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Die Anmeldung betrifft eine Ladestation für Elektrofahrzeuge, umfassend ein Gehäuse zum zumindest teilweisen Aufnehmen mindestens eines Ladekabels und mindestens eine in dem Gehäuse angeordnete Gehäuseöffnung, durch die das Ladekabel bewegbar ist.
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Der Aufbau der Ladeinfrastruktur ist von entscheidender Bedeutung für die flächendeckende Etablierung von Elektromobilität. Dazu ist es insbesondere notwendig, in öffentlichen als auch in teilöffentlichen Räumen Ladestationen für Elektrofahrzeuge in großem Maße zu installieren. Die Ladestationen sollen sich dabei in das Straßenbild einfügen und werden daher in der Regel als Ladesäulen konzipiert.
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Ladesäulen zeichnen sich insbesondere durch eine kompakte Bauform mit einer geringen Grundfläche aus. Die Ladesäulen sind in der Regel stelenartig aufgebaut und verfügen über integrierte oder anschließbare Ladeelektronik zum Laden eines Elektrofahrzeugs. Insbesondere weisen bekannte Ladestationen in der Regel ein Gehäuse auf, um eine Ladeeinheit, umfassend die Ladetechnik, aufzunehmen.
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Unter einem Elektrofahrzeug ist vorliegend ein Fahrzeug zu verstehen, das zumindest teilweise elektrisch betrieben werden kann und einen wiederaufladbaren elektrischen Speicher (insbesondere eine Traktionsbatterie) umfasst.
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Um die Ladezeiten an einer Ladestation zu verringern, geht der Trend zu immer höheren Ladeleistungen. Eine höhere Ladeleistung erfordert jedoch Ladekabel mit erhöhten Querschnitten. Dies wiederum erhöht dementsprechend das Gewicht der Ladekabel. Um den Nutzerkomfort zu verbessern, weisen Ladestationen vermehrt (fest) angeschlagene Ladekabel auf. Unter einem fest angeschlagenen Ladekabel ist vorliegend insbesondere zu verstehen, dass das Ladekabel von der Ladestation durch einen Nutzer nicht zerstörungsfrei ohne Nutzung von Werkzeug getrennt werden kann.
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In der Regel ist das Gehäuse der Ladestation eingerichtet, das mindestens eine Ladekabel zumindest teilweise, insbesondere in einem unbenutzten Zustand des Ladekabels, aufzunehmen. Dies dient insbesondere dem Schutz des Ladekabels vor einer Beschädigung.
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Das Ladekabel weist in der Regel einen Ladeanschluss auf, der mit einem Ladeanschluss des Elektrofahrzeugs (elektrisch und mechanisch) koppelbar ist, um zwischen Elektrofahrzeug und Ladestation elektrische Leistung auszutauschen, insbesondere den Energiespeicher des Elektrofahrzeugs zu laden.
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Für eine Kopplung und eine Entkopplung ist das Ladekabel durch eine Gehäuseöffnung in einer Gehäusewand des Gehäuses bewegbar. So kann an der Gehäuseöffnung zum Führen des Ladekabels eine Umlenk- und Führungsrolle vorgesehen sein, um das Ladekabel aus dem Gehäuse zu bewegen (und wieder zurück). Zum Koppeln des Ladeanschlusses des Ladekabels mit dem Ladeanschluss des Elektrofahrzeugs kann das Ladekabel durch die Gehäuseöffnung unter Führung der mindestens einen Rolle aus dem Gehäuse herausgezogen werden. Nach einer Entkopplung kann das Ladekabel in entsprechender Weise rückgeführt werden.
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Grundsätzlich ist bei derartigen Ladestationen von Nachteil, dass das Herausziehen des Ladekabels aus dem Gehäuse (und das Zurückführen des Ladekabels in das Gehäuse) schwergängig ist. Beispielsweise kann sich das Ladekabel beim Herausziehen im Gehäuseöffnungsbereich verklemmen. Neben dem reduzierten Nutzerkomfort kommt es hierdurch zu einem erhöhten Verschleiß am Ladekabel, so dass auch die Langlebigkeit des Ladekabels reduziert ist.
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Daher liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, eine Ladestation zur Verfügung zu stellen, welche die Langlebigkeit eines Ladekabels erhöht und insbesondere gleichzeitig den Nutzerkomfort beim Betrieb der Ladestation verbessert.
