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Die Erfindung betrifft ein Ladeklappensystem eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.
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Um den Energiespeicher des elektrischen Antriebssystems des Fahrzeugs aufladen zu können, muss ein Zugang für ein externes Ladekabel vorhanden sein, das der Benutzer mit einer externen Stromquelle verbinden kann. Hierzu ist eine Ladedose vorgesehen, die einen Stecker, der mit dem externen Ladekabel verbunden ist, aufnehmen kann und die wiederum elektrisch mit dem Energiespeicher verbunden ist.
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Die Ladedose ist normalerweise fahrzeugintern befestigt, beispielsweise über einen Ladedosenhalter. Damit die Ladedose für das externe Ladekabel zugänglich ist, ist in der Karosserie oberhalb der Ladedose eine Öffnung vorgesehen. Im Bereich dieser Öffnung ist eine Ladeklappe angeordnet, die im normalen Betrieb des Fahrzeugs die Öffnung und die Ladedose abdeckt. Die Ladeklappe ist an einem Ladeklappenkörper beweglich befestigt, der bei gängigen Modellen eine größere Fläche hat als die Ladedose und so in die Öffnung der Karosserie eingesetzt ist, dass ein Boden des Ladedosenkörpers die Ladedose umgibt. Damit diese zugänglich ist, weist der Boden des Ladeklappenkörpers eine Ladedosen-Öffnung auf.
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Sämtliche Bauteile, und insbesondere der Rand der diversen Öffnungen, sollten natürlich so abgedichtet sein, dass keine Feuchtigkeit in das Innere des Fahrzeugs gelangen kann.
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Problematisch ist hierbei unter anderem, dass der Ladedosenhalter und der Ladeklappenkörper an unterschiedlichen Bauteilen, nämlich an einem fahrzeugfesten Bauteil sowie an der Karosserie, montiert sind, wodurch ihre Relativposition gewissen Toleranzen unterworfen ist.
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Aus der
DE 10 2014 104 501 A1 ist ein Ladeklappensystem eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem Ladedosenhalter bekannt, der zur Aufnahme einer fahrzeugseitigen Ladedose eines elektrischen Antriebssystems des Fahrzeugs dient. Das Ladeklappensystem weist ferner einen Ladeklappenkörper auf, der in eine Öffnung in der Karosserie des Fahrzeugs eingesetzt ist und an dem eine Ladeklappe angebracht ist, die in einem geschlossenen Zustand die Öffnung überdeckt, wobei der Ladeklappenkörper eine Ladedosen-Öffnung aufweist, durch die der Ladedosenhalter zugänglich ist. Ferner ist ein mehrteiliges Dichtelement umfasst, das ein ladedosenhalterseitiges erstes Teilelement und ein ladeklappenkörperseitiges zweites Teilelement aufweist, wobei das zweite Teilelement einen zweiten ringförmigen Abschnitt hat, der umlaufend um einen Umfangsrand der Ladedosen-Öffnung mit dem Ladeklappenkörper verbunden ist, und wobei das erste und das zweite Teilelement entlang einer umfangsmäßig geschlossenen Linie abdichtend miteinander verbunden sind. Auch hier sollten sämtliche Bauteile, und insbesondere der Rand der diversen Öffnungen, natürlich so abgedichtet sein, dass keine Feuchtigkeit in das Innere des Fahrzeugs gelangen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ladeklappensystem zu schaffen, bei dem ein Toleranzausgleich auf einfache Weise möglich ist und das zudem eine ansprechende und wertige Optik bietet.
