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Die Erfindung betrifft eine Kabelbaugruppe zum Übertragen eines elektrischen Stroms nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine solche Kabelbaugruppe umfasst ein axial entlang einer Längsrichtung erstrecktes Kabel, das einen Kabelschlauch, zumindest eine in dem Kabelschlauch erstreckte elektrische Lastleitung zum Leiten eines elektrischen Stroms und zumindest eine in dem Kabelschlauch erstreckte Kühlleitung zum Führen eines Kühlmittels aufweist.
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Ein Kabel dieser Art kann insbesondere als Ladekabel zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (auch bezeichnet als Elektrofahrzeug) Verwendung finden. In diesem Fall kann das Kabel beispielsweise einerseits an eine Ladestation angeschlossen sein und andererseits ein Steckverbinderteil in Form eines Ladesteckers tragen, der in ein zugeordnetes Gegensteckverbinderteil in Form einer Ladebuchse an einem Fahrzeug eingesteckt werden kann, um auf diese Weise eine elektrische Verbindung zwischen der Ladestation und dem Fahrzeug herzustellen.
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Ladeströme können grundsätzlich als Gleichströme oder als Wechselströme übertragen werden, wobei insbesondere Ladeströme in Form von Gleichstrom eine große Stromstärke, beispielsweise größer als 200 A oder sogar größer als 350 A, aufweisen und zu einer Erwärmung des Kabels genauso wie eines mit dem Kabel verbundenen Steckverbinderteils führen können. Dies kann erforderlich machen, das Kabel zu kühlen.
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Eine Lösung, um einer solchen Erwärmung an dem Kabel entgegenzuwirken, könnte darin liegen, den Querschnitt der Lastleitung in dem Kabel weiter zu vergrößern. Dies hat jedoch den Nachteil, dass das Kabel insgesamt schwerer und weniger flexibel wird, so dass die Handhabbarkeit des Kabels für einen Nutzer beeinträchtigt sein kann.
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Ein aus der
DE 10 2010 007 975 B4 bekanntes Ladekabel weist eine Kühlleitung auf, die eine Zuleitung und eine Rückleitung für ein Kühlmittel umfasst und somit einen Kühlmittelfluss hin und zurück in dem Ladekabel ermöglicht. Die Kühlleitung der
DE 10 2010 007 975 B4 dient hierbei zum einen zum Abführen von an einem Energiespeicher eines Fahrzeugs entstehender Verlustwärme, zudem aber auch zum Kühlen des Kabels an sich.
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Bei einem aus der
DE 10 2011 100 389 A1 bekannten Kabel in Form eines Ladekabels zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs ist eine Kühlleitung in einem Kabelschlauch verlegt, die einen Vorlauf und einen Rücklauf für ein Kühlmittel bereitstellt, um Wärme an dem Kabel aufzunehmen und von dem Kabel abzuführen.
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Kabel, insbesondere Kabel mit Lichtwellenleitern, wie sie beispielsweise aus der
EP 0 126 509 B1 und der
DE 297 11 024 A1 bekannt sind, weisen häufig Fasern auf, um eine Zugentlastung an dem Kabel bereitzustellen und auf diese Weise eine axiale Belastung insbesondere von Lichtwellenleitern des Kabels zu vermeiden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wirksame Zugentlastung bei einer Kabelbaugruppe mit einer in einem Kabelschlauch eingefassten Kühlleitung, insbesondere zur Verwendung im Rahmen eines Ladesystems zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs, bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach weist die Kabelbaugruppe zumindest ein in dem Kabelschlauch erstrecktes Zugentlastungselement und eine Spanneinrichtung zum Spannen des zumindest einen Zugentlastungselements axial entlang der Längsrichtung auf.
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Demgemäß wird bei der Kabelbaugruppe an dem Kabel eine Zugentlastung durch Verwendung eines oder mehrerer Zugentlastungselemente, zum Beispiel in Form von Faserelementen, zum Beispiel aus Aramidfasern, bereitgestellt. Das zumindest eine Zugentlastungselement ist in dem Kabelschlauch längserstreckt und ist so zugfest, dass axial an dem Kabel wirkende Zugkräfte aufgenommen und abgeleitet werden können.
