfte, welche von der Führungsvorrichtung auf den Kontaktkopf ausgeübt werden, erforderlich oder gewünscht sind), wenn die Führungsvorrichtung als Seilzuganordnung ausgebildet ist, welche mit dem zumindest einen Kontaktkopf verbunden ist und mit dem Fahrzeug verbindbar ist, wobei die Seilzuganordnung in einer Weise konfiguriert ist, dass der zumindest eine Kontaktkopf mittels Einstellung von Seilkräften auf zumindest

dem ersten Schwenkarm balancierbar ist.

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Um die Führungsvorrichtung vor Umgebungseinflüssen zu schützen, kann es vorteilhaft sein, wenn zumindest ein erstes

Seil der Seilzuganordnung von einem Schutzrohr ummantelt ist.

Um den ersten Schwenkarm oder eine Mehrzahl an Schwenkarmen in einem unbelasteten Zustand wieder in eine neutrale Lage zu führen oder um ein Auslenken des ersten Schwenkarms oder der Mehrzahl an Schwenkarmen unmittelbar vor einem Kontakt des Kontaktkopfes mit der Andockvorrichtung (z.B. aufgrund einer Windlast) zu vermeiden, kann es hilfreich sein, wenn eine Federvorrichtung zumindest mit dem ersten Schwenkarm verbunden ist und mit dem Fahrzeug verbindbar ist, wobei die Federvorrichtung in einer Weise eingestellt ist, dass bei Schwenkarmauslenkungen aus einer neutralen Lage eine Federrückstellkraft zumindest auf den ersten Schwenkarm gebildet wird.

Um Rotationen des ersten Schwenkarms oder der Mehrzahl an Schwenkarmen um zwei Achsen zu ermöglichen, die rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind, ist es vorteilhaft, wenn die erste Achse und die zweite Achse als Achsen eines

kartesischen Koordinatensystems ausgeführt sind.

Eine Übertragung von Strom in das Fahrzeug (beispielsweise von einer Ladestation oder von einer Oberleitung bzw. einer Stromschiene etc.) wird beispielsweise ermöglicht, wenn zumindest der erste Schwenkarm mit dem zumindest einen

Kontaktkopf zu einem Stromabnehmer verbunden ist.

Günstig ist es, wenn die Andockvorrichtung stationär angeordnet ist.

Die Andockvorrichtung kann beispielsweise Teil einer Ladestation oder mit einer Ladesäule verbunden sein. Durch diese Maßnahme kann beispielsweise eine Haltestelle oder ein

Fahrzeugdepot mit der Andockvorrichtung ausgerüstet werden.

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Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Fahrzeug mit

einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Fahrzeuginfrastruktur

(beispielsweise eine Ladestation) mit einer erfindungsgemäßen

Stromversorgungseinrichtung.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1: Eine schematische Darstellung einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer auf einem Fahrzeugdach angeordneten erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung mit einem ersten Schwenkarm sowie einem ersten Führungsgestänge und einem zweiten Führungsgestänge, welche mit einem

Kontaktkopf verbunden sind, als Aufriss,

Fig. 2: Eine schematische Darstellung der beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen

Stromversorgungseinrichtung als Seitenriss,

Fig. 3: Eine schematische Darstellung einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer auf einem Fahrzeugdach angeordneten erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung mit einem ersten Schwenkarm sowie einer als Seilzuganordnung ausgebildeten Führungsvorrichtung, welche mit einem

Kontaktkopf verbunden sind, als Aufriss, und

Fig. 4: Eine schematische Darstellung einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer auf einem Fahrzeugdach angeordneten erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung mit einem ersten Schwenkarm und einem zweiten Schwenkarm sowie einem ersten Führungsgestänge, welche mit einem

Kontaktkopf verbunden sind, als Aufriss.

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Ein in Fig. 1 dargestellter schematischer Aufriss zeigt eine als Ladestromabnehmer eines elektrischen Fahrzeugs 1, welches als Bus, d.h. als Nutzfahrzeug ausgebildet ist, ausgeführte beispielhafte erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung. Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass der Ladestromabnehmer für einen elektrischen Lastkraftwagen etc.

vorgesehen ist.