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Diese Aufgabe wird mit einem Ladeklappensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Ladeklappensystem eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs hat einen Ladedosenhalter, der zur Aufnahme einer fahrzeugseitigen Ladedose eines elektrischen Antriebssystems des Fahrzeugs dient und einen Ladeklappenkörper, der in eine Öffnung in der Karosserie des Fahrzeugs eingesetzt ist und an dem eine Ladeklappe angebracht ist, die in einem geschlossenen Zustand die Öffnung überdeckt, wobei der Ladeklappenkörper eine Ladedosen-Öffnung aufweist, durch die der Ladedosenhalter zugänglich ist. Außerdem ist ein mehrteiliges Dichtelement vorgesehen, das ein ladedosenhalterseitiges erstes Teilelement und ein ladeklappenkörperseitiges zweites Teilelement aufweist. Das erste Teilelement hat einen ersten ringförmigen Abschnitt, der umlaufend um einen Umfangsrand des Ladedosenhalters mit dem Ladedosenhalter verbunden ist, und das zweite Teilelement hat einen zweiten ringförmigen Abschnitt, der umlaufend um einen Umfangsrand der Ladedosen-Öffnung mit dem Ladeklappenkörper verbunden ist. Das erste und das zweite Teilelement sind entlang einer umfangsmäßig geschlossenen Linie abdichtend miteinander verbunden.
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Das Dichtelement bewirkt dabei eine Abdichtung der Ladedosen-Öffnung gegen den Ladedosenhalter, wobei aufgrund einer inhärenten Elastizität des Dichtelements Toleranzen in der Position zwischen dem am Fahrzeug montierten Ladedosenhalter und der Ladedosen-Öffnung im Ladeklappenkörper automatisch ausgeglichen werden.
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Aufgrund der mehrteiligen Gestaltung lassen sich die einzelnen Teilelemente des Dichtelements am Ladedosenhalter sowie am Ladeklappenkörper vormontieren, was die Fertigung vereinfacht.
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Die Verbindung zwischen den beiden Teilelementen des Dichtelements muss erst dann hergestellt werden, wenn der Ladeklappenkörper in die Öffnung in der Karosserie eingesetzt wird.
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Die umfangsmäßig geschlossene Linie umschließt eine insbesondere innerhalb der Fläche der Ladedosen-Öffnung gelegene Fläche vollständig. Diese umschlossene Fläche kann eine beliebige Form haben und unter anderem rund, oval oder rechteckig mit abgerundeten Ecken sein. Die Form der umschlossenen Fläche entspricht z.B. in etwa der Kontur des Umfangsrandes des Ladedosenhalters oder der Ladedosen-Öffnung.
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Normalerweise ist eine Ladeklappe vorgesehen, die den Ladeklappenkörper und die Öffnung in der Karosserie, in die der Ladeklappenkörper eingesetzt ist, bei Nichtgebrauch der Ladedose verschließt. Auch am Rand der Öffnung in der Karosserie ist generell eine Dichtung vorgesehen, diese ist aber nicht Thema der Erfindung und stellt eine vom Dichtelement baulich getrennte Komponente dar.
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Die Ladedose kann durch einen eigenen, an der Ladedose oder am Ladedosenhalter montierten Deckel wasserdicht verschließbar sein. Dieser Deckel muss zum Einstecken des Ladesteckers zusätzlich zur Ladeklappe geöffnet werden.
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Vorzugsweise ist wie bei bekannten Systemen die Ladedosen-Öffnung in einem im Wesentlichen flachen Boden des Ladeklappenkörpers angeordnet, sodass dem Benutzer ein großzügiger Platz bei der Handhabung des Ladesteckers zur Verfügung steht.
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Die Montage des Ladeklappenkörpers an der Karosserie lässt sich vereinfachen, wenn das erste Teilelement und das zweite Teilelement des Dichtelements entlang der umfangsmäßig geschlossenen Linie durch eine Rastverbindung miteinander verbunden sind. Diese Rastverbindung wird erst dann geschlossen, wenn der Ladeklappenkörper an der Karosserie montiert wird.
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Die Rastverbindung kann beispielsweise durch eine umlaufende Verdickung an einem freien Rand des ersten oder des zweiten Teilelements und eine korrespondierende umlaufende Nut am zweiten oder am ersten Teilelement gebildet sein, in der die Verdickung formschlüssig gehalten werden kann. Bevorzugt ist die Verdickung am ladeklappenkörperseitigen zweiten Teilelement vorgesehen.