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Die Zugentlastung wird dadurch bereitgestellt, dass das Zugentlastungselement axial in dem Kabelelement vorgespannt werden kann und somit unter Vorspannung in dem Kabelschlauch erstreckt ist. Hierzu ist die Spanneinrichtung vorgesehen, die dazu dient, eine axiale Vorspannkraft an dem zumindest einen Zugentlastungselement einzustellen. Ist das Zugentlastungselement innerhalb des Kabelschlauchs vorgespannt und vorzugsweise unter Vorspannung an ein Steckverbinderteil und/oder eine Ladestation angeschlossen, müsste zum Lösen des Kabels von dem Steckverbinderteil oder der Ladestation zunächst die Vorspannkraft überwunden werden, bevor axiale Zugkräfte an dem Kabel zu einem Lösen des Kabelschlauchs von dem Steckverbinderteil oder der Ladestation führen könnten. Aufgrund der axialen Vorspannung wird somit eine wirksame Sicherung gegenüber (gegebenenfalls großen) am Kabel wirkenden Zugkräften bereitgestellt.
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Vorzugsweise ist an einem ersten Ende des Kabels ein Steckverbinderteil zum elektrischen Anschließen des Kabels an ein zugeordnetes Gegensteckverbinderteil angeordnet. Hierbei kann vorgesehen sein, das zumindest eine Zugentlastungselement starr an einem Gehäuseteil des Steckverbinderteils festzulegen, sodass das zumindest eine Zugentlastungselement fest und insbesondere nicht verstellbar an dem Gehäuseteil des Steckverbinderteils gehalten ist. Die Spanneinrichtung kann in diesem Fall beispielsweise an einem vom ersten Ende abliegenden, zweiten Ende des Kabels angeordnet sein, sodass über die Spanneinrichtung das an dem Steckverbinderteil befestigte und von dem Steckverbinderteil erstreckte zumindest eine Zugentlastungselement innerhalb des Kabelschlauchs vorgespannt werden kann.
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In einer Ausgestaltung weist die Spanneinrichtung ein Wickelelement, beispielsweise in Form einer drehbaren Spindel, auf. An diesem Wickelelement ist das Zugentlastungselement derart angeordnet, dass durch Verstellen des Wickelelements, zum Beispiel durch Verdrehen der Spindel, eine Vorspannkraft an dem Zugentlastungselement bewirkt werden kann. Das Wickelelement kann beispielsweise durch Verwendung eines Werkzeugs verstellbar sein und hierzu zum Beispiel einen Kopf aufweisen, zum Beispiel in Form eines Sechskants, an dem ein Werkzeug angreifen kann.
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Das Wickelelement kann beispielsweise einen Gewindeabschnitt aufweisen, der in ein Gewindeelement eingeschraubt ist. Aufgrund des Gewindeeingriffs zwischen dem Gewindeabschnitt des Wickelelements und dem Gewindeelement ist das Wickelelement in einer eingestellten Stellung hinreichend festgelegt, sodass die an dem zumindest einen Zugentlastungselement wirkenden axialen Vorspannkräfte und darüber hinaus an dem Kabel wirkende Zugkräfte nicht zu einem Zurückdrehen des Wickelelements führen.
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Um eine (weitere) Sicherung des Wickelelements in einer eingestellten Stellung bereitzustellen, kann zusätzlich oder alternativ zu einem solchen Gewindeeingriff ein Arretierungselement vorgesehen sein, das beispielsweise formschlüssig mit dem Wickelelement in Eingriff bringbar ist, um das Wickelelement gegen ein Verstellen zu sichern. Das Arretierungselement kann beispielsweise mit einem Kopf des Wickelelements in Eingriff zu bringen sein und kann einen Formschluss mit dem Kopf herstellen, sodass bei angebrachtem Arretierungselement das Wickelelement nicht aus einer eingestellten Stellung heraus verstellt werden kann.
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Die Spanneinrichtung kann beispielsweise Bestandteil einer Anschlussbaugruppe sein, über die das Kabel zum Beispiel an eine Ladestation (bei Ausgestaltung der Kabelbaugruppe zur Verwendung in einem Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs) angeschlossen sein kann. Die Anschlussbaugruppe dient dazu, das Kabel zum Beispiel an der Ladestation festzulegen und zudem die in dem Kabelschlauch geführten Lastleitungen und die Kühlleitungen aus dem Kabelschlauch herauszuführen. Hierzu weist die Anschlussbaugruppe einen Lastleitungsabgang zum Führen der zumindest einen Lastleitung aus der Anschlussbaugruppe heraus und einen Kühlleitungsabgang zum Führen der zumindest einen Kühlleitung aus der Anschlussbaugruppe heraus auf, sodass die eine oder die mehreren Lastleitungen und die eine oder die mehreren Kühlleitungen zum Beispiel in eine Ladestation, an die das Kabel angeschlossen ist, hinein geführt werden können.
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Dadurch, dass die Spanneinrichtung Bestandteil der Anschlussbaugruppe ist, stellt die Spanneinrichtung eine axiale Vorspannkraft zwischen dem Kabel und der Anschlussbaugruppe bereit. Eine axiale Belastung an dem Kabel wird somit über das zumindest eine Zugentlastungselement in die Anschlussbaugruppe eingeleitet, wobei aufgrund der Vorspannkraft ein Lösen des Kabels von der Anschlussbaugruppe zuverlässig verhindert ist und somit eine wirksame Zugentlastung an dem Kabel geschaffen ist.