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Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Anmeldung gelöst durch eine Ladestation für Elektrofahrzeuge nach Anspruch 1. Die Ladestation umfasst ein Gehäuse zum zumindest teilweisen Aufnehmen mindestens eines Ladekabels. Die Ladestation umfasst mindestens eine in dem Gehäuse angeordnete Gehäuseöffnung, durch die das Ladekabel bewegbar ist. An der Gehäuseöffnung ist ein schwenkbares Kabelführungsmodul angeordnet. Das schwenkbare Kabelführungsmodul ist eingerichtet zum Führen des Ladekabels beim Bewegen des Ladekabels durch die Gehäuseöffnung.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik wird anmeldungsgemäß eine Ladestation bereitgestellt, bei der die Langlebigkeit eines Ladekabels erhöht und insbesondere gleichzeitig der Nutzerkomfort beim Betrieb der Ladestation verbessert ist, indem an der (Ladekabel-)Gehäuseöffnung mindestens ein schwenkbares Kabelführungsmodul angeordnet ist.
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Die Durchführung des Ladevorgangs, insbesondere das Herausziehen des Ladekabels und das Koppeln des Ladeanschlusses des Ladekabels mit dem Ladeanschluss des Elektrofahrzeugs (sowie das anschließende Entkoppeln und Rückführen des Ladekabels), durch den Nutzer wird durch das schwenkbaren Kabelführungsmodul, das an der Gehäuseöffnung angeordnet ist, signifikant erleichtert. Das Ladekabel lässt sich auch bei unterschiedlichen Krafteinwirkungsrichtungen beim Herausziehen durch den Nutzer leichtgängig aus dem Gehäuse der Ladestation ziehen. Eine Verklemmung kann verhindert werden.
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Die Ladestation kann bevorzugt in Form einer Ladesäule gebildet sein. Die Ladestation kann mindestens ein Gehäuse aufweisen. In dem Gehäuse kann beispielsweise eine Ladeeinheit zumindest teilweise angeordnet, insbesondere integriert, sein. Die Ladeeinheit kann Ladetechnik umfassen, die für einen elektrischen Leistungsaustausch zwischen der Ladestation und einem Elektrofahrzeug verwendet wird.
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Neben der Steuertechnik zum Steuern des Ladevorgangs, insbesondere des elektrischen Stromflusses zwischen Ladestation und Elektrofahrzeug, kann die Ladeeinheit Sicherheitstechnik umfassen. Es versteht sich, dass eine Ladestation zwei oder mehr Ladeeinheiten (beispielsweise für zwei oder mehr Ladekabel) aufweisen kann.
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Ferner weist die Ladestation mindestens ein Ladekabel auf. Es versteht sich, dass eine Ladestation zwei oder mehr Ladekabele aufweisen kann. Ein Ladekabel kann neben dem Kabel über einen Ladeanschluss und einen Griff zum Halten des Ladekabels verfügen.
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Das Ladekabel ist vorliegend ein (fest) an der Ladestation angeschlagenes Ladekabel. Das Ladekabel kann, insbesondere in einem unbenutzten Betriebszustand des Ladekabels, zumindest teilweise in dem Gehäuse der Ladestation aufbewahrt bzw. gelagert sein. Unter einem unbenutzten Betriebszustand des Ladekabels ist insbesondere zu verstehen, dass der Ladeanschluss des Ladekabels nicht mit einem Ladeanschluss des Elektrofahrzeugs gekoppelt wird oder ist.
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Um den Ladeanschluss des Ladekabels mit dem Ladeanschluss des Elektrofahrzeugs zu koppeln, kann das Ladekabel, während eines benutzten Betriebszustands, bewegt und insbesondere während des benutzten Betriebszustands aus dem Gehäuse durch die Gehäuseöffnung zumindest teilweise herausgezogen werden. Dann können die Ladeanschlüsse miteinander gekoppelt werden. In entsprechender Weise kann das Ladekabel während des benutzten Betriebszustands wieder entkoppelt und in das Gehäuse zurückbewegt bzw. geführt werden.
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Vorzugsweise kann für eine Führung und Lagerung des Ladekabels innerhalb des Gehäuses der Ladestation ein Umlenkrollensystem mit einer Vielzahl von Umlenkrollen angeordnet sein, die das Ladekabel in dem Gehäuse führen.