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Um den ersten ringförmigen Abschnitt des ersten Teilelements des Dichtelements mit dem Umfangsrand des Ladedosenhalters zu verbinden, ist das erste Teilelement vorzugsweise an den Ladedosenhalter angespritzt. Natürlich wäre auch eine andere Befestigung denkbar. Vorteilhaft ist aber, wenn das erste Teilelement zusammen mit dem Ladedosenhalter gefertigt wird. Das erste Teilelement und der Ladedosenhalter können aus demselben Material bestehen und somit einstückig in einem einzigen Spritzgussschritt gefertigt sein.
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Beispielsweise weist das erste Teilelement zwei im Wesentlichen parallele Lamellen auf, die den Umfangsrand des Ladedosenhalters umgreifen. Die Lamellen stehen dabei insbesondere von der Ebene ab, die durch die umfangsmäßig geschlossene Linie definiert ist. Auf diese Weise lässt sich eine Labyrinthdichtung am Umfangsrand des Ladedosenhalters bilden.
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Das erste Teilelement kann aus einem starren Kunststoff bestehen und optional faserverstärkt ausgebildet sein. Als Kunststoff ist beispielsweise Polypropylen verwendbar.
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Der zweite ringförmige Abschnitt des zweiten Teilelements des Dichtelements ist vorzugsweise mit dem Umfangsrand der Ladedosen-Öffnung verbunden, indem das zweite Teilelement an den Ladeklappenkörper angespritzt ist. Beispielsweise wird während der Fertigung des Ladeklappenkörpers das zweite Teilelement in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren oder auch in einem separaten Spritzgussschritt erzeugt.
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Das zweite Teilelement besteht vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff, um die nötige Flexibilität des Dichtelements bereitzustellen. Hier kann prinzipiell jedes geeignete Elastomer verwendet werden.
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Vorzugsweise weist das zweite Teilelement, insbesondere der zweite ringförmige Abschnitt, einen umlaufenden V-förmigen Querschnitt in Radialrichtung auf, um das zweite Teilelement nachgiebiger für einen Toleranzausgleich bezüglich der Abmessungen und der Relativpositionen des Ladedosenhalters und der Ladedosen-Öffnung im Ladeklappenkörper zu machen. Die Spitze des V weist vorzugsweise vom Ladedosenhalter weg. An der Spitze des V kann eine geringere Materialstärke gewählt sein als in den geneigten Schenkeln, um die Flexibilität der beiden Schenkel des V gegeneinander zu erhöhen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ladeklappensystems;
- - 2 eine schematische Draufsicht auf einen Ladeklappenkörper des erfindungsgemäßen Ladeklappensystems mit einem Dichtelement;
- - 3 eine schematische Schnittansicht durch den Ladeklappenkörper aus 2 entlang der Linie III - III; und
- - 4 eine schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ladeklappensystems mit einer in den Ladedosenhalter eingesetzten Ladedose.
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Die Figuren zeigen ein erfindungsgemäßes Ladeklappensystem 10 eines nicht näher dargestellten, elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Das Ladeklappensystem 10 umfasst hier einen fahrzeugfest montierten Ladedosenhalter 12 sowie einen Ladeklappenkörper 14, der in eine Öffnung 16 in einer Karosserie 18 des Fahrzeugs eingesetzt ist.
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Im Ladedosenhalter 12 ist eine herkömmliche Ladedose 20 aufgenommen, die über eine elektrische Leitung 22 mit einem (nicht dargestellten) Energiespeicher des elektrischen Antriebssystems des Fahrzeugs verbunden ist. Die Ladedose 20 ist dazu ausgelegt, mit einem Ladestecker 24 eines externen Ladekabels 26 verbunden zu werden, das wiederum an eine externe Stromzufuhr anschließbar ist.