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In einer Ausgestaltung wird über die Anschlussbaugruppe auch eine Torsionssicherung für das Kabel bereitgestellt. Hierzu ist das Kabel über ein Torsionssicherungselement an die Anschlussbaugruppe angeschlossen und über das Torsionssicherungselement torsionsfest an der Anschlussbaugruppe festgelegt. Eine Torsionsbelastung an dem Kabel kann somit nicht zu einem Lösen des Kabels von der Anschlussbaugruppe führen.
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In einer Ausgestaltung ist das Torsionssicherungselement in eine Einsetzöffnung eines Gehäuseteils der Anschlussbaugruppe eingesetzt und in der Einsetzöffnung zum Beispiel formschlüssig gehalten und auf diese Weise verdrehsicher festgelegt. Das Torsionssicherungselement kann zum Beispiel Aufnahmeöffnungen zum Aufnehmen der zumindest einen Lastleitung und der zumindest einen Kühlleitung aufweisen und dazu zum Beispiel sternförmig geformt sein, sodass die zumindest eine Lastleitung und die zumindest eine Kühlleitung positionsfest und separiert voneinander an dem Torsionssicherungselement gehalten und darüber torsionsfest zu der Anschlussbaugruppe festgelegt sind.
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Zum verdrehsicheren Festlegen des Torsionssicherungselements in der Einsetzöffnung können an dem Gehäuseteil zum Beispiel Formschlusselemente vorgesehen sein, die so mit dem Torsionssicherungselement in Eingriff stehen, dass eine Belastung auf Torsion an dem Kabel nicht zu einem Verdrehen des Torsionssicherungselements zu dem Gehäuseteil führen kann und Torsionskräfte über das Torsionssicherungselement in das Gehäuseteil eingeleitet und über das Gehäuseteil abgeleitet werden können.
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Zum axialen Festlegen kann das Torsionssicherungselement beispielsweise zwischen dem Kabelschlauch des Kabels und der Anschlussbaugruppe verspannt und dadurch klemmend gehalten sein. Die Spannkräfte können hierbei durch das zumindest eine Zugentlastungselement bewirkt werden, das durch die Spanneinrichtung der Anschlussbaugruppe verspannt ist und dadurch eine axiale Vorspannkraft zwischen dem Kabel und der Anschlussbaugruppe bereitstellt.
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In dem Kabel ist, in einer konkreten Ausgestaltung, eine zentrale, erste Kühlleitung erstreckt, über die beispielsweise ein Zulauf eines Kühlmittels bereitgestellt werden kann. Um diese zentral innerhalb des Kabelschlauchs erstreckte Kühlleitung können ein oder mehrere zweite Kühlleitungen und zudem ein oder mehrere elektrische Lastleitungen gruppiert sein, sodass die zweiten Kühlleitungen und die Lastleitungen die zentrale, erste Kühlleitung zwischen sich aufnehmen. Über die zweiten Kühlleitungen kann beispielsweise ein Rücklauf für das Kühlmittel bereitgestellt werden.
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Bei Ausgestaltung des Kabels als Ladekabel zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs kann über die zentrale, erste Kühlleitung beispielsweise ein Zulauf hin zu einem an dem Kabel angeordneten Steckverbinderteil bereitgestellt werden. Über die zweiten Kühlleitungen kann das Kühlmittel hingegen von Gegensteckverbinderteil zurück zu einer Ladestation strömen, um Wärme von dem Kabel und von dem Steckverbinderteil abzuführen.
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Das zumindest eine Zugentlastungselement ist vorzugsweise in einem Zwischenraum zwischen der zentralen, ersten Kühlleitung und der zumindest einen zweiten Kühlleitung und/oder der zumindest einen elektrischen Lastleitung erstreckt. Die zentrale, erste Kühlleitung und auch die zweiten Kühlleitungen und die Lastleitungen weisen eine im Querschnitt zumindest näherungsweise kreisförmige Gestalt auf. Zwischen der zentralen, ersten Kühlleitung, den zweiten Kühlleitungen und den Lastleitungen ergeben sich somit Zwischenräume, in denen eine oder mehrere Zugentlastungselemente erstreckt sein können.
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Beispielsweise kann in jedem Zwischenraum zwischen der zentralen, ersten Kühlleitung, den zweiten Kühlleitungen und den Lastleitungen ein Zugentlastungselement erstreckt sein, sodass eine räumlich in dem Kabelschlauch verteilte Zugentlastung bereitgestellt wird.