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Anmeldungsgemäß ist mindestens eine Gehäuseöffnung in einer Gehäusewand des Gehäuses vorgesehen. Vorzugsweise an der Innenseite der Gehäuseöffnung ist ein schwenkbares Kabelführungsmodul angeordnet. Schwenkbar bedeutet insbesondere, dass das Kabelführungsmodul um eine Drehachse drehbar ist (beispielsweise um 90° oder 180° oder 360°). Das Kabelführungsmodul ist eingerichtet, dass Ladekabel während der Bewegung des Ladekabels, also insbesondere beim Herausziehen und beim Zurückführen des Ladekabels, zu führen. Zum Führen können Führungselemente, die die Bewegung des Ladekabels in mindestens einer Richtung senkrecht zur Längsachse des Ladekabels an dem Kabelführungsmodul angeordnet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Ladestation kann das schwenkbare Kabelführungsmodul eine Schwenkrolle sein. Unter einer Schwenkrolle ist insbesondere eine um eine Drehachse bzw. Schwenkachse drehbare Umlenkrolle zu verstehen. Hierbei ist die Umlenkrolle zum Führen des Ladekabels eingerichtet. In besonders einfacher Weise kann ein schwenkbares Kabelführungsmodul in der Ladestation installiert werden.
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Insbesondere alternativ zu der Schwenkrolle kann das schwenkbare Kabelführungsmodul, gemäß einer weiteren Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Ladestation, ein schwenkbarer Ladekabelgegenhalter sein. Der Ladekabelgegenhalter kann insbesondere oberhalb des Kabelaustritts bzw. Gehäuseöffnung angeordnet sein.
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Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Ladestation das schwenkbare Kabelführungsmodul ein schwenkbarer Gleitring sein. Insbesondere kann das Ladekabel durch den Gleitring geführt werden und durch den Gleitring gleiten. Der Gleitring kann vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Der Gleitring kann vollständig geschlossen oder offen sein. Anderes ausgedrückt kann der Gleitring ein Vollring oder nur ein Teilring sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der anmeldungsgemäßen Ladestation kann zumindest die das Ladekabel kontaktierende Oberfläche des schwenkbaren Gleitrings zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einem Gleitmaterial gebildet sein. Das Gleitmaterial kann einen Reibungskoeffizienten von zumindest kleiner als 0,12 aufweisen, bevorzugt zumindest kleiner als 0,09, besonders bevorzugt zumindest kleiner als 0,07 (z.B. gleich 0,06) (und größer als 0,001). Bei dem vorliegenden Reibungskoeffizienten kann es sich insbesondere um den (dynamischen) Gleitreibwert gegen Stahl (bei trockenen Bedingungen und bei Raumtemperatur) handeln. Insbesondere kann das Gleitmaterial aus einem Kunststoffmaterial gebildet sein. Gute Gleiteigenschaften des schwenkbaren Gleitrings können erzielt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Ladestation kann die Schwenkachse des schwenkbaren Kabelführungsmoduls (im Wesentlichen) parallel zur Längsachse der Ladestation verlaufen. Hierdurch ist das Herausziehen besonders leichtgängig für den Nutzer.
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Besonders bevorzugt kann, gemäß einer weiteren Ausführungsform, die Schwenkachse des schwenkbaren Kabelführungsmoduls zumindest am Drehpunkt identisch sein mit der Längsachse des Ladekabels. Insbesondere kann das Ladekabel zumindest durch den Drehpunkt geführt sein.
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Wie bereits beschrieben wurde, kann bei einer Ausführungsform in dem Gehäuse ein Umlenkrollensystem mit einer Vielzahl von Umlenkrollen angeordnet sein, eingerichtet zum Führen des Ladekabels in dem Gehäuse. Bei einer weiteren Ausführungsform kann in dem Gehäuse eine mit dem Ladekabel verbundene Ladeeinheit angeordnet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Ladekabel einen Ladeanschluss aufweisen. Ladestation der Ladeanschluss des Ladekabels ausgewählt sein aus der Gruppe, umfassend:
- - Ladeanschluss Typ 2 nach der Norm IEC 62196-2,
- - ein CCS Ladeanschluss, und
- - Chademo Ladeanschluss.
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Anders ausgedrückt kann ein Ladeanschluss, bevorzugt in Form eines Steckers, ein Ladestecker Typ 2, nach der Norm IEC 62196-2, sein. Alternativ kann als Ladeanschluss eine Buchse Typ 2, nach der Norm IEC 62196-2, vorgesehen sein. Ferner kann ein Ladeanschluss (Buchse oder Stecker) insbesondere nach Typ 1, 2 oder 3 sowie CCS (Combined Charging System) nach IEC 62196 oder auch eine Chademo gebildet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Ladestation eine Gleichstrom-Ladestation sein. Eine Gleichstrom-Ladestation ist besonders zur Übertragung von hohen Leistungen geeignet. Es versteht sich, dass die Ladestation bei anderen Varianten auch eine Wechselstrom-Ladestation sein kann.
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Das Ladekabel kann einen Außendurchmesser zwischen 20 und 40 mm aufweisen, insbesondere zwischen 24 und 29 mm. Die insbesondere radiale Gehäuseöffnung kann einen Innendurchmesser zwischen 20 und 65 mm aufweisen, insbesondere zwischen 24 und 56 mm. Es versteht sich, dass der Innendurchmesser insbesondere von dem Außendurchmesser des eingesetzten Ladekabels abhängen kann.
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Die Merkmale der Ladestationen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die anmeldungsgemäße Ladestation auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladestation gemäß der vorliegenden Anmeldung,
- 2 eine schematische Teilschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Ladestation gemäß der vorliegenden Anmeldung, und
- 3 eine schematische Vorderteilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Ladestation gemäß der vorliegenden Anmeldung.
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Nachfolgend werden für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Ladestation 100 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Die Ladestation 100, beispielsweise eine Gleichstrom-Ladestation 100 (oder eine Wechselstrom-Ladestation), ist zum Austauschen elektrischer Leistung mit einem (nicht gezeigten) Elektrofahrzeug eingerichtet, insbesondere zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs.
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Die dargestellte Ladestation 100 umfasst ein Gehäuse 106, welches zumindest teilweise eine Ladeeinheit 104 und ein Ladekabel 102 aufnimmt. Das Ladekabel 102 weist ein erstes Ende 112 und ein weiteres Ende 113 auf.
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Ein erstes Ende 112 des Ladekabels 102 ist elektrisch und vorliegend auch mechanisch mit der Ladeeinheit 104 verbunden. Es versteht sich, dass das Ladekabel bei anderen Varianten auch nur mittelbar mit der Ladeeinheit verbunden und insbesondere an einem anderen Bauteil der Ladestation mechanisch befestigt sein kann.
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Das weitere Ende 113 des Ladekabels 102 ist vorliegend durch einen Ladeanschluss 114 gebildet. Der Ladeanschluss 114, beispielsweise ein Ladestecker Typ 2 nach der Norm IEC 62196-2, kann insbesondere elektrisch und mechanisch zu einem Ladeanschluss eines zu ladenden (nicht gezeigten) Elektrofahrzeugs korrespondieren.
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Wie ferner zu erkennen ist, weist die dargestellte Ladestation 100 ein Umlenkrollensystem 108 mit einer Vielzahl von Umlenkrollen 110 auf. Die Umlenkrollen 110 sind insbesondere eingerichtet zum Führen des Ladekabels 102 innerhalb des Gehäuses 106. Insbesondere dient das Umlenkrollensystem 108 dazu, das Ladekabel 102 aufzuwickeln und ein Bewegen, insbesondere ein (einfaches) Herausziehen aus dem Gehäuse 106, durch eine Gehäuseöffnung 120 in der Gehäusewand 126 zu ermöglichen. Hierdurch kann der Nutzer den Ladeanschluss 114 des Ladekabels 102 mit einem Ladeanschluss eines Elektrofahrzeugs elektrisch und mechanisch koppeln.
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Nachdem der Ladevorgang beendet ist, kann der Nutzer den Ladeanschluss 114 wieder entkoppeln und das Ladekabel 102 in das Gehäuse 106 zurückführen, so dass das Ladekabel 102 aufgewickelt wird. Es versteht sich, dass an dem Gehäuse eine Halterung zum Halten des Ladekabels, insbesondere des Ladeanschlusses, in einem unbenutzten Betriebszustand bzw. aufgewickelten Betriebszustand des Ladekabels vorgesehen sein kann.
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An dem Ladekabel 102 kann ein Griffmodul 116 mit einem Griff 118 vorgesehen sein, um den Nutzkomfort zu verbessern.
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Anmeldungsgemäß ist an der Innenseite des Gehäuses 106 im Bereich der Gehäuseöffnung 120 ein schwenkbares Kabelführungsmodul 122 angeordnet, eingerichtet zum Führen des Ladekabels 102 beim Bewegen des Ladekabels 102 durch die Gehäuseöffnung 120. Insbesondere kann das schwenkbare Kabelführungsmodul 122 über einen Träger an der Gehäuseinnenwand befestigt sein.
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Die Drehbarkeit bzw. Schwenkbarkeit des Kabelführungsmoduls 122 wird durch den mit dem Bezugszeichen 124 dargestellten Pfeil vorliegend verdeutlicht (z.B. kann das Kabelführungsmodul 122 zwischen 90° und 180° drehbar sein). Durch das Vorsehen eines schwenkbaren Kabelführungsmoduls 122 wird ein leichtgängiges und verschleißarmes Bewegen des Ladekabels 102 durch den Nutzer ermöglicht.
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Zum besonders verschleißarmen Führen des Ladekabels 102 kann die Führungsoberfläche des Kabelführungsmoduls 122 vorzugsweise gebogen und abgerundet sein.
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Die Schwenkachse 132 des schwenkbaren Kabelführungsmoduls 122 ist insbesondere eine Achse im Wesentlichen senkrecht zur Aufstellebene 133 der Ladestation 100. Insbesondere verläuft die Schwenkachse 132 im Wesentlichen parallel zur Längsachse 128 der Ladestation 200.
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Eine nähere Beschreibung des schwenkbaren Kabelführungsmoduls 122 erfolgt nachfolgend.
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Die 2 zeigt eine schematische Teilschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Ladestation 200 gemäß der vorliegenden Anmeldung. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird zunächst auf die Ausführungen zur 1 verwiesen.
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Das schwenkbare Kabelführungsmodul 222 ist vorliegend eine Schwenkrolle 222. Die Schwenkrolle 222 weist eine Umlenkrolle 236 auf, die zum Führen und insbesondere Umlenken des Ladekabels 202 eingerichtet ist (beispielsweise kann eine Umlenkung um ca. 90° erfolgen).
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Wie zu erkennen ist, ist vorliegend die Schwenkachse 230 (zumindest im Drehpunkt) zumindest teilweise identisch mit der Längsachse 234 des Ladekabels 202.
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Die 3 zeigt eine schematische Teilschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Ladestation 300 gemäß der vorliegenden Anmeldung.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist das schwenkbare Kabelführungsmodul 322 als schwenkbarer Gleitring 322 ausgebildet. Wie zu erkennen ist, kann das Ladekabel 302 durch den Gleitring 322 gleiten. Es versteht sich, dass der Gleitring 322 gemäß der vorliegenden Anmeldung kein vollständiger Ring sein muss, sondern auch nur ein halber Ring sein kann.
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Vorzugsweise kann der Gleitring 322 zumindest teilweise aus einem Gleitmaterial, insbesondere ein Kunststoffmaterial, gebildet sein. Insbesondere kann zumindest die das Ladekabel 302 (potentiell während des Bewegens des Ladekabels 302) kontaktierende Oberfläche des schwenkbaren Gleitrings 322 zumindest teilweise aus einem Gleitmaterial gebildet sein.
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Zudem kann der Gleitring 322 kantenfrei, also insbesondere abgerundet sein, um ein verschleißarmes gleiten zu ermöglichen.
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Das Gleitmaterial kann einen Reibungskoeffizienten von zumindest kleiner als 0,12 aufweisen, bevorzugt zumindest kleiner als 0,09, besonders bevorzugt zumindest kleiner als 0,07 (z.B. gleich 0,06). Die Dichte des Gleitmaterials kann zwischen 1,2 und 2 g/cm3 liegen, insbesondere zwischen 1,4 und 1,6 g/cm3 (z.B. gleich 1,51 g/cm3). Darüber hinaus kann das Gleitmaterial eine Härte, insbesondere eine Shore-D-Härte zwischen 40 und 80 aufweisen, insbesondere zwischen 55 und 65 (z.B. 59). Dies ermöglicht ein besonders verschleißarmes und gleichzeitig leichtgängiges Bewegen des Ladekabels 302 durch einen Nutzer.
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Bei anderen (nicht gezeigten) Varianten der Anmeldung kann als schwenkbares Kabelführungsmodul ein schwenkbarer Ladekabelgegenhalter vorgesehen sein. Der Ladekabelgegenhalter kann insbesondere oberhalb des Kabelaustritts bzw. Gehäuseöffnung angeordnet sein.