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Mit dem Ladeklappenkörper 14 ist eine Ladeklappe 28 verbunden (schematisch in 1), die über ein Scharnier 30 beweglich ist und zum Einstecken des Ladesteckers 24 geöffnet werden kann und nach dem Ladevorgang so verschließbar ist, dass sie die Öffnung 16 in der Karosserie 18 vollständig abdeckt.
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Der Ladeklappenkörper 14 umfasst einen im Wesentlichen ebenen Boden 32, auf dessen Fläche eine Ladedosen-Öffnung 34 ausgespart ist. Unterhalb der Ladedosen-Öffnung 34, also unterhalb der Karosserie 18 im Inneren des Fahrzeugs gelegen, ist der Ladedosenhalter 12 so angeordnet, dass die Ladedose 20 durch die Ladedosen-Öffnung 34 zugänglich ist. Zumindest, wenn noch keine Ladedose 20 in den Ladedosenhalter 12 eingesetzt ist, ist auch der Ladedosenhalter 12 durch die Ladedosen-Öffnung 34 zugänglich.
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Die Ladedose 20 ist mit einer eigenen Ladedosen-Klappe 36 ausgestattet, die in 4 sowohl im geschlossenen als auch im geöffneten Zustand gezeigt ist (der Bewegungsweg der Ladedosen-Klappe 36 ist durch einen Pfeil verdeutlicht). Die Ladedosen-Klappe 36 verschließt hier ausschließlich die Fläche der eigentlichen Ladedose 20 und dichtet die Ladedose 20 gegen eindringende Feuchtigkeit ab.
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Außerdem ist ein Dichtelement 38 vorgesehen, das zwischen dem Ladeklappenkörper 14 und dem Ladedosenhalter 12 angeordnet ist und das einen Spalt zwischen einem Umfangsrand 39 der Ladedosen-Öffnung 34 und einem freien Umfangsrand 40 des Ladedosenhalters 12 überdeckt und feuchtigkeitsdicht verschließt.
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Das Dichtelement 38 ist mehrteilig, hier zweiteilig, ausgebildet und besteht in diesem Beispiel aus einem ladedosenhalterseitigen ersten Teilelement 44 und einem ladeklappenkörperseitigen zweiten Teilelement 46.
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Das erste Teilelement 44 weist einen ersten ringförmigen Abschnitt 48 auf, der umlaufend um den Umfangsrand 40 des Ladedosenhalters 12 mit dem Umfangsrand 40 fest verbunden ist. In diesem Beispiel wird die Verbindung dadurch erreicht, dass der erste ringförmige Abschnitt 48 an den Umfangsrand 40 angespritzt ist. Dabei ist es möglich, das erste Teilelement 44 aus dem gleichen Material wie den Ladedosenhalter 12 zu fertigen und dementsprechend auch den Ladedosenhalter 12 und das erste Teilelement 44 in einem einzigen Fertigungsschritt herzustellen. Das erste Teilelement 44 geht in diesem Fall einstückig in den Ladedosenhalter 12 oder auch die Ladedose 20 über.
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Der erste ringförmige Abschnitt 48 umfasst hier zwei parallele Lamellen 49, die in etwa senkrecht zur vom Umfangsrand 40 umschlossenen Fläche stehen und die beidseits des Umfangsrands 40 an diesem anliegen. Somit ergibt sich eine Labyrinthdichtung und eine effektive Dichtwirkung zwischen dem Ladedosenhalter 12 und dem ersten Teilelement 44 des Dichtelements 38.
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Das erste Teilelement 44 ist in diesem Beispiel aus einem formstabilen, starren Kunststoff, beispielsweise Polypropylen, gefertigt, der insbesondere durch eingelagerte Fasern verstärkt ist.