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Die Kabelbaugruppe ist vorzugsweise Bestandteil eines Ladesystems zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs. Hierzu ist das Kabel an seinem ersten Ende mit einem Steckverbinderteil, beispielsweise einem Ladestecker, und an seinem anderen, zweiten Ende mit einer Ladestation zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs verbunden. Der Kabelschlauch ist vorzugsweise flexibel, sodass das Kabel von der Ladestation in flexibler Weise hin zu einem Elektrofahrzeug verlegt werden kann.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine Ansicht einer Ladestation mit einem daran angeordneten Kabel;
- 2 eine Ansicht eines Steckverbinderteils des Kabels;
- 3 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Kabels in Form eines Ladekabels;
- 4 eine Querschnittsansicht des Kabels;
- 5 eine Ansicht einer Baugruppe des mit dem Kabel verbundenen Steckverbinderteils;
- 6 eine Ansicht eines Zugentlastungselements an einem dem Steckverbinderteil zugeordneten Ende;
- 7 eine Ansicht des Zugentlastungselements, in einer Explosionsdarstellung mit einem Befestigungselement zum Festlegen an einem Gehäuseteil des Steckverbinderteils;
- 8 eine Ansicht einer Anschlussbaugruppe zum Anschließen des Kabels an eine Ladestation;
- 9 eine andere Ansicht der Anschlussbaugruppe;
- 10 eine Explosionsansicht der Anschlussbaugruppe;
- 11 eine Seitenansicht der Anschlussbaugruppe;
- 12 eine andere, frontale Ansicht der Anschlussbaugruppe;
- 13 eine Schnittansicht entlang der Linie I-I gemäß 12 der Anschlussbaugruppe;
- 14 eine Ansicht der Anschlussbaugruppe, darstellend eine Spanneinrichtung der Anschlussbaugruppe;
- 15 eine andere Ansicht der Anordnung gemäß 14;
- 16 eine gesonderte Ansicht der Spanneinrichtung;
- 17 eine Ansicht eines Torsionssicherungselements an dem Kabel;
- 18 eine Ansicht des Torsionssicherungselements an der Anschlussbaugruppe;
- 19 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II gemäß 12; und
- 20 eine ausschnittsweise vergrößerte Ansicht der Ansicht gemäß 19.
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1 zeigt eine Ladestation 1, die zum Aufladen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 4, auch bezeichnet als Elektrofahrzeug, dient. Die Ladestation 1 ist dazu ausgestaltet, einen Ladestrom in Form eines Wechselstroms oder eines Gleichstroms zur Verfügung zu stellen und weist ein Kabel 2 auf, das mit einem Ende 201 mit der Ladestation 1 und mit einem anderen Ende 200 mit einem Steckverbinderteil 3 in Form eines Ladesteckers verbunden ist.
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Wie aus der vergrößerten Ansicht gemäß 2 ersichtlich, weist das Steckverbinderteil 3 an einem Gehäuse 30 Steckabschnitte 300, 301 auf, mit denen das Steckverbinderteil 3 steckend mit einem zugeordneten Gegensteckverbinderteil 40 in Form einer Ladebuchse an dem Fahrzeug 4 in Eingriff gebracht werden kann. Auf diese Weise kann die Ladestation 1 elektrisch mit dem Fahrzeug 4 verbunden werden, um Ladeströme von der Ladestation 1 hin zu dem Fahrzeug 4 zu übertragen.
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Um ein zügiges Aufladen des Elektrofahrzeugs 4 zu ermöglichen, weisen die übertragenen Ladeströme eine große Stromstärke, z.B. größer als 200 A, gegebenenfalls sogar in der Größenordnung von 350 A oder darüber, auf. Aufgrund solch hoher Ladeströme kommt es an den Leitungen des Kabels 2 zu thermischen Verlusten, die zu einem Erwärmen des Kabels 2 führen können. Bei den an einer Ladestation 1 heutzutage verwendeten Stromstärken können beispielsweise thermische Verluste im Bereich von 150 W pro Meter des Kabels 2 oder gar mehr auftreten, was mit einer erheblichen Erwärmung an dem Kabel 2 einhergehen kann.
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Einer großen Stromstärke könnte generell durch Verwenden von elektrischen Leitungen mit großem Leitungsquerschnitt begegnet werden. Dies erhöht jedoch nicht nur die Kosten des Kabels 2, sondern beeinträchtigt zudem die Handhabbarkeit des Kabels 2, weil mit dem Leitungsquerschnitt auch das Gewicht der Leitungen und damit des Kabels 2 steigt. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer aktiven Kühlung des Kabels 2, mit der eine übermäßige Erwärmung des Kabels 2 vermieden werden kann, ohne dass hierzu zwingend eine übermäßige Vergrößerung des Leitungsquerschnitts der in dem Kabel 2 verlegten Leitungen erforderlich ist.
