DE102019120144B3

DE102019120144B3 - Fahrzeugunterboden- Ladeanschluss- Anordnung

Info

Publication number: DE102019120144B3
Application number: DE102019120144.6A
Authority: DE
Inventors: Erik Herkenrath
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2020-12-10
Anticipated expiration: 2039-07-26

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugunterboden- Ladeanschluss-Anordnung (20) mit einer elektrischen Lade-Anschlussbuchse (40), die durch eine in einer Horizontalebene liegende und von vertikal unten zugängliche Zugangsöffnung (16) zugänglich ist, und mit einer angetriebenen Verschlussvorrichtung (30), durch die die Zugangsöffnung (16) bedarfsweise geöffnet und geschlossen werden kann.Die Verschlussvorrichtung (30) weist einen flexiblen Schließkörper-Balg (34) auf, der durch einen Schließkörper-Aktuator (32;64) in eine Schließposition, in der die Zugangsöffnung (16) vollständig verschlossen ist, expandiert und in einer Öffnungsposition, in der die Zugangsöffnung (16) vollständig geöffnet ist, zusammengezogen werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Traktionsantrieb und einer aufladbaren elektrischen Traktionsbatterie.
Die Kraftfahrzeug-Traktionsbatterie wird über einen Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss konduktiv aufgeladen. Zum automatischen konduktiven Aufladen der Traktionsbatterie wird das Kraftfahrzeug oberhalb einer Ladeeinheit abgestellt, wobei ein Ladestecker der Ladeeinheit in eine am Kraftfahrzeug-Unterboden angeordnete und bevorzugt nach vertikal unten ausgerichtete Ladebuchse automatisch von unten eingesteckt wird. Im Nicht-Ladezustand wird der Raum, in dem die fahrzeugseitige Ladebuchse angeordnet ist, durch einen Schließkörper verschlossen, um die Ladebuchse vor Verschmutzung zu schützen.
Aus der DE 10 2016 121 355 A1 ist eine Fahrzeugboden-Ladeanschluss-Anordnung bekannt, mit einer elektrischen Lade-Anschlussbuchse, die durch eine in einer Horizontalebene liegende Zugangsöffnung zugänglich ist.
Da die Ladeanschluss-Anordnung am Fahrzeugunterboden angeordnet ist, ist der Schließkörper besonders starker Verschmutzung, Feuchtigkeit und mechanischer Beanspruchung ausgesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung mit einem robusten Verschluss zum Schutz der fahrzeugseitigen Anschlussbuchse zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Fahrzeugboden-Ladeanschluss-Anordnung weist eine elektrische Lade-Anschlussbuchse auf, in die, beispielsweise von vertikal unten, ein korrespondierender landseitiger Lade-Anschlussstecker zum Aufladen eingesteckt wird, vorzugsweise automatisch eingesteckt wird.
Die fahrzeugseitige Lade-Anschlussbuchse ist durch eine ungefähr in einer Horizontalebene liegende und vertikal von unten zugängliche Zugangsöffnung zugänglich, die von einer angetriebenen Verschlussvorrichtung verschlossen ist bzw. bedarfsweise zum Aufladen geöffnet werden kann. Die Zugangsöffnung liegt nicht notwendigerweise exakt in einer Horizontalebene, ist aber am Fahrzeugunterboden angeordnet und von vertikal unten oder aus einer anderen Richtung aus zugänglich.
Erfindungsgemäß weist die Verschlussvorrichtung einen flexiblen Schließkörper-Balg auf, der durch einen Schließkörper-Aktuator in eine Schließposition, in der die Zugangsöffnung vollständig verschlossen ist, expandiert, und in eine Öffnungsposition, in der die Zugangsöffnung vollständig geöffnet ist, zusammengezogen werden kann. Die gesamte Aktuatorik des Schließkörpers, also insbesondere der der Aktuatorik zugeordnete Elektroantrieb und eine sich daran anschließende Mechanik, Pumpe etc., ist durch den Schließkörper-Balg fluidisch zuverlässig isoliert sowohl von der Fahrzeugumgebung als auch von dem Hohl-Raum, in dem die Lade-Anschlussbuchse angeordnet ist. Die Aktuatorik der Verschlussvorrichtung ist also stets hermetisch isoliert gegenüber der Fahrzeugumgebung, und zwar sowohl bei geöffnetem Schließkörper als auch bei geschlossenem Schließkörper.