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Das zweite Teilelement 46 weist einen zweiten ringförmigen Abschnitt 50 auf, der umlaufend um den Umfangsrand 39 der Ladedosen-Öffnung 34 im Ladeklappenkörper 14 mit dem Ladeklappenkörper 14 fest verbunden ist. Das zweite Teilelement 46 und der Ladeklappenkörper 14 sind in diesem Fall zu einem einzigen Bauteil verbunden. In diesem Beispiel ist zu diesem Zweck das zweite Teilelement 46 direkt an den Umfangsrand 39 angespritzt.
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Das zweite Teilelement 46 ist hier flexibler als das erste Teilelement 44. Zum einen besteht das zweite Teilelement 46 in diesem Beispiel aus einem geeigneten Elastomer. In Radialrichtung r (bezogen auf die Fläche der Ladedosen-Öffnung 34) betrachtet weist das zweite Teilelement 46 zum anderen einen umlaufenden V-förmigen Querschnitt 54 auf (siehe 3). Die beiden Schenkel des V können sich gegeneinander bewegen, was die Flexibilität des zweiten Teilelements 46 erhöht. An einer umlaufenden Linie an der Spitze des V ist optional die Materialstärke verringert, um die Flexibilität weiter zu erhöhen.
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Das erste Teilelement 44 und das zweite Teilelement 46 des Dichtelements 38 sind entlang einer umfangsmäßig geschlossenen Linie 56 abdichtend miteinander verbunden, im hier dargestellten Beispiel über eine Rastverbindung. Die beiden Teilelemente 44, 46 können aber natürlich auch anders miteinander verbunden sein. Die beiden Teilelemente 44, 46 sind insbesondere separat fertigbar, beispielsweise jeweils zusammen mit dem Ladedosenhalter 12 bzw. dem Ladeklappenkörper . Erstwährend der Montage werden die beiden Teilelemente 44, 46 entlang der umfangsmäßig geschlossenen Linie 56 miteinander verbunden.
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Die Rastverbindung kann auf jede geeignete Weise ausgebildet sein. In diesem Beispiel weist ein freier Rand 58 des zweiten Teilelement 46 eine umfangsmäßig umlaufende Verdickung 60 auf (siehe 3), die in eine dazu korrespondierende umlaufende Nut 62 im ersten Teilelement 44 eingreift. Die Form der Verdickung 60 und der Nut 62 sind dabei so gewählt, dass die beiden Teilelemente 44, 46 dauerhaft formschlüssig und feuchtigkeitsdicht aneinander fixiert sind und Toleranzen zwischen dem Ladeklappenkörper 14, der an der Karosserie 18 montiert ist, und dem Ladedosenhalter12, der mit dem Fahrzeug-Rohbau verbunden ist, ausgleichbar sind .
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Die Nut 62 liegt beispielsweise ein Stück senkrecht zu einer Fläche der Ladedosen-Öffnung 34 in Richtung zum Ladedosenhalter 12 versetzt von einem freien Umfangsrand 64 des ersten Teilelements 44 des Dichtelements 38.
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Bei der Fertigung des Ladeklappensystems 10 werden zunächst separat die beiden Teilelemente 44, 46 des Dichtelements 38 an den Ladedosenhalter 12 sowie an den Ladeklappenkörper 14 angespritzt und somit endgültig an diesen Bauteilen fixiert. Dann kann der Ladedosenhalter 12 zusammen mit dem bereits daran fixierten ersten Teilelement 44 am Fahrzeug montiert werden. Anschließend wird der Ladeklappenkörper 14 mit dem daran befestigten zweiten Teilelement 46 in die Öffnung 16 in der Karosserie 18 eingesetzt. Abschließend wird die Rastverbindung geschlossen, in dem entlang des gesamten Umfangs der beiden Teilelemente 44, 46 die Verdickung 60 in die Nut 62 hineingedrückt wird. Toleranzen in den Abmessungen und Relativpositionen des Ladedosenhalters 12 sowie des Ladeklappenkörpers 14 werden dabei durch das flexible zweite Teilelement 46 ausgeglichen.