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Bei einem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Kabels 2 sind daher in einem Kabelschlauch 20 Kühlleitungen 23, 24 verlegt, die einen Kühlmittelfluss innerhalb des Kabels 2 bereitstellen und auf diese Weise Wärme an den in dem Kabelschlauch 20 erstreckten Lastleitungen 22 aufnehmen und abführen können.
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Wie aus 3 und der Querschnittansicht gemäß 4 ersichtlich, weist das Kabel 2 einen äußeren Kabelschlauch 20 aus einem elektrisch isolierenden, flexiblen Material auf, an dessen Innenseite ein Schirmleiter 21 angeordnet ist. Der Schirmleiter 21 befindet sich auf einem elektrischen Massepotential und dient zur elektromagnetischen Abschirmung der in den Kabelschlauch 20 erstreckten Lastleitungen 22 nach außen hin.
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Im Inneren des Kabelschlauchs 20 ist eine Mehrzahl von Lastleitungen 22 verlegt, die zum Übertragen eines Wechselstroms oder eines Gleichstroms dienen können und auf Seiten des Steckverbinderteils 3 mit Kontaktelementen an den Steckabschnitten 300, 301 verbunden sind. Jede Lastleitung 22 weist eine elektrisch leitende Leitungsader 220 auf, die von einer elektrisch isolierenden Ummantelung 221 umhüllt ist. Über die Lastleitungen 22 werden Lastströme hin zum Steckverbinderteil 3 übertragen, sodass bei an die Ladebuchse 40 auf Seiten des Elektrofahrzeugs angeschlossenem Steckverbinderteil 3 Ladeströme zum Aufladen des Elektrofahrzeugs 4 übertragen werden können.
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Das Kabel 2 weist, wie insbesondere aus der Querschnittansicht gemäß 4 ersichtlich, eine zentrale, erste Kühlleitung 23 auf, die beispielsweise einen Zulauf von Kühlmittel hin zum Steckverbinderteil 3 bereitstellt. Um die zentrale, erste Kühlleitung 23 herum sind die Lastleitungen 22 sowie zwei zweite Kühlleitungen 24 gruppiert, über die beispielsweise ein Rücklauf des Kühlmittels von dem Steckverbinderteil 3 zurück zur Ladestation 1 bereitgestellt werden kann.
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Zudem sind Signalleitungen 27 in dem Kabelschlauch 20 eingefasst, über die Steuersignale von der Ladestation 1 hin zum Steckverbinderteil 3 und umgekehrt übertragen werden können. Füllelemente 26 dienen dazu, das Innere des Kabelschlauchs 20 derart auszufüllen, dass der Kabelschlauch 20 im Querschnitt eine zumindest näherungsweise kreisförmige Gestalt einnimmt, wie dies aus 4 ersichtlich ist.
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Das Kabel 2 ist entlang einer Längsachse L erstreckt, dabei aber flexibel biegbar. Die zentrale, erste Kühlleitung 23 ist koaxial zu der Längsachse L. Die Lastleitungen 22 und die zweiten Kühlleitungen 24 sind um die Längsachse L herum umfänglich an der zentralen, ersten Kühlleitung 23 verteilt.
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Die zentrale, erste Kühlleitung 23, die zweiten Kühlleitungen 24 und die Lastleitungen 22 weisen im Querschnitt eine jeweils zumindest näherungsweise kreisförmige Gestalt auf, wie dies aus 4 ersichtlich ist. Zwischen der zentralen, ersten Kühlleitung 23, den zweiten Kühlleitungen 24 und den Lastleitungen 22 ergeben sich somit Zwischenräume Z, in denen, bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4, Zugentlastungselemente 25 angeordnet sind, die sich längs innerhalb des Kabelschlauchs 20 erstrecken.
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Über die Zugentlastungselemente 25 wird eine Zugentlastung an dem Kabel 2 bereitgestellt. Die Zugentlastungselemente 25, beispielsweise Faserelemente in Form von Aramidfasern oder dergleichen, erstrecken sich längs innerhalb des Kabelschlauchs 20 und sind, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, gleichverteilt um die zentrale Kühlleitung 23 angeordnet, sodass eine in dem Kabelschlauch 20 räumlich verteilte Zugentlastung bereitgestellt wird.