Der Ladestromabnehmer ist auf einem Dach des Fahrzeugs 1 angeordnet und umfasst eine erste Basisstange 2, eine in Fig. 2 sichtbare zweite Basisstange 3, einen ersten Schwenkarm 4, eine Führungsvorrichtung 6, eine Federvorrichtung 7, einen ersten Drehantrieb 8, einen zweiten Drehantrieb 9 sowie einen Kontaktkopf 10, welcher mit einer als Kontakthaube ausgebildeten stationären Andockvorrichtung 11 einer Ladestation, d.h. einer Fahrzeuginfrastruktur mechanisch und elektrisch in Kontakt gebracht ist, wodurch elektrischer Strom von der Ladestation über die Andockvorrichtung 11, den Kontaktkopf 10 sowie stromleitende Teile (z.B. über den ersten Schwenkarm 4) des Ladestromabnehmers in einen als Akkumulator ausgebildeten Energiespeicher des Fahrzeugs 1

übertragen wird.

Über die erste Basisstange 2 und die zweite Basisstange 3 sind der erste Schwenkarm 4 und die Führungsvorrichtung 6 gelenkig auf dem Dach des Fahrzeugs 1 gelagert.

Die erste Basisstange 2 ist um eine erste Achse 12 eines kartesischen Koordinatensystems drehbar auf dem Fahrzeug 1 gelagert.

Mit der ersten Basisstange 2 ist der erste Schwenkarm 4 über ein Drehgelenk 15 um eine in Fig. 1 projizierend erscheinende, in Fig. 2 sichtbare zweite Achse 13 drehbar gekoppelt. Die erste Basisstange 2 ist mit dem elektrischen ersten Drehantrieb 8 gekoppelt, mittels dessen erste Drehbewegungen des ersten Schwenkarms 4 um die erste Achse 12

eingeleitet und geführt werden können. In Fig. 1 ist der

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erste Schwenkarm 4 in einem in Bezug auf die erste Achse 12

ausgelenkten Zustand, welcher in Fig. 2 sichtbar ist.

Mit dem Drehgelenk 15 ist der elektrische zweite Drehantrieb 9 gekoppelt, mittels dessen zweite Drehbewegungen des ersten Schwenkarms 4 um die zweite Achse 13 eingeleitet und geführt werden können.

Der erste Drehantrieb 8 und der zweite Drehantrieb 9 werden über in Fig. 1 nicht gezeigte Versorgungsleitungen aus dem

Akkumulator des Fahrzeugs 1 mit Strom versorgt.

Der erste Schwenkarm 4 ist somit um die erste Achse 12 und die zweite Achse 13, die um 90° gewinkelt zueinander angeordnet sind, drehbar mit dem Fahrzeug 1 verbunden.

Die erste Achse 12 ist parallel zu einer in Fig. 1 nicht gezeigten Fahrzeugquerachse des Fahrzeugs 1 ausgerichtet, die zweite Achse 13 parallel zu einer in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs 1.

Die ersten Drehbewegungen und die zweiten Drehbewegungen können zeitgleich oder sequenziell bzw. gestaffelt oder abwechselnd durchgeführt werden. Mittels der ersten Drehbewegungen wird der Kontaktkopf 10 angehoben (d.h. in mathematisch positiver Richtung einer dritten Achse 14 bewegt) und abgesenkt (d.h. in mathematisch negativer Richtung der dritten Achse 14 bewegt), mittels der zweiten Drehbewegungen parallel zu der Fahrzeugquerachse des Fahrzeugs 1 bzw. parallel zu der ersten Achse 12

translatorisch zu der Andockvorrichtung 11 positioniert.

Die Führungsvorrichtung 6 ist stabförmig ausgebildet und umfasst ein erstes Führungsgestänge 16 mit einer ersten Führungsstange 18 und einer zweiten Führungsstange 19, welche gelenkig miteinander gekoppelt sind sowie ein zweites Führungsgestänge 17 mit einer dritten Führungsstange 20 und einer vierten Führungsstange 21, welche ebenfalls gelenkig miteinander verbunden sind.

Die erste Führungsstange 18 und die dritte Führungsstange 20

sind gelenkig mit der zweiten Basisstange 3 verbunden. Die

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zweite Basisstange 3 ist parallel zu der ersten Basisstange 2 angeordnet und um eine Parallele zu der ersten Achse 12

drehbar auf dem Fahrzeug 1 gelagert.