Bei geschlossener Verschlussvorrichtung liegt ausschließlich der Schließkörper-Balg an betreffenden Randflächen im Bereich der Zugangsöffnung an. Es kann daher vollständig auf Führungsschienen, Hinterschnitte etc. verzichtet werden, die grundsätzlich anfällig für Verschmutzung und Feuchtigkeit sind. Da der Schließkörper-Balg in gewissem Maße elastisch bzw. verformbar ausgebildet ist, schmiegt er sich auch bei ungünstigen Bedingungen abdichtend an die betreffenden Randflächen an, selbst wenn dort eine Verunreinigung eine Unebenheit bildet. Auch bei Verschmutzungen im Bereich der Randflächen der Zugangsöffnung kann also weitgehend sichergestellt werden, dass bei geschlossener Verschlussvorrichtung die fahrzeugseitige Lade-Anschlussbuchse zuverlässig geschützt ist gegen das Vordringen von Schmutz und Feuchtigkeit zu der Lade-Anschlussbuchse.
Unter einer Lade-Anschlussbuchse einerseits und einer einem Lade-Anschlussstecker andererseits ist keine besondere weibliche oder männliche Ausformung zu verstehen. Die Begriffswahl dient lediglich der einfachen Unterscheidung des fahrzeugseitigen Anschlussteils von dem komplementären landseitigen Anschlussteil.
Vorzugsweise ist der Schließkörper-Balg gummielastisch ausgebildet, und ist in seiner expandierten Schließposition gedehnt. Im gedehnten Zustand weist der Balg eine größere Balgfläche auf, als in der zusammengezogenen Schließposition. Durch die gummielastische Ausbildung des Schließkörper-Balgs ist dieser im zusammengezogenen Zustand sehr kompakt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein topfartiges und nach unten oder in eine andere Richtung öffnendes steifes Schutzgehäuse vorgesehen, dessen Topf-Öffnung teilweise oder vollständig die Zugangsöffnung bildet. In dem Schutzgehäuse-Innenraum ist die Lade-Anschlussbuchse angeordnet. Die Aktuatorik des Schließkörpers ist jedoch bevorzugt außerhalb des Schutzgehäuses jedoch innerhalb des Fahrzeugs angeordnet. Das Schutzgehäuse schirmt das Fahrzeuginnere gegenüber dem Innenraum, in dem die Lade-Anschlussbuchse angeordnet ist, ab.
Vorzugsweise weist das Schutzgehäuse eine Funktionsöffnung auf, die durch den Schließkörper-Balg fluidisch verschlossen ist und durch die hindurch der Aktuator auf den Schließkörper-Balg innerhalb des Innenraums wirkt. Der Schließkörper-Balg ist vorzugsweise im Randbereich der Funktionsöffnung fluiddicht fixiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Schließkörper-Aktuator pneumatisch ausgebildet, sodass der Schließkörper-Balg pneumatisch expandiert bzw. zusammengezogen wird. Der Schließkörper-Balg wird also zum Verschließen der Zugangsöffnung aufgeblasen, und wird zum Öffnen der Zugangsöffnung evakuiert und auf diese Weise zusammengezogen. Der Schließkörper-Balg kann ergänzend durch eine entsprechende passive Mechanik innerhalb des Balgs in allen Zuständen stabil gehalten werden.
Alternativ kann der Schließkörper-Balg auch zur Verbesserung der Steifigkeit mit einem elastischen Schaum gefüllt sein.
Alternativ oder ergänzend kann der Schließkörper-Aktuator einen Linearstempel antreiben, der den Schließkörper-Balg in die Schließposition auseinanderzieht, also expandiert, und in die Öffnungsposition zusammenzieht. Der Schließkörper-Balg kann ergänzend beispielsweise durch einen elastischen Schaum gefüllt sein, um die Steifigkeit des Schließkörper-Balgs in der Schließposition zu verbessern.
Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen zwei Ausgangsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

1 schematisch im Längsschnitt eine erste Ausführungsform einer Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung mit einer fahrzeugseitigen Lade-Anschlussdose, einem Lade-Anschlussstecker und einer pneumatischen Verschlussvorrichtung in der Öffnungsposition,
2 die Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung der 1 in der Schließposition, und
3 eine zweite Ausführungsform einer Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung mit einer rein mechanischen Schließkörper-Aktuatorik einschließlich eines Linearstempels.

In den 1-3 ist jeweils eine Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung 20 dargestellt, die im Bereich einer unteren Bodenwand 17 eines Elektro-Kraftfahrzeugs 10 angeordnet ist, das einen elektromotorischem Traktionsantrieb und eine Traktionsbatterie 12 aufweist. Die Fahrzeug-Bodenwand 17 liegt ungefähr in einer horizontalen Ebene und bildet im Wesentlichen den unteren Abschluss der Fahrzeug-Karosserie.
Die Fahrzeugboden- Ladeanschluss-Anordnung 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, das in den 1 und 2 dargestellt ist, weist ein topfartiges Schutzgehäuse 18 auf, in dessen nach unten (oder in eine andere Richtung) öffnenden Innenraum 14 eine nach vertikal unten (oder in eine andere Richtung) orientierte Lade-Anschlussbuchse 40 installiert ist. Die Lade-Anschlussbuchse 40 weist zwei oder mehr Leistungs-Anschlusselemente 42 auf, die über entsprechend ausgelegte elektrische Hochleistungs-Leitungen 13 elektrisch mit der Traktionsbatterie 12 verbunden sind.
In die Lade-Anschlussbuchse 40 ist von unten aus ein korrespondierender landseitiger Lade-Anschlussstecker 50 einsteckbar, der zwei zu den buchsenseitigen Anschlusselementen 42 korrespondierende Leistungs-Anschlusselemente 52 aufweist. Zum Aufladen der Traktionsbatterie 12 wird der landseitige Lade-Anschlussstecker 50 in die fahrzeugseitige Lade-Anschlussbuchse 40 eingesteckt, so dass die Anschlusselemente 42,52 elektrisch miteinander kontaktiert werden. Dies kann automatisch vollzogen werden.
In der Bodenwand 17 ist eine Zugangsöffnung 16 vorgesehen, die mit der Topföffnung des topfförmigen Schutzgehäuses 18 identisch ist. Im Bereich der Zugangsöffnung 16 bzw. in dem Innenraum 14 ist eine Verschlussvorrichtung 30;60 angeordnet, mit der zum Einstecken des Ladesteckers 50 in die Ladebuchse 40 der Zugang zu der Ladebuchse 40 von unten geöffnet werden kann.
In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Verschlussvorrichtung 30 einen flexiblen Schließkörper-Balg 34 auf, der aus einem gummielastischen Balgkörper 36 besteht, der einen fluidisch geschlossenen Balg-Innenraum 38 einschließt, der beispielsweise mit einem elastischen Schaumstoff gefühlt sein kann.
Der Schließkörper-Balg 34 wird durch einen als Gaspumpe ausgebildeten Schließkörper-Aktuator 32 über eine Gasöffnung 33 in dem Balgkörper 36 pneumatisch betätigt.
Das Schutzgehäuse 18 weist in einer Seitenwand eine Funktionsöffnung 19 auf, in der der Schließkörper-Balg 34 an den Öffnungsrändern fluiddicht fixiert ist, beispielsweise verklebt ist. Der Schließkörper-Balg 34 verschließt auf diese Weise fluidisch die Funktionsöffnung 19. Der Schließkörper-Aktuator 32 ist also fluidisch abgeschirmt vom Schutzgehäuse-Innenraum 14, sodass der Aktuator 32 weder Schmutz noch Feuchtigkeit aus der Umgebung ausgesetzt ist.
Der Balgkörper 36 weist an seinen lateralen Seiten einen Anschlagwulst 35 auf, der mit einer relativ großen Anschlagfläche in der in der 2 dargestellten Schließposition an den Seitenwänden des Schutzgehäuses 18 anliegt. Durch die relativ große Anschlagfläche wird eine gute fluidische Abdichtung in den Randbereichen sichergestellt, so dass bei Nicht-Ladebetrieb die Lade-Anschlussbuchse 40 gut gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit von außen geschützt ist.
In der 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Verschlussvorrichtung 60 dargestellt. Der Schließkörper-Aktuator 64 ist als elektrischer Linearantrieb ausgebildet, durch den ein als Gewindestange ausgebildeter Linearstempel 62 linear angetrieben wird. Das distale Längsende 66 des Linearstempels 62 ist an dem frontseitigen Anschlagwulst 35 des Balgs 34' befestigt, so dass der Linearstempel 62 den Schließkörper-Balg 34' in ein Schließposition expandieren bzw. in einer Öffnungsposition zusammenziehen kann.

Claims

Fahrzeugunterboden- Ladeanschluss- Anordnung (20) mit einer elektrischen Lade- Anschlussbuchse (40), die durch eine in einer Horizontalebene liegende Zugangsöffnung (16) zugänglich ist, gekennzeichnet durch eine angetriebene Verschlussvorrichtung (30), durch die die Zugangsöffnung (16) bedarfsweise geöffnet und geschlossen werden kann, wobei die Verschlussvorrichtung (30) einen flexiblen Schließkörper-Balg (34; 34') aufweist, der durch einen Schließkörper-Aktuator (32;64) in eine Schließposition, in der die Zugangsöffnung (16) vollständig verschlossen ist, expandiert und in einer Öffnungsposition, in der die Zugangsöffnung (16) vollständig geöffnet ist, zusammengezogen werden kann.
Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung (20) nach Anspruch 1, wobei der Schließkörper-Balg (34;34') gummielastisch ausgebildet ist und in seiner expandierten Schließposition gedehnt ist und eine größere Balgfläche aufweist, als in der zusammengezogenen Schließposition.
Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung (20) nach Anspruch 1 oder 2, mit einem topfartigen und nach unten öffnenden Schutzgehäuse (18), dessen Öffnung die Zugangsöffnung (16) bildet und in dessen Innenraum (14) die Lade-Anschlussbuchse (40) angeordnet ist.
Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schließkörper-Aktuator (33;64) außerhalb des Schutzgehäuses (18) angeordnet ist, das Schutzgehäuse eine Funktionsöffnung (19) aufweist, und die Funktionsöffnung (19) durch den Schließkörper-Balg (34;34') fluidisch geschlossen ist.
Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schließkörper-Aktuator (33) den Schließkörper-Balg (34) pneumatisch expandiert bzw. zusammenzieht.
Fahrzeugunterboden-Ladeanschluss-Anordnung (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schließkörper-Aktuator (64) einen Linearstempel (62) antreibt, der den Schließkörper-Balg (34') in der Schließposition expandiert.