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Die Zugentlastungselemente 25, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verwirklicht durch sieben um die Kühlleitung 23 herum angeordnete Faserelemente, erstrecken sich entlang der gesamten Länge des Kabels 2 von dem Steckverbinderteil 3 hin zu einer Anschlussbaugruppe 5, über die das Kabel 2 an die Ladestation 1 angeschlossen ist (siehe 1). Die Zugentlastungselemente 25 sind hierbei einerseits an dem Steckverbinderteil 3 und andererseits an der Anschlussbaugruppe 5 festgelegt, sodass über die Zugentlastungselemente 25 eine Zugentlastung für die Verbindung des Kabels 2 mit dem Steckverbinderteil 3 einerseits und mit der Anschlussbaugruppe 5 und darüber mit der Ladestation 1 andererseits bereitgestellt wird.
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Die Zugentlastungselemente 25 sind innerhalb des Kabelschlauchs 20 vorgespannt, wozu die Anschlussbaugruppe 5 eine Spanneinrichtung aufweist, deren Funktion nachfolgend noch im Einzelnen erläutert werden soll. Durch die Vorspannung wird das Kabel 2 zuverlässig und belastbar einerseits an dem Steckverbinderteil 3 und andererseits an der Anschlussbaugruppe 5 gehalten, sodass axial an dem Kabel 2 wirkende Zugkräfte, die bei unsachgemäßer Handhabung des Kabels 2 auch groß sein können, nicht zu einem Lösen der Verbindung des Kabels 2 von dem Steckverbinderteil 3 oder der Ladestation 1 führen können.
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5 zeigt das Kabel 2 an dem Steckverbinderteil 3. Ein in dem Kabel 2 erstrecktes Zugentlastungselement 25 ist über ein Befestigungselement 250, dargestellt in 6 und 7, starr und nicht verstellbar an einem Gehäuseteil 31 des Steckverbinderteils 3 festgelegt, sodass eine starre Verbindung zwischen dem Zugentlastungselement 25 und dem Steckverbinderteil 3 geschaffen ist. Ebenso können auch die anderen Zugentlastungselemente 25 an dem Gehäuseteil 31 festgelegt sein, wobei auch denkbar und möglich ist, dass die anderen Zugentlastungselemente 25 mit dem in 5 dargestellten Zugentlastungselement 25 verbunden sind, sodass eine Festlegung sämtlicher Zugentlastungselemente 25 über ein einziges Zugentlastungselement 25 innerhalb des Steckverbinderteils 3 erfolgt.
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Zur torsionsfesten Festlegung des Kabels 2 an dem Steckverbinderteil 3 ist zudem ein Torsionssicherungselement 28 vorgesehen, das in seiner Funktionsweise analog zu einem Torsionssicherungselement 28 zur torsionsfesten Festlegung des Kabels 2 an der Anschlussbaugruppe 5 ist und das nachfolgend noch im Einzelnen beschrieben werden soll.
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Die Anschlussbaugruppe 5 ist in unterschiedlichen Ansichten in 8 bis 12 dargestellt und dient dazu, das Kabel 2 an die Ladestation 1 anzuschließen. Wie zum Beispiel aus der Explosionsansicht gemäß 10 ersichtlich, weist die Anschlussbaugruppe 5 ein durch Gehäuseteile 50, 51 gebildetes Gehäuse auf, in das das Kabel 2 über einen Schaftabschnitt 510 des Gehäuseteils 51 eingeführt ist und das einen Kühlleitungsabgang 53 zum Herausführen der Kühlleitungen 23, 24 und einen Lastleitungsabgang 54 zum Herausführen der Lastleitungen 22 aus dem Gehäuse aufweist. An dem Gehäuseteil 51 sind Befestigungselemente 512 in Form von drehsicher an dem Gehäuseteil 51 gehaltenen Muttern angeordnet, über die das Gehäuseteil 50 mit dem Gehäuseteil 51 verschraubt werden kann. Über ein Dichtungselement 511 wird ein feuchtigkeitsdichter Übergang zwischen den Gehäuseteilen 50, 51 bereitgestellt. Wie zudem der Explosionsansicht gemäß 10 entnehmbar ist, ist der Kühlleitungsabgang 53 über ein Befestigungselement 530 an dem Gehäuseteil 50 festgelegt. Der Lastleitungsabgang 54 weist ein Ausgangselement 540 mit Einzelöffnungen für ein separiertes Herausführen der Lastleitungen 22 aus dem Gehäuse der Anschlussbaugruppe 5 heraus auf.
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Die Anschlussbaugruppe 5 weist eine Spanneinrichtung 52 auf, die dazu dient, die Zugentlastungselemente 25 innerhalb des Kabels 2 vorzuspannen. Die Spanneinrichtung 52 weist ein Wickelelement 520 in Form einer Spindel auf, die in Öffnungen 500 des Gehäuseteils 50 gelagert ist und mit einem Gewindeabschnitt 522 in ein drehfest an dem Gehäuseteil 50 gehaltenes Gewindeelement 523 in Form einer Mutter eingreift. An einem Wickelabschnitt 521 des Wickelelements 520, an dem zum Beispiel eine Aufnahmerille zum Aufnehmen eines Zugentlastungselements 25 angeordnet ist, ist ein Zugentlastungselement 25 derart angeordnet, dass durch Verdrehen des Wickelelements 520 in Form der Spindel das Zugentlastungelement 25 auf den Wickelabschnitt 521 aufgewickelt oder von dem Wickelabschnitt 521 abgewickelt werden kann. Über einen Kopf 524 in Form eines Sechskants kann mittels eines Werkzeugs an dem Wickelelement 520 angegriffen werden, um das Wickelelement 520 zu verstellen.
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Zum Bereitstellen einer Vorspannkraft an den Zugentlastungselementen 25 innerhalb des Kabels 2 kann die Spanneinrichtung 52 verstellt werden. Mittels eines Werkzeugs wird hierzu an dem Kopf 524 des Wickelelements 520 angegriffen und das Wickelelement 520 verdreht, sodass das an dem Wickelelement 520 angeordnete Zugentlastungselement 25 auf das Wickelelement 520 aufgewickelt wird.
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Ist eine hinreichende Vorspannkraft an dem Zugentlastungselement 25 eingestellt worden, so ist die eingestellte Drehposition des Wickelelements 520 zum einen durch den Eingriff des Gewindeabschnitts 522 in das Gewindeelement 523 gesichert. Zum zweiten kann ein Sicherungselement 525 derart an dem Kopf 524 des Wickelelements 520 angeordnet werden, dass der Kopf 524 in formschlüssigen Eingriff mit einer Aussparung 526 des Sicherungselements 525 gebracht und durch Festlegen des Sicherungselements 525 über einen Befestigungsstift 527 an dem Gehäuseteil 50 das Wickelelement 50 somit in seiner gerade eingenommenen Stellung gesichert wird.
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13 bis 16 zeigen die Spanneinrichtung 52 mit einem an dem Wickelelement 520 angeordneten Zugentlastungselement 25. Denkbar ist hierbei, sämtliche Zugentlastungselemente 25 des Kabels 2 gemeinsam an dem Wickelelement 520 anzuordnen. Alternativ ist auch denkbar, nur ein Zugentlastungselement 25 an dem Wickelelement 520 anzuordnen und die anderen Zugentlastungselemente 25 mit diesem Zugentlastungselement 25 zu verbinden, sodass durch Einstellen einer Vorspannkraft an dem an dem Wickelelement 520 angeordneten Zugentlastungselement 25 auch die anderen Zugentlastungselemente 25 vorgespannt werden.
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Die Spanneinrichtung 52 ist im Wesentlichen innerhalb des Gehäuseteils 50 verborgen und durch ein Deckelelement 501 (siehe 10) nach außen hin abgedeckt. Lediglich der Kopf 524 des Wickelelements 520 ist von außen zugänglich und ermöglicht ein Verstellen des Wickelelements 520 unter Verwendung eines geeigneten Werkzeugs.
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Aufgrund der über die Zugentlastungselemente 25 bereitgestellten Vorspannkraft ist das Kabel 2 axial und auf Zug belastbar an der Anschlussbaugruppe 5 und zudem auch an dem Steckverbinderteil 3 festgelegt.
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Weil über die Zugentlastungselemente 25 keine Torsionskräfte, die an dem Kabel 2 wirken, aufgenommen werden können, ist das Kabel 2 zusätzlich über ein Torsionssicherungselement 28 an die Anschlussbaugruppe 5 angeschlossen, wie dies in 17 bis 20 dargestellt ist.
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Das Torsionssicherungselement 28 weist eine sternförmige Gestalt auf, mit einer zentralen Aufnahmeöffnung 281 zum Aufnehmen der zentralen Kühlleitung 23 und darum herum gleichverteilt angeordneten Aufnahmeöffnungen 280 zum Aufnehmen der Lastleitungen 22 und der Kühlleitungen 24. Das Torsionssicherungselement 28 wird derart an das Kabel 2 angesetzt, dass - wie in 17 dargestellt - die Kühlleitungen 23, 24 und Lastleitungen 22 sich durch das Torsionssicherungselement 28 hindurcherstrecken und in den Aufnahmeöffnungen 280, 281 aufgenommen sind.
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Wie aus 18 in Zusammenschau mit 19 und 20 ersichtlich ist, ist das Torsionssicherungselement 28 in einer Einsetzöffnung 513 des Gehäuseteils 51 der Anschlussbaugruppe 5 aufgenommen und dort über Formschlusselemente 514 innenseitig der Einsetzöffnung 513 verdrehsicher festgelegt. Aufgrund der über die Zugentlastungselemente 25 bereitgestellten Vorspannkraft wird das Torsionssicherungselement 28, wie insbesondere aus 20 ersichtlich ist, in Axialrichtung klemmend zwischen dem Kabelschlauch 20 und dem Gehäuseteil 50 der Anschlussbaugruppe 5 gehalten, sodass das Torsionssicherungselement 28 positionsfest innerhalb des durch die Gehäuseteile 50, 51 geschaffenen Gehäuses der Anschlussbaugruppe 5 festgelegt ist.
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Aufgrund des Halts der Kühlleitungen 23, 24 und der Lastleitungen 22 an dem Torsionssicherungselement 28 und aufgrund der Festlegung des Torsionssicherungselements 28 innerhalb des Gehäuses der Anschlussbaugruppe 5 werden am Kabel 2 wirkende Torsionskräfte über das Torsionssicherungselement 28 aufgenommen und in die Anschlussbaugruppe 5 eingeleitet. Torsionskräfte an dem Kabel 2 können somit nicht zu einem Lösen des Kabels 2 von der Anschlussbaugruppe 5 führen.
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Wie in 5 dargestellt, ist ein Torsionssicherungselement 28 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch zwischen dem Kabel 2 und dem Steckverbinderteil 3 vorgesehen. Auch der Anschluss des Kabels 2 an das Steckverbinderteil 3 ist somit gegen wirkende Torsionskräfte gesichert. Die Funktionsweise des Torsionssicherungselements 28 am Übergang zwischen dem Kabel 2 und dem Steckverbinderteil 3 ist hierbei ganz analog wie für das Torsionssicherungselement 28 zwischen dem Kabel 2 und der Anschlussbaugruppe 5.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch bei ganz andersgearteten Ausführungsformen verwirklichen.
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In dem Kabel können insbesondere ein oder mehrere Zugentlastungselemente, zum Beispiel in Form von Faserelementen, zum Beispiel aus Aramidfasern, erstreckt sein.
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In dem Kabel können ein oder mehrere Kühlleitungen und ein oder mehrere Lastleitungen erstreckt sein.
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Obwohl vorangehend im Zusammenhang mit einem Ladesystem zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs beschrieben, kann eine Kabelbaugruppe der hier dargestellten Art auch in anderen Einsatzbereichen Verwendung finden.
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Eine Spanneinrichtung der beschriebenen Art kann dabei auch Bestandteil eines Steckverbinderteils, an das das Kabel angeschlossen ist, sein. Zudem ist denkbar und möglich, an zwei Enden eines Zugentlastungselements eine Spanneinrichtung vorzusehen, sodass nicht zwingend ist, dass ein Ende des Zugentlastungselements starr zum Beispiel mit einem Steckverbinderteil verbunden ist.
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Das Zugentlastungselement kann hierbei auch innerhalb des Kabels festgelegt sein, wobei auch eine Spanneinrichtung innerhalb des Kabels eingefasst sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladestation
- 10
- Steuereinrichtung
- 2
- Ladekabel
- 20
- Kabelschlauch
- 200,201
- Ende
- 21
- Schirmleiter
- 22
- Lastleitung
- 220
- Leitungsader
- 221
- Ummantelung
- 23, 24
- Kühlleitung
- 25
- Zugentlastungselement
- 250
- Befestigungselement
- 26
- Füllelement
- 27
- Signalleitung
- 28
- Torsionssicherungselement
- 280,281
- Aufnahmeöffnung
- 3
- Ladestecker
- 30
- Gehäuse
- 300,301
- Steckabschnitt
- 31
- Gehäuseteil
- 4
- Fahrzeug
- 40
- Ladebuchse
- 5
- Anschlussbaugruppe
- 50
- Gehäuseteil
- 500
- Öffnungen
- 501
- Deckelelement
- 51
- Gehäuseteil
- 510
- Schaftabschnitt
- 511
- Dichtungselement
- 512
- Befestigungselemente
- 513
- Einsetzöffnung
- 514
- Formschlusselemente
- 52
- Spanneinrichtung
- 520
- Spannelement
- 521
- Wickelabschnitt
- 522
- Gewindeabschnitt
- 523
- Gewindeelement
- 524
- Kopf
- 525
- Arretierungselement
- 526
- Aussparung
- 527
- Befestigungsstift
- 53
- Kühlleitungsabgang
- 530
- Befestigungselement
- 54
- Lastleitungsabgang
- 540
- Ausgangselement
- L
- Längsrichtung
- Z
- Zwischenräume
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010007975 B4 [0006]
- DE 102011100389 A1 [0007]
- EP 0126509 B1 [0008]
- DE 29711024 A1 [0008]