Der erste Schwenkarm 4, das erste Führungsgestänge 16 und das zweite Führungsgestänge 17 sind gelenkig mit dem Kontaktkopf 10 verbunden. Zwischen dem ersten Schwenkarm 4 und dem Kontaktkopf 10 ist ein Kugelgelenk 22 angeordnet.

Enden des ersten Schwenkarms 4, des ersten Führungsgestänges 16 und des zweiten Führungsgestänges 17 bilden eine Dreipunktauflage bzw. eine Dreipunktlagerung für den Kontaktkopf 10. Der erste Schwenkarm 4, das erste Führungsgestänge 16 und das zweite Führungsgestänge 17 sind über den Kontaktkopf 10 miteinander verbunden. Lenkt der erste Schwenkarm 4 um die erste Achse 12 und/oder die zweite Achse 13 aus, so bewegen sich das erste Führungsgestänge 16 und das zweite Führungsgestänge 17 mit dem ersten Schwenkarm 4 mit. Der Kontaktkopf 10 wird mittels des ersten Führungsgestänges 16 und des zweiten Führungsgestänges 17 auf dem ersten Schwenkarm 4 balanciert. Ungewollte Kippbewegungen (z.B. um eine Parallele zu der ersten Achse 12) werden vermieden. Der Kontaktkopf 10 ist gegen Verdrehungen relativ

zu dem ersten Schwenkarm 4 gesichert.

Mit dem ersten Schwenkarm 4 und der ersten Basisstange 2 ist die Federvorrichtung 7 verbunden. Diese umfasst eine erste Feder 23 und eine zweite Feder 24. Von dem ersten Schwenkarm 4 aus betrachtet und in Jener Ansicht von Fig. 1 weist die erste Feder 23 nach links unten, die zweite Feder 24 nach rechts unten. Lenkt der erste Schwenkarm 4 beispielsweise im Hinblick auf die Ansicht von Fig. 1 und wie in Fig. 1 dargestellt nach rechts aus, so wird die erste Feder 23 gedehnt und die zweite Feder 24 gestaucht.

Lenkt der erste Schwenkarm 4 beispielsweise im Hinblick auf die Ansicht von Fig. 1 nach links aus, so wird die zweite

Feder 24 gedehnt und die erste Feder 23 gestaucht.

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So werden bei Auslenkungen des ersten Schwenkarms 4 Federrückstellkräfte gebildet, welche den ersten Schwenkarm 4

aus ausgelenkten Lagen in eine neutrale Lage zurückführen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung jener beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung als Seitenriss, die auch in Fig. 1 dargestellt ist. Bei dem Seitenriss handelt es sich um eine in Bezug auf jenen Aufriss, der in Fig. 1 gezeigt ist, um eine um 90° gedrehte Darstellung.

Es werden daher in Fig. 2 teilweise gleiche Bezugszeichen wie

in Fig. 1 verwendet.

Mit einem Dach eines Fahrzeugs 1 sind eine erste Basisstange 2 und eine zweite Basisstange 3 verbunden. Die zweite Basisstange 3 ist parallel zu der ersten Basisstange 2 angeordnet. Die erste Basisstange 2 ist um eine in Fig. 2 projizierend erscheinende erste Achse 12 drehbar mit dem Fahrzeug 1 verbunden, die zweite Basisstange 3 ist um eine Parallele zu der ersten Achse 12 drehbar mit dem Fahrzeug 1 gekoppelt.

Ein erster Schwenkarm 4 ist in einem ausgelenkten Zustand. Dieser ausgelenkte Zustand wird, eingeleitet und geführt von einem ersten Drehantrieb 8, mittels einer ersten Drehbewegung des ersten Schwenkarms 4 um die erste Achse 12 erreicht. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der erste Schwenkarm 4 über dessen Verbindung mit der ersten Basisstange 2 mittels eines Drehgelenks 15 und eines zweiten Drehantriebs 9 auch um eine zweite Achse 13 drehbar. Entsprechende zweite Drehbewegungen des ersten Schwenkarms 4 um die zweite Achse 13 führen beispielsweise zu einer Auslenkung, wie sie in Fig. 1

sichtbar ist. Mit der zweiten Basisstange 3 ist ein erstes Führungsgestänge

16 und ein in Fig. 1 sichtbares zweites Führungsgestänge 17

einer Führungsvorrichtung 6 gelenkig verbunden.

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Das erste Führungsgestänge 16 weist eine erste Führungsstange 18 und eine zweite Führungsstange 19 auf, welche gelenkig miteinander verbunden sind. In jenem in Fig. 2 gezeigten Auslenkungszustand der Führungsvorrichtung 6 sind die erste Führungsstange 18 und die zweite Führungsstange 19 gewinkelt zueinander angeordnet. Auch das zweite Führungsgestänge 17 ist in dem genannten Auslenkungszustand, gleich dem ersten

Führungsgestänge 16, gewinkelt ausgerichtet.

Der erste Schwenkwarm 4 und die Führungsvorrichtung 6 sind gelenkig mit einem Kontaktkopf 10 zu einem Stromabnehmer des Fahrzeugs 1 verbunden, wobei der Kontaktkopf 10 in jenem in Fig. 2 gezeigten Zustand eine Andockvorrichtung 11 einer stationären Ladestation mechanisch und elektrisch kontaktiert. Um den Kontaktkopf 10 von der Andockvorrichtung 11 zu trennen, werden der erste Drehantrieb 8 und der zweite Drehantrieb 9 betätigt, so dass der Kontaktkopf 10 abgesenkt wird und der erste Schwenkarm 4 und die Führungsvorrichtung 6 an das Dach des Fahrzeugs 1 angelegt werden.

Um die Auslenkung um die zweite Achse 13 rückgängig zu machen, ist es erfindungsgemäß auch vorstellbar, den zweiten Drehantrieb 9 auszukuppeln, wodurch eine Federrückstellkraft einer im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Federvorrichtung 7 wirksam wird und den ersten Schwenkarm 4 sowie die Führungsvorrichtung 6 in eine neutrale Lage

bezüglich der zweiten Achse 13 zurückführt.

Fig. 3 offenbart eine schematische Darstellung einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer auf einem Dach eines elektrischen Fahrzeugs 1 angeordneten erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung als Aufriss. Diese zweite Ausführungsvariante ähnelt jener ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.

Es werden daher in Fig. 3 teilweise gleiche Bezugszeichen wie

in Fig. 1 verwendet.

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Im Unterschied zu Fig. 1 weist eine Führungsvorrichtung 6 der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung kein Führungsgestänge, sondern eine Seilzuganordnung 25 auf. Die Seilzuganordnung 25 umfasst ein erstes Seil 26, ein zweites Seil 27 sowie zwei weitere Seile, die in Fig. 3 nicht sichtbar sind, da sie von dem ersten Seil 26 und dem zweiten Seil 27 verdeckt sind.

Das erste Seil 26, das zweite Seil 27 und die weiteren Seile sind über mit dem Fahrzeug 1 verbundene Führungsrollen geführt, Seilkräfte der Seile werden von einer Regeleinheit

28 geregelt.

Das erste Seil 26 ist über eine erste Führungsrolle 29 und eine zweite Führungsrolle 30 in die Regeleinheit 28 geführt, das zweite Seil 27 über eine dritte Führungsrolle 31 und eine vierte Führungsrolle 32, die weiteren Seile über weitere

Führungsrollen.

Das erste Seil 26, das zweite Seil 27 und die weiteren Seile sind mit Ecken einer rechteckigen Grundfläche eines Kontaktkopfes 10, welcher zur mechanischen und elektrischen Kontaktierung einer Andockvorrichtung 11 ausgebildet ist, verbunden. Der Kontaktkopf 10 ist über einen ersten Schwenkarm 4 wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben mit dem Fahrzeug 1 verbunden. Der erste Schwenkarm 4 ist über eine Grundflächenmitte des Kontaktkopfes 10 mit dem Kontaktkopf 10 gekoppelt.

Je nach Neigung des Kontaktkopfes 10 werden die Seilkräfte der Seilzuganordnung 25 eingestellt bzw. variiert, um ein ungewolltes Kippen des Kontaktkopfes 10 zu vermeiden. Bewegt sich beispielsweise jene Ecke der Grundfläche des Kontaktkopfes 10, an welcher das erste Seil 26 mit dem Kontaktkopf 10 verbunden ist, im Hinblick auf jene Ansicht, die in Fig. 3 dargestellt ist, nach unten, so wird das zweite Seil 27 in Richtung der Regeleinheit 28 gezogen (d.h. nach rechts im Hinblick auf die Ansicht von Fig. 3), so dass sich

die genannte Ecke der Grundfläche des Kontaktkopfes 10 wieder

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anhebt. Der Kontaktkopf 10 wird so auf dem ersten Schwenkarm

4 balanciert.

Mit dem Kontaktkopf 10 ist ein Neigungswinkelsensor 33

verbunden, welcher entsprechende Neigungswinkelsignale des

Kontaktkopfes 10 über eine in dem ersten Schwenkarm 4 und

eine erste Basisstange 2 geführte Signalleitung an einen

ersten Drehantrieb 8 sendet. Der erste Drehantrieb 8 ist

wiederum signalleitend mit der Regeleinheit 28 verbunden,

wodurch die Neigungswinkelsignale in der Regeleinheit 28

ausgewertet und zur Einstellung der Seilzuganordnung 25

eingesetzt werden.

Die Regeleinheit 28 ist über einen nicht gezeigten

Akkumulator des Fahrzeugs 1 mit Strom versorgt.

Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass das erste Seil 26,

das zweite Seil 27 und die weiteren Seile beispielsweise von

Schutzrohren ummantelt sind.

Fig.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer

beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer auf einem

Dach eines Fahrzeugs 1 angeordneten erfindungsgemäßen

Stromversorgungseinrichtung als Aufriss.

Diese dritte Ausführungsvariante ähnelt jener ersten

Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen

Stromversorgungseinrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt

ist.

Es werden daher in Fig. 4 teilweise gleiche Bezugszeichen wie

in Fig. 1 verwendet.

Im Unterschied zu jener ersten Ausführungsvariante von Fig. 1

weist die erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung nach

Fig.

4 einen ersten Schwenkarm 4 und einen zweiten Schwenkarm

5 auf, eine Führungsvorrichtung 6 umfasst lediglich ein

erstes Führungsgestänge 16.

Eine erste Basisstange 2 ist um eine erste Achse 12 drehbar

mit dem Fahrzeug 1 verbunden. Eine in Fig. 4 nicht sichtbare

zweite Basisstange, welche wie jene in Fig. 2 sichtbare

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zweite Basisstange 3 ausgebildet bzw. angeordnet ist und parallel zu der ersten Basisstange 2 ausgerichtet ist, ist um eine Parallele zu der ersten Achse 12 drehbar mit dem Fahrzeug 1 verbunden.

Die zweite Basisstange ist relativ zu der ersten Basisstange

2 versetzt angeordnet.

Mit der ersten Basisstange 2 sind der erste Schwenkarm 4 und der zweite Schwenkarm 5 gelenkig in Bezug auf eine in Fig. 4 projizierend erscheinende zweite Achse 13 verbunden. Der erste Schwenkarm 4 ist daher um die erste Achse 12 und die zweite Achse 13 drehbar auf dem Fahrzeug 1 gelagert. Der zweite Schwenkarm 5 ist um eine Parallele zu der ersten Achse 12 und eine Parallele zu der zweiten Achse 13 drehbar auf dem Fahrzeug 1 gelagert.

Die erste Achse 12 und die zweite Achse 13 sind als Achsen eines kartesischen Koordinatensystems rechtwinklig zueinander

ausgerichtet.

Auslenkungen des ersten Schwenkarms 4 und des zweiten Schwenkarms 5 erfolgen gemeinsam, da der erste Schwenkarm 4 und der zweite Schwenkarm 5 über eine Verbindungsstange 34 gelenkig miteinander verbunden sind. Bei Auslenkungen des ersten Schwenkarms 4 und des zweiten Schwenkarms 5 bleiben der erste Schwenkarm 4 und der zweite Schwenkarm 5 parallel

zueinander ausgerichtet.

Fig. 4 seigt eine Auslenkung des ersten Schwenkarms 4 und des zweiten Schwenkarms 5 um die erste Achse 12 in die Bildebene von Fig. 4 hinein und um die zweite Achse 13 nach rechts.

Die Auslenkung wird mittels eines elektrischen ersten Drehantriebs 8 und eines elektrischen zweiten Drehantriebs 9, welche über einen in Fig. 4 nicht sichtbaren Akkumulator des Fahrzeugs 1 mit Strom versorgt sind, eingeleitet und geführt. Der erste Drehantrieb 8 ist auf dem Dach des Fahrzeugs 1 angeordnet und mit der ersten Basisstange 2 gekoppelt. Der

zweite Drehantrieb 9 ist mit einem Drehgelenk 15, über

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welches der erste Schwenkarm 4 mit der ersten Basisstange 2 verbunden ist, gekoppelt.

Mittels des ersten Drehantriebs 8 werden erste Drehbewegungen des ersten Schwenkarms 4 um die erste Achse 12 eingeleitet und geführt, mittels des zweiten Drehantriebs 9 zweite Drehbewegungen des ersten Schwenkarms 4 um die zweite Achse 13.

Mit der Verbindungsstange 34 und einem Ende des ersten Führungsgestänges 16 ist ein Kontaktkopf 10 gelenkig verbunden, welcher in dem Auslenkungszustand von Fig. 4 mit einer stationären Andockvorrichtung 11 einer als Ladestation ausgebildeten Fahrzeuginfrastruktur mechanisch und elektrisch gekoppelt ist.

Vergleichbar mit einer Parallelogrammführung führt der Kontaktkopf 10 aufgrund seiner Verbindung mit der Verbindungsstange 34 bei Schwenkbewegungen des ersten Schwenkarms 4 und des zweiten Schwenkarms 5

Translationsbewegungen parallel zu der ersten Achse 12 durch.

Das erste Führungsgestänge 16 ist konstruktiv gleich wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ausgebildet. Es ist mit der zweiten Basisstange gelenkig verbunden. Das erste Führungsgestänge 16 bewegt sich bei Auslenkungen des ersten Schwenkarms 4 mit dem ersten Schwenkarm 4 und dem zweiten Schwenkarm 5 mit und stützt den Kontaktkopf 10 ab, sodass unbeabsichtigte Drehungen des Kontaktkopfes 10 um eine Parallele zu der ersten Achse 12 vermieden werden.

Gegen Drehungen um eine Parallele zu der zweiten Achse 13 ist der Kontaktkopf 10 aufgrund seiner Verbindung mit der

Verbindungsstange 34 gesichert.

Mit dem ersten Schwenkarm 4 und der ersten Basisstange 2 ist eine erste Feder 23 einer Federvorrichtung 7 verbunden, mit dem zweiten Schwenkarm 5 und der ersten Basisstange 2 eine

zweite Feder 24 der Federvorrichtung 7.

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Von dem ersten Schwenkarm 4 aus betrachtet und in jener Ansicht von Fig. 4 weist die erste Feder 23 nach rechts unten, die zweite Feder 24, von dem zweiten Schwenkarm 5 aus betrachtet, nach links unten. Lenken der erste Schwenkarm 4 und der zweite Schwenkarm 5 beispielsweise im Hinblick auf die Ansicht von Fig. 4 und wie in Fig. 4 dargestellt nach rechts aus, so wird die erste Feder 23 gestaucht und die zweite Feder 24 gedehnt.

Lenken der erste Schwenkarm 4 und der zweite Schwenkarm 5 beispielsweise im Hinblick auf die Ansicht von Fig. 4 nach links aus, so wird die zweite Feder 24 gestaucht und die erste Feder 23 gedehnt.

So werden bei Auslenkungen des ersten Schwenkarms 4 und des zweiten Schwenkarms 5 Federrückstellkräfte gebildet, welche den ersten Schwenkarm 4 und den zweiten Schwenkarm 5 aus ausgelenkten Lagen in eine neutrale Lage zurückführen.

Die Federvorrichtung 7 ist außerhalb eines von dem ersten Schwenkarm 4 und dem zweiten Schwenkarm 5 eingegrenzten Bereichs angeordnet. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch vorstellbar, die Federvorrichtung 7 innerhalb dieses Bereichs

anzuordnen.

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Liste der Bezeichnungen

1 Fahrzeug

2 Erste Basisstange

3 Zweite Basisstange 4 Erster Schwenkarm

5 Zweiter Schwenkarm 6 Führungsvorrichtung 7 Federvorrichtung

8 Erster Drehantrieb 9 Zweiter Drehantrieb

10 Kontaktkopf

11 Andockvorrichtung

12 Erste Achse

13 Zweite Achse

14 Dritte Achse

15 Drehgelenk

16 Erstes Führungsgestänge 17 Zweites Führungsgestänge 18 Erste Führungsstange 19 Zweite Führungsstange 20 Dritte Führungsstange 21 Vierte Führungsstange 22 Kugelgelenk

23 Erste Feder

24 Zweite Feder

25 Seilzuganordnung

26 Erstes Seil

27 Zweites Seil

28 Regeleinheit

29 Erste Führungsrolle 30 Zweite Führungsrolle 31 Dritte Führungsrolle 32 Vierte Führungsrolle 33 Neigungswinkelsensor

34 Verbindungsstange

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Claims

15 20 25 30 35 202110917 Patentansprüche

1. Stromversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug wie einen elektrischen Bus oder einen elektrischen Lastkraftwagen, mit zumindest einem Kontaktkopf (10), welcher zur Bildung einer elektrischen Verbindung mit einer Andockvorrichtung (11) in Kontakt bringbar ist, und mit zumindest einem ersten Schwenkarm (4), welcher mit dem zumindest einen Kontaktkopf (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest erste Schwenkarm (4) um eine erste Achse (12) und eine zweite Achse (13), die gewinkelt zueinander angeordnet sind, drehbar mit einem

Fahrzeug (1) verbindbar ist.

2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung des zumindest einen Kontaktkopfes (10) gegen Verdrehungen relativ zu dem zumindest ersten Schwenkarm (4) eine Führungsvorrichtung (6) mit dem zumindest einen Kontaktkopf (10) verbunden ist und

mit dem Fahrzeug (1) verbindbar ist.

3. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zumindest ersten Schwenkarm (4) und dem zumindest einen Kontaktkopf (10) ein Kugelgelenk (22) angeordnet ist.

4, Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Schwenkarm (5) mit dem zumindest einen Kontaktkopf (10) verbunden ist, wobei der zweite Schwenkarm (5) um eine Parallele zu der ersten Achse (12) und eine Parallele zu der zweiten Achse (13) drehbar mit dem Fahrzeug (1) verbindbar ist, wobei der zweite Schwenkarm (5) in einer Weise parallel zu dem ersten Schwenkarm (4) geführt ist, dass bei Schwenkbewegungen des ersten Schwenkarms (4) und des zweiten Schwenkarms (5) der zumindest

eine Kontaktkopf (10) eine Translationsbewegung durchführt.

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5. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (6), stabförmig ausgebildet, gelenkig mit dem zumindest einen Kontaktkopf (10) verbunden ist und gelenkig mit dem Fahrzeug

(1) verbindbar ist.

6. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (6) als Seilzuganordnung (25) ausgebildet ist, welche mit dem zumindest einen Kontaktkopf (10) verbunden ist und mit dem Fahrzeug (1) verbindbar ist, wobei die Seilzuganordnung (25) in einer Weise konfiguriert ist, dass der zumindest eine Kontaktkopf (10) mittels Einstellung von Seilkräften auf

zumindest dem ersten Schwenkarm (4) balancierbar ist.

7. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Seil (26) der

Seilzuganordnung (25) von einem Schutzrohr ummantelt ist.

8. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federvorrichtung (7) zumindest mit dem ersten Schwenkarm (4) verbunden ist und mit dem Fahrzeug (1) verbindbar ist, wobei die Federvorrichtung (7) in einer Weise eingestellt ist, dass bei Schwenkarmauslenkungen aus einer neutralen Lage eine Federrückstellkraft zumindest auf den ersten Schwenkarm (4) gebildet wird.

9. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (12) eine Parallele zu einer Fahrzeugquerachse ist und die zweite Achse

(13) eine Parallele zu einer Fahrzeuglängsachse ist.

10. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (12) und die zweite Achse (13) als Achsen eines kartesischen

Koordinatensystems ausgeführt sind.

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11. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der erste Schwenkarm (4) mit dem zumindest einen Kontaktkopf (10) zu

einem Stromabnehmer verbunden ist.

12. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockvorrichtung

(11) stationär angeordnet ist.

13. Fahrzeug mit einer Stromversorgungseinrichtung nach

einem der Ansprüche 1 bis 12.

14. Fahrzeuginfrastruktur mit einer

Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

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