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Die Erfindung betrifft eine elektrische Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuges, mit einem Ladestecker und einer Ladesteckdose, wobei der Ladestecker in der Ladesteckdose lösbar verriegelnd aufgenommen wird, wobei die ferner die Ladesteckdose eine Einhausung für beispielsweise einen Antrieb, insbesondere Verriegelungsantrieb, aufweist, und wobei wenigstens ein Sensor für den Antrieb in der Einhausung vorgesehen ist.
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In der Regel ist die Ladesteckdose kraftfahrzeugseitig realisiert, während der Ladestecker zu einer Ladesäule gehört. Grundsätzlich kann auch umgekehrt vorgegangen werden. In diesem Fall ist der Ladestecker kraftfahrzeugseitig vorgesehen, wohingegen die Ladesteckdose säulenseitig realisiert ist. Die meistens kraftfahrzeugseitig vorgesehene Ladesteckdose findet sich typischerweise in einer Ausnehmung der Karosserie und mag über eine zusätzliche Klappe ähnlich einer Tankklappe zugänglich sein.
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Elektrische Ladevorrichtungen für Kraftfahrzeuge und insbesondere für Elektro- oder Hybridkraftfahrzeuge zeichnen sich im Allgemeinen dadurch aus, dass der Ladestecker an der Ladesäule einer Ladeinfrastruktur zum elektrischen Laden der im Kraftfahrzeug verbauten Akkumulatoren oder zumindest des einen Akkumulators vorgesehen ist. Nach Verbindung der kraftfahrzeugseitigen Ladesteckdose mit dem säulenseitigen Ladestecker kann der kraftfahrzeugseitige Akkumulator mit elektrischer Energie versorgt werden. Hierzu verfügt die Ladesteckdose im Allgemeinen über eine zusätzliche Verriegelung, um ein unbeabsichtigtes Trennen der Verbindung zwischen Ladestecker und Ladesteckdose zu vermeiden. Grundsätzlich kann an dieser Stelle auch umgekehrt vorgegangen werden. In diesem Fall ist der Ladestecker kraftfahrzeugseitig vorgesehen, der mit der dann säulenseitigen Ladesteckdose verbunden wird.
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Für die einwandfreie Kopplung zwischen der Ladesteckdose und dem Ladestecker ist es erforderlich, die sichere Funktionsweise des in diesem Zusammenhang vorgesehenen Antriebes und insbesondere Verriegelungsantriebes sicher zu stellen. Tatsächlich verfügt der Antrieb bzw. Verriegelungsantrieb zu diesem Zweck im Allgemeinen über einen Verriegelungsstift oder Verriegelungsbolzen oder ganz generell über ein Verriegelungselement, welches mit Hilfe des Antriebes hin- und herbewegt wird. In der verriegelten Stellung des Verriegelungselementes ist der Ladestecker in der Ladesteckdose verriegelt und kann der Ladevorgang vorgenommen werden. Demgegenüber korrespondiert die entriegelte Position dazu, dass der Ladestecker von der Ladesteckdose getrennt wird.
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Um die Position des Antriebes und insbesondere Verriegelungsantriebes respektive des zugehörigen Verriegelungselementes zu erfassen und bei etwaigen Abweichungen eine Meldung zu erzeugen, ist der wenigstens eine Sensor für den Antrieb in der Einhausung vorgesehen. Im gattungsbildenden Stand der Technik nach der
CN 202695855 U sind in diesem Zusammenhang zwei Mikroschalter vorgesehen, die einen Nocken als Bestandteil des Antriebes abtasten, welcher seinerseits das Verriegelungselement bzw. den Verriegelungsbolzen beaufschlagt. Die Schalter respektive Mikroschalter werden dazu in entsprechenden Ausnehmungen in der Einhausung gehalten, müssen allerdings in einem separaten Montageschritt in die Einhausung eingesetzt werden.
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Vergleichbar geht die ebenfalls gattungsgemäße
US 2013/0260597 A1 vor. Auch in diesem Fall sind letztlich zwei Schalter als Sensoren vorgesehen, mit deren Hilfe erneut die Position eines Nockens als Bestandteil des Antriebes abgefragt wird. Die einzelnen Schalter werden innenseitig der Einhausung gehalten bzw. im Zusammenspiel mit dem zuvor bereits angesprochenen Nocken. Auch in diesem Fall ist ein mehr oder minder aufwendiger Montageschritt für den betreffenden Sensor erforderlich. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine derartige elektrische Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeuges so weiter zu entwickeln, dass der Montageaufwand reduziert und dadurch die Kosten verringert sind.
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Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist eine gattungsgemäße elektrische Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeuges im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor herstellungstechnisch in die Einhausung zumindest teilweise integriert ist.
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Nach vorteilhafter Ausgestaltung ist die Einhausung als Kunststoffformteil ausgebildet. Tatsächlich kann die Einhausung ein- oder mehrteilig ausgelegt sein. Beispielsweise mag die Einhausung zweiteilig mit einer Unterschale und einer die Unterschale verschließenden Oberschale als Verschluss ausgelegt werden.
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Durch die vorteilhafte Ausprägung der Einhausung als Kunststoffformteil besteht die weitergehende Möglichkeit, den Sensor im Zuge der Herstellung des fraglichen Kunststoffformteiles in das fragliche Kunststoffformteil zu integrieren. Dazu wird meistens so vorgegangen, dass der Sensor vom Kunststoff umspritzt und/oder in den Kunststoff eingespritzt wird. Das kann ganz oder teilweise geschehen, also derart, dass der Sensor von Kunststoff vollständig oder nur teilweise umhüllt wird. Außerdem lässt sich ein derartiger Vorgang unschwer realisieren, weil im Regelfall mit thermoplastischen Kunststoffen wie beispielsweise Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyurethan (PUR), Polyamid (PA), Polybutylenterephthalat (PBTP), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyoximethylen (POM) usw. gearbeitet wird.
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Denn solche thermoplastischen Kunststoffe lassen sich in praktisch beliebiger Form in Kunststoffspritzgusswerkzeugen herstellen, wobei erfindungsgemäß der zumindest eine Sensor zu diesem Zweck in das Kunststoffspritzgusswerkzeug eingelegt bzw. eingebracht und dann mit dem fraglichen Kunststoff umspritzt wird bzw. in den Kunststoff eingespritzt wird. Das kann ganz oder teilweise geschehen, jedenfalls derart, dass eine Sensorfläche des Sensors nach wie vor aktiv ist und insbesondere Bewegungen des Antriebes oder einzelner Bestandteile des Antriebes elektrisch erfassen kann. In diesem Zusammenhang lassen sich zusätzlich auch etwaige Verbindungsleitungen vom Sensor zu beispielsweise einer Steuereinheit oder einer Energieversorgungseinheit ganz oder teilweise in den Kunststoff für die Herstellung der Einhausung einbetten.
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So oder so ist auf diese Weise die Montage insofern erleichtert, weil ein zusätzlicher Montageschritt zur Anbringung und Positionierung des Sensors im Innern der Einhausung entfallen kann. Vielmehr wird die Positionierung gleichsam im Kunststoffspritzgusswerkzeug vorgenommen, so dass in Verbindung mit dem zugleich hergestellten Kunststoffformteil bzw. der Einhausung die korrekte Position des Sensors von vornherein vorliegt und gegeben ist. Hinzu kommt, dass der Sensor durch seine ganz oder teilweise Integration in die Einhausung vor Wasser, Staub, Schmutz oder sonstigen Umwelteinflüssen besonders geschützt ist. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
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Im Rahmen einer weiteren Variante mit Montage- und Kostenvorteilen wird so vorgegangen, dass die Einhausung nicht nur mit dem herstellungstechnisch integrierten Sensor ausgerüstet ist, sondern zusätzlich mit innenseitigen und/oder randseitigen Ausformungen. Diese Ausformungen definieren eine oder mehrere unmittelbare Lagerstellen für einzelne oder sämtliche Bestandteile des Antriebes. Dabei wird meistens und vorteilhaft so vorgegangen, dass die Ausformungen einstückig mit der Einhausung ausgebildet sind. Außerdem empfiehlt es sich, dass die Ausformungen in Montagerichtung der Bestandteile des Antriebes jeweils geöffnet sind.
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Auf diese Weise lassen sich die einzelnen Bestandteile des Antriebes unschwer in die entsprechend ausgelegte Einhausung einsetzen und zugleich lagern. Denn hierfür sorgen die Ausformungen, welche zugleich unmittelbare Lagerstellen für einzelne oder sämtliche Bestandteile des Antriebes definieren. Bei diesen Bestandteilen des Antriebes kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor, eine Welle, ein Getriebe und meistens auch ein Verriegelungselement bzw. einen Verriegelungszapfen etc. handeln.
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Außerdem ist die Einhausung meistens zusätzlich noch mit wenigstens einer Führung für das besagte Verriegelungselement ausgerüstet. Mit Hilfe dieser Führung wird im Allgemeinen eine lineare Stellbewegung des Verriegelungselementes sichergestellt und begünstigt. Meistens sind die Ausformungen und auch die Führungen in der Unterschale der zweiteiligen Einhausung vorgesehen. Demgegenüber fungiert die die Unterschale verschließende Oberschale überwiegend als Verschluss der Einhausung. Zu diesem Zweck mag die Unterschale noch mit einer hochstehenden Dichtungsrippe ausgerüstet sein, welche von der Oberschale bzw. dem Verschluss übergriffen wird, so dass die Einhausung in eingebautem Zustand im Regelfall mediendicht ausgebildet ist. Hierzu trägt auch bei, dass das Verriegelungselement bzw. der Verriegelungszapfen oder Verriegelungsbolzen typischerweise durch eine in die Einhausung bzw. dessen Unterschale eingesetzte Dichtung hindurch geführt wird. Diese Dichtung an der Einhausung sorgt dafür, dass das Verriegelungselement bei seinen Stellbewegungen gegenüber der Einhausung abgedichtet wird.
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Der Sensor kann beispielsweise taktil und/oder berührungslos arbeiten. Meistens ist der Sensor zweiteilig mit einem Sensorelement und einem Tastelement ausgebildet. Im Falle einer berührungslosen Auslegung des Sensors haben sich Ausgestaltungen wie beispielsweise eine solche als Hallsensor oder Hallschalter als günstig erwiesen. In diesem Fall wird im Allgemeinen das Sensorelement bzw. der Hallsensor in die Einhausung integriert. Ein zusätzlich als Tastelement vorgesehener Permanentmagnet mag in diesem Zusammenhang an einen Bestandteil des Antriebes angeschlossen sein, so dass mit Hilfe des Sensorelementes bzw. des Hallsensors die Bewegungen des Permanentmagneten und folglich des fraglichen Bestandteiles des Antriebes erfasst und an die bereits angesprochene Steuereinheit übermittelt werden können. Anhand der Signale des Sensors kann dann die Steuereinheit entscheiden, ob beispielsweise ein vom Antrieb absolvierter Stellweg ausreichend ist, um eine vollständige Verriegelung des Ladesteckers in der Ladesteckdose mit Hilfe des Verriegelungselementes bzw. Verriegelungszapfens realisieren und umsetzen zu können.
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Eine weitere Möglichkeit eines berührungslos arbeitenden Sensors stellt eine Lichtschranke dar. In diesem Fall mag das in die Einhausung integrierte Sensorelement als lichtempfindlicher Sensor ausgebildet sein, welcher demgegenüber Bewegungen des Tastelementes, welches in diesem Fall beispielsweise als LED ausgebildet ist, erfasst und an die Steuereinheit meldet. Zusätzlich oder anstelle von berührungslos arbeitenden Varianten des Sensors kann auch mit taktilen Versionen in Gestalt beispielsweise eines mechanischen Schalters oder auch eines Schiebewiderstandes oder Drehwiderstandes gearbeitet werden. So oder so sorgt der in die Einhausung integrierte Sensor dafür, dass insbesondere Stellbewegungen des Antriebes im Innern der Einhausung einwandfrei an die Steuereinheit übermittelt und hier überprüft werden können. Korrespondiert beispielsweise der gemessene Stellweg des Bestandteiles des Antriebes dazu, dass das Verriegelungselement vollständig verfahren worden ist und dementsprechend der Ladestecker einwandfrei in der Ladesteckdose verriegelt ist, so mag seitens der Steuereinheit eine entsprechende Meldung erzeugt werden. Anderenfalls kann auch eine Fehlermeldung abgegeben werden, mit deren Hilfe beispielsweise ein Fahrzeugbenutzer über einen nicht einwandfrei gesteckten Ladestecker in der Ladesteckdose informiert wird und folglich darüber, dass der Ladevorgang nicht wie beabsichtigt vorgenommen werden kann.
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Das alles gelingt unter Berücksichtigung einer montagetechnisch einfachen und preiswerten Lösung, die zugleich auf eine mediendichte Einhausung führt, welche folglich für die beschriebenen kraftfahrzeugtechnischen Anwendungen prädestiniert ist. Hierbei geht die Erfindung insgesamt von der Erkenntnis aus, dass grundsätzlich Sensoren oder allgemein Halbleiter prinzipiell in Kunststoff eingespritzt oder von Kunststoff umspritzt werden können, wie man dies beispielsweise in anderem Zusammenhang bei Komponententrägern für elektrische/elektronische Bauelemente als Bestandteile von Kraftfahrzeug-Schließsystemen in der
EP 2 351 059 B1 der Anmelderin erfährt. Hier werden die fraglichen Bauelemente insgesamt mit einer Vergussmasse versiegelt, was grundsätzlich dem Einspritzen oder Umspritzen bei der Herstellung der Einhausung im Rahmen der vorliegenden Erfindung entspricht oder diesem Vorgang nahekommt.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Verriegelungsvorrichtung für eine elektrische Ladevorrichtung.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße elektrische Ladevorrichtung in einer Übersicht,
- 2 einen schematischen Schnitt durch die Ladevorrichtung nach der 1 und
- 3 die geöffnete Einhausung mit dem darin integrierten Sensor schematisch.
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In den 1 und 2 ist insgesamt eine elektrische Ladevorrichtung eines ansatzweise in der 2 wiedergegebenen Kraftfahrzeuges 1 dargestellt. In einer karosserieseitigen Ausnehmung des fraglichen Kraftfahrzeuges 1 findet sich zu diesem Zweck eine Ladesteckdose 3, die mit einem säulenseitigen Ladestecker 2 als Bestandteil einer Ladeinfrastruktur lösbar verriegelnd gekoppelt werden kann. Bei dem Kraftfahrzeug 1 handelt es sich um ein Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug. Zur lösbar verriegelnden Aufnahme des Ladesteckers 2 in der Ladesteckdose 3 verfügt die Ladesteckdose 3 über eine Einhausung 7, 8 für einen Antrieb 4, 5. Im Innern der Einhausung 7, 8 ist der Antrieb 4, 5 vorgesehen, bei dem es sich im Ausführungsbeispiel und nicht einschränkend um einen Verriegelungsantrieb 4, 5 handelt, mit dessen Hilfe der säulenseitige Ladestecker 2 in der kraftfahrzeugseitigen Ladesteckdose 3 lösbar verriegelt werden kann.
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Der Antrieb 4, 5 verfügt zu diesem Zweck über einen Elektromotor und ein dem Elektromotor nachgeschaltetes Getriebe 4, welches ausweislich der 2 auf ein Verriegelungselement 5 arbeitet, welches nach dem Ausführungsbeispiel als Verriegelungszapfen 5 ausgebildet ist. Drehbewegungen des Elektromotors und folglich des Getriebes 4 werden zu diesem Zweck in dargestellte Linearbewegungen bzw. lineare Stellbewegungen des Verriegelungszapfens 5 umgewandelt. Der Verriegelungszapfen 5 greift zur lösbaren Verriegelung des Ladesteckers 2 in der Ladesteckdose 3 in eine Ausnehmung 6 im Ladestecker 2 ein. Das Verriegelungselement 5, der Elektromotor, das Getriebe 4 und die Einhausung 7,8 bilden Bestandteile einer Verriegelungsvorrichtung für die elektrische Ladevorrichtung.
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Zusätzlich erkennt man noch grundsätzlich einen Sensor 9. Der Sensor 9 ist ausweislich der 3 in eine Unterschale 7 als Bestandteil der Einhausung 7, 8 eingesetzt. Die Unterschale 7 wird mit Hilfe einer Oberschale 8 verschlossen. Die Einhausung 7, 8 bzw. deren Unterschale 7 ist mit einer Öffnung 10 ausgerüstet, die mit Hilfe einer in der 1 zu erkennenden Dichtung 11 verschlossen wird. Durch die Dichtung 11 hindurch lässt sich der Verriegelungszapfen 5 hin- und herbewegen und greift lösbar verriegelnd in den Ladestecker 2 ein, wie dies zuvor bereits beschrieben wurde. In der 1 ist noch der zuvor bereits angesprochene Elektromotor gestrichelt zu erkennen. Ebenso zeigt die 1 eine Steckbuchse 12 mit elektrischen Kontakten 13, mit deren Hilfe der im Innern der Einhausung 7, 8 befindliche Antrieb 4, 5 mit der erforderlichen elektrischen Energie und mit Daten versorgt wird. Zu diesem Zweck ist eine in der 3 angedeutