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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladesteckerverbindung einer Traktionsbatterie einer mobilen Arbeitsmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Ladesteckerverbindung für ein Ladegerät und eine Traktionsbatterie einer mobilen Arbeitsmaschine, etwa eines Flurförderzeugs, mit einer Ladegerätsteckereinheit sowie einer an einem Anschlusskabel angeordneten Batteriesteckereinheit, und mit einem um eine Hebelachse schwenkbaren Handhebel, wobei die Hebelachse gegenüber der Ladegerätsteckereinheit festliegt.
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Bekannt sind batterieelektrisch angetriebene mobile Arbeitsmaschinen und unter diesen insbesondere Flurförderzeuge. Diese weisen eine Traktionsbatterie auf, aus der die gesamte Antriebsenergie des Fahrzeugs für den Fahrantrieb wie auch für Arbeitsvorrichtungen entnommen wird. Eine solche Arbeitsvorrichtung kann beispielsweise bei einem Gabelstapler als Ausführungsbeispiel eines Flurförderzeugs ein Hubantrieb eines Hubmastes sein.
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Solche Traktionsbatterien sind herkömmlich als Bleisäurebatterien ausgeführt, die aufgrund des Leistungsbedarfs große Kapazitäten aufweisen und bis zu mehr als einer Tonne wiege. Neuere Traktionsbatterien als sogenannte Hochleistungsbatterien, die neuere Technologien nutzen, wie beispielsweise Lithium-Ionenzellen, weisen bei gleichem Bauvolumen und oftmals geringerem Gewicht noch deutlich höhere Leistungs- und Speicherdichten auf. Wenn durch die mobile Arbeitsmaschine bzw. das Flurförderzeug die volle, von der Traktionsbatterie zur Verfügung gestellte Leistung, abgerufen wird, fließen relativ hohe Ströme. Die Traktionsbatterie ist dabei im Regelfall als Wechselbatterie ausgebildet, die in einem Batteriefach des Fahrzeugs angeordnet ist und für das Wiederaufladen aus dem Fahrzeug entnommen werden kann. Dadurch kann im Mehrschichtbetrieb beispielsweise bei Flurförderzeugen eine entladene Traktionsbatterie gegen eine aufgeladene ausgetauscht werden und es ist keine Arbeitsunterbrechung für das Wiederaufladen erforderlich. Hierfür muss die Traktionsbatterie über eine Steckerverbindung mit der mobilen Arbeitsmaschine verbunden werden. Die Steckerverbindung besteht dabei aus zwei Steckereinheiten, einer Kupplung und einem Stecker, wobei eine der Steckereinheiten an einem Anschlusskabel der Traktionsbatterie angeordnet ist und die zweite Steckereinheit mit dem Fahrzeug verbunden ist.
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Aufgrund der hohen Ströme und großen übertragenen Leistungen, sind die Kontakte der Steckereinheit relativ groß dimensioniert und müssen eine hohe Flächenpressungskraft aufweisen, um eine unerwünschte Erwärmung durch große Übergangswiderstände zu vermeiden. Daher ergeben sich beim Ziehen und Stecken der Steckerverbindung große Betätigungskräfte, um die Steckereinheit zu verbinden und auch um diese zu trennen.
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Um die Bedienung zu erleichtern, ist es daher bekannt, eine der beiden Steckereinheiten fest mit dem Fahrzeugrahmen zu verbinden und nicht nur mit einem Anschlusskabel. Durch diese feste Anbringung kann eine Person allein durch Handhaben der zweiten bzw. losen Steckereinheit das Batteriesteckersystem verbinden. Die entsprechende Steckereinheit der Traktionsbatterie weist dabei im Regelfall einen Handgriff auf, mit dem die Steckereinheit unter Aufbringung der nötigen Kräfte mit der fest am Fahrzeugrahmen angebrachten Steckereinheit verbunden werden kann.
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Zum Wiederaufladen der Traktionsbatterie kann diese sowohl eingesetzten das Fahrzeug, als auch entnommen aus dem Fahrzeug mit einem Ladegerät verbunden werden. Hierfür wird an einem Anschlusskabel des Ladegeräts eine Steckereinheit entsprechend derjenigen der mobilen Arbeitsmaschine vorgesehen, um eine Ladesteckerverbindung zu bilden.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass die Bedienungskräfte bei großen Steckereinheiten sowohl bei einer Verbindung mit der mobilen Arbeitsmaschine, wie auch einem Ladegerät sehr hoch sind und auch für eine kräftige Person ist auch im Fall der festen Anbringung einer Steckereinheit diese nur schwer zu verbinden oder zu trennen. Auch besteht eine Sicherung und Verriegelung des verbundenen Batteriesteckersystems allein durch die Federkräfte der Kontakte der Steckereinheiten. Hinzu kommt im Fall einer Ladesteckerverbindung, dass die Steckereinheit der Traktionsbatterie sich an einem Anschlusskabel befindet und auch die Steckereinheit des Ladegeräts im Regelfall sich an einem Anschlusskabel befindet, um eine flexible Verbindungsmöglichkeiten mit der Traktionsbatterie zu ermöglichen.
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Dadurch steht bei einer Ladesteckerverbindung häufig keine feste Abstützung einer Steckereinheit zur Verfügung, um beidhändig mit der zweiten Steckereinheit die nötigen Verbindung- oder Trennungskräfte aufzubringen.
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Aus der
JP H-06 215828 A ist ein Batteriesteckersystem mit einer Füge- und Trennhilfe bekannt, die aus einem Hebel besteht, an dem im Bereich zwischen einer Hebelachse und einem als Handgriff dienenden Hebelende die lose Steckereinheit angesetzt wird. Dabei ist die lose Steckereinheit an demselben Hebelarm wie ein Handgriff auf derselben Seite gegenüber der Hebelachse angesetzt.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass sich ein relativ großer Platzbedarf ergibt, da die Hebelachse seitlich neben der losen Steckereinheit angeordnet sein und für eine ausreichende Hebelübersetzung der Hebelarm insgesamt relativ lang sein muss.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ladesteckerverbindung für eine mobile Arbeitsmaschine zur Verfügung zu stellen, die die zuvor genannten Nachteile vermeidet und mit dem mit geringen Betätigungskräften eine Steckerverbindung als Ladesteckerverbindung mit einem Ladegerät hergestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ladesteckerverbindung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer Ladesteckerverbindung für ein Ladegerät und eine Traktionsbatterie einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs, mit einer Ladegerätsteckereinheit sowie einer an einem Anschlusskabel angeordneten Batteriesteckereinheit, mit einem um eine Hebelachse schwenkbaren Handhebel, wobei die Hebelachse gegenüber der Ladegerätsteckereinheit festliegt, der Handhebel eine Kulissenführung für einen Kulissenstein der Batteriesteckereinheit aufweist, wobei mindestens eine Kulissenbahn bei einer Schwenkbewegung des Handhebels eine die Steckereinheiten verbindende oder trennende Kraft auf den Kulissenstein ausübt.
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Vorteilhaft kann über den Hebelarm des Handhebels sowie die Kulissenführung in der Kulissen war auf die Batteriesteckereinheit eine mit der Ladegerätsteckereinheit zusammenschiebende oder trennende Kraft ausgeübt werden, wobei je nach Ausführung sowohl eine zusammenschiebend oder trennende Kraft oder beides möglich ist. Durch eine solche Hilfsmechanik wird maßgeblich die Ergonomie verbessert, da die Batteriesteckereinheit nur angesetzt werden muss und durch eine nachfolgende Schwenkbewegung des Handhebels das Batteriesteckersystem verbunden wird. Verletzungsgefahren bei Steck- oder Ziehvorgängen werden vermindert, da es nicht zu einem Abrutschen kommen kann, wenn große Kraft auf die Steckereinheit ausgeübt wird, und eine leichte Bedienung durch eine einzelne Person möglich ist. Der Kulissenstein an der losen Steckereinheit ist dabei im Regelfall ein Rundbolzen. Bevorzugt sollte dabei die Ladegerätsteckereinheit gegenüber einem Abstützpunkt festgehalten werden durch beispielsweise eine Klemmvorrichtung oder Haltemittel. Ein geeigneter Abstützpunkt ist beispielsweise ein Gebäudeteil, wie eine Wand, die Traktionsbatterie aufgrund ihres großen Gewichtes aber auch ein Flurförderzeug.
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Vorteilhaft kann die Kulissenbahn zumindest über einen Teil der Länge durch eine Steigung in Bezug auf eine zu der Hebelachse laufende Linie bei einer Schwenkbewegung des Handhebels eine Kraftübersetzung bewirken.
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Wenn der Handhebel bewegt wird, wirkt durch eine Fläche, die auf einer geraden Linie zu der Hebelachse liegt, eine Kraft auf den Kulissenstein, die nur von den Hebelarm auf dieser Geraden gegenüber der Hebelachse abhängt und die in Richtung senkrecht zu dieser Fläche wirkt. Wenn die Kulissenbahn gegenüber dieser Geraden jedoch eine Steigung aufweist, so kann dadurch die Richtung der ausgeübten Kraft gesteuert werden, beispielsweise mit einer größeren Komponente in Richtung auf die Bewegungsrichtung zum Verbinden mit der besten Steckereinheit, und/oder zum anderen kann eine deutliche Verstärkung der Kraft erreicht werden durch das Abgleiten des Kulissensteins auf der Steigung.
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In einer Weiterbildung verändert sich die Steigung mit dem Abstand zu der Hebelachse.
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Wenn der Kulissenstein auf der Kulissenbahn gleitet, verändert er seinen Abstand zur Hebelachse. Beispielsweise kann durch eine entsprechend angepasste Kurve eine gleichmäßige Kraft oder im Wesentlichen gleichförmige Kraft während des gesamten Zusammenschiebens der Steckereinheiten erreicht werden. Auch jede andere Steuerung der Kraft über diese Bewegung ist möglich. Beispielsweise kann am Anfang des Zusammenschiebens eine größere Kraft ausgeübt werden.
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Der Kulissenstein kann in einer linearen, gegenüber der Ladegerätsteckereinheit fest angeordneten und auf diese ausgerichteten Führung geführt werden, während zugleich die Kulissenbahn auf den Kulissenstein einwirkt.
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Beispielsweise durch Kontaktstifte, die in Buchsen eingeführt werden, erfolgt nach dem Ansetzen der losen Steckereinheit an der festen Steckereinheit eine gewisse Führung. Trotzdem kann es zu Verklemmungen kommen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn die Batteriesteckereinheit über die Kulissensteine auch zwangsweise in eine richtige Bewegungsrichtung geführt wird. Weiterhin kann durch das gleichzeitige Angreifen der Kulissenbahn des Handhebels und der Führung an demselben Kulissenstein eine Kraftkomponente, die nicht in Richtung der festen Steckereinheit oder von dieser weg weist, abgestützt werden. Vorteilhaft werden durch die Zwangsführung das Batteriesteckersystem und die beiden Steckereinheiten mechanisch geschont.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die Führung ein Schlitz in einem Blech.
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Der Handhebel kann Kulissenbahnen für ein Verbinden und für ein Trennen der Ladesteckerverbindung aufweisen.
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Dadurch kann das Batteriestecksystem sowohl beim Verbinden wie auch beim Trennen eine Bedienung mit wenig Kraftaufwand erreichen. Insbesondere ist es auch möglich, durch unterschiedliche Kennlinien der Kulissenbahnen den Kraftverlauf unterschiedlich zu gestalten für das Trennen und das Verbinden.
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Vorteilhaft weist die Ladegerätsteckereinheit ein Halteelement auf, das ein Befestigen an einem schweren Gegenstand, insbesondere einer Traktionsbatterie oder einer Gebäudewand, ermöglicht.
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Durch die Befestigung an einem schweren Gegenstand, der das Flurförderzeug, die Traktionsbatterie oder auch ein Gebäudeelement sein kann, können die Betätigungskräfte abgestützt werden und beim Betätigen des Handhebels verrutscht die Ladesteckerverbindung nicht. Besonders geeignet hierfür ist die Traktionsbatterie selbst, die in der herkömmlich bekannten Ausführungsformen einen Batterietrog mit einer oberen Kante aufweist, an dem beispielsweise das Halteelement mit die geeigneten Verbindungselementen befestigt werden kann. Alternativ ist es auch denkbar, bei einer festen Ladestation die Ladegerätsteckereinheit beispielsweise an einer Wand festzuschrauben. Es ist denkbar, eine Ladesteckerverbindung, bestehend aus einer Batteriesteckereinheit und einer Ladegerätsteckereinheit vorzusehen, wobei allein ein Halteelement an der Ladegerätsteckereinheit vorgesehen ist und die zuvor beschriebenen Merkmale eines Handhebels und der Kulissenführung weggelassen werden. Allein schon durch das Halteelement und die Befestigung der Ladegerätsteckereinheit an einem schweren Gegenstand ergibt sich vorteilhaft eine leichtere Bedienbarkeit.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Ladesteckerverbindung ermöglicht das Halteelement über eine Winkelleiste ein Einhängen an der oberen Kante eines Batterietrogs einer Traktionsbatterie.
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Die nach oben überstehende Kante des Batterietrogs eignet sich besonders für ein Einhängen mithilfe eines Halteelements. Dies können einfache Hakenelemente sein, aber auch eine Ausführung, bei der in dem Halteelement eine Schlitzöffnung für die Oberkante des Batterietrogs vorgesehen ist. Dabei ist es denkbar, dass eine Verschiebbarkeit in Längsrichtung entlang dem Batterietrog verhindert wird, indem beispielsweise eine Befestigung in einem Eckbereich des Batterietrogs über die zueinander in 90° Winkel stehenden Kanten erfolgt. Ebenfalls ist es denkbar, Klemmelemente oder Federelemente vorzusehen, die das Halteelement an der Oberkante des Batterietrogs festlegen oder auch eine eigene Klemmmechanik.
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Die Ladegerätsteckereinheit kann einen Handgriff aufweisen. Dies ermöglicht eine leichtere Handhabung der Ladegeräte Steckereinheit und ein Aufsetzen beispielsweise auf die Oberkante des Batterietrogs.
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Eine Rückstellfeder kann den Handhebel in eine Stellung drücken, in der der Handhebel an der Ladegerätsteckereinheit anliegt.
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Insbesondere wird dadurch der Handhebel bei nicht betätigtem Zustand bzw. nicht verriegeltem Zustand der Ladesteckerverbindung in seine Ausgangsposition zurückbewegt und somit verhindert, dass sich bei einem Transport der Ladegerätsteckereinheit der Handhebel unerwünscht aufstellt.
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Die Ladegerätsteckereinheit weist vorteilhaft ein U-förmiges Profil auf, in dessen Zwischenraum Steckerkontakte angeordnet sind, wobei an jeder Seitenwand ein Handhebel angeordnet ist und die beiden Handhebel an ihrem Hebelende durch einen Griff verbunden sind.
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Die Hebelachsen können unmittelbar an den Boden des U-förmigen Profils anschließend angeordnet sein.
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Die Führungen, wie sie zuvor beschrieben wurden, können oberhalb der Hebelachsen in Bezug auf den Boden des U-förmigen Profils angeordnet sein.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
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1 eine erfindungsgemäße Ladegerätsteckereinheit angehängt an eine Traktionsbatterie,
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2 die Ladegerätsteckereinheit mit der Traktionsbatterie der 1 in Frontansicht,
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3 die Ladegerätsteckereinheit der 1 mit geöffnetem Handhebeln,
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4 die Ladegerätsteckereinheit der 1 mit geöffnetem Handhebeln und einer Batteriesteckereinheit der Traktionsbatterie, die eine Ladesteckerverbindung bilden,
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5 die Ladegerätsteckereinheit der 4 mit angesetzter Batteriesteckereinheit,
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6 die Ladesteckerverbindung der 4 und 5 in verriegelten Zustand,
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7 die Ladesteckerverbindung der 4 schematisch in Aufsicht beim Verriegeln und
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8 die Ladesteckerverbindung der 4 schematisch in Aufsicht beim Entriegeln.
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ladegerätsteckereinheit 1 angehängt an eine Traktionsbatterie 2 mit einem Batterietrog 3 und Anschlüssen 4 der Batteriezellen. Die mit einem Anschlusskabel 5 verbundene Ladegerätsteckereinheit 1 besteht aus Anschlussbuchsen 6, die in einem U-förmigen Profil 7 angeordnet sind. Das U-förmige Profil 7 wiederum ist mit einem Halteelement 8 verbunden, auf dem ein Handgriff 9 aufgesetzt ist. An jeweils einer Seitenwand 10 des U-förmigen Profils 7 ist ein Handhebel 11 angeordnet. Jeder der Handhebel 11 ist über einen Griff 12 mit dem jeweils anderen auf der anderen Seite des U-förmigen Profils 7 verbunden. Durch das Halteelement 8 ist die Ladegerätsteckereinheit 1 auf eine Oberkante 13 des Batterietrogs 3 aufgesetzt.
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Die 2 zeigt die Ladegerätsteckereinheit 1 mit der Traktionsbatterie 2 der 1 in Frontansicht. Über das Halteelement 8 mit dem Handgriff 9 ist die Ladegerätsteckereinheit 1 auf die Oberkante 13 des Batterietrogs 3 aufgesetzt, an der sie durch eine Winkelleiste 14 gehalten wird. Die innerhalb des U-förmigen Profils 7 angeordneten und durch den Griff 12 verbundenen Handhebel 11 werden durch eine Rückstellfeder 15 in die verriegelte Position zurückgedrückt, wenn die Ladegerätsteckereinheit 1 nicht mit einer Batteriesteckereinheit verbunden ist. Innerhalb des U-förmigen Profils 7 befinden sich noch die Anschlussbuchsen 6
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Die 3 zeigt die Ladegerätsteckereinheit 1 der 1 mit geöffnetem Handhebeln 11 in einer Perspektivansicht von vorne. Über das Halteelement 8 mit dem Handgriff 9 sowie die Winkelleiste 14 ist die Ladegerätsteckereinheit 1 auf die Oberkante 13 des Batterietrogs 3 der Traktionsbatterie 2 aufgesetzt. Eine in den Handhebeln 11 ausgeführte Kulissenführung 16 bildet zusammen mit Führungen 17 Öffnungen, in die Kulissensteine einer Batteriesteckereinheit eingesetzt werden können.
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Die 4 zeigt die Ladegerätsteckereinheit 1 der 1 mit geöffnetem Handhebeln 11 und einer Batteriesteckereinheit 18 der Traktionsbatterie 2, die eine Ladesteckerverbindung 19 bilden. Die Batteriesteckereinheit 18 weist Kulissensteine 20 auf sowie einen Handgriff 22. In der Darstellung der 4 ist die Batteriesteckereinheit 18 auf die Ladegerätsteckereinheit 1 ausgerichtet, die auf die Oberkante 13 des Batterietrogs 3 aufgesetzt ist.
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Die 5 zeigt die Ladegerätsteckereinheit 1 der 4, die über das Halteelement 8 auf die Oberkante 13 des Batterietrogs 3 aufgesetzt ist, mit angesetzter Batteriesteckereinheit 18. Die hier nicht zu erkennenden Kulissensteine sind dann in die Kulissenführungen 16 und Führungen 17 der 3 eingesetzt, da die Handhebel 11 voll geöffnet sind.
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Die 6 zeigt die Ladesteckerverbindung 19 der 4 und 5 in verriegelten Zustand. Die Batteriesteckereinheit 18 ist über die Handhebel 11 und die hier nicht zu erkennende Führung der Kulissensteine in den Kulissenführungen 16 bis in die verriegelte Position an die Ladegerätsteckereinheit 1 herangezogen.
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Die 7 zeigt die Ladesteckerverbindung 19 der 4 schematisch in Aufsicht beim Verriegeln und angeordnet an dem Batterietrog 3. Durch die Schwenkbewegung des Handhebels 11, wie durch den Pfeil angedeutet, wird die Batteriesteckereinheit 18 in Richtung des zweiten Pfeils auf die Ladegerätsteckereinheit 1 gedrückt. Dies erfolgt durch eine an dem Handhebel 11 angeordnete Kulissenbahn 23 als Teil der Kulissenführung 16, die eine entsprechende, durch die Hebelverhältnisse des Handhebels 11 untersetzte Kraft auf die Kulissensteine 20 ausüben. Kraftkomponenten, die dabei nicht direkt in Richtung auf die Ladegerätsteckereinheit 1 wirken, werden durch die Führung 17 abgestützt, die aus einem Schlitz in dem U-förmigen Profil besteht. Der Handhebel ist an einer Hebelachse 25 an der Ladegerätsteckereinheit 1 gelagert. Da die Batteriesteckereinheit 18 auf beiden Seiten Kulissensteine 10 aufweist und auf beiden Seiten Handhebel 11 mit einer Kulissenbahn 23 angeordnet sind, wird die Batteriesteckereinheit 18 beidseitig mit einer Kraft auf die Ladegerätsteckereinheit 1 gedrückt und kann nicht verkannten.
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Die 8 zeigt die Ladesteckerverbindung 19 der 4 schematisch in Aufsicht beim Entriegeln. Durch die Schwenkbewegung des Handhebels 11 in Gegenrichtung gegenüber der 7, wie durch den Pfeil angedeutet, wird die Batteriesteckereinheit 18 in Richtung des zweiten Pfeils von der Ladegerätsteckereinheit 1 weggedrückt. Dies erfolgt durch eine an dem Handhebel 11 angeordnete zweite Kulissenbahn 24 als Teil der Kulissenführung 16, die eine entsprechende, durch die Hebelverhältnisse des Handhebels 11 untersetzte Kraft auf die Kulissensteine 20 ausüben. Kraftkomponenten, die dabei nicht direkt in Richtung auf die Ladegerätsteckereinheit 1 wirken, werden durch die Führung 17 abgestützt, die aus einem Schlitz 24 in dem U-förmigen Profil besteht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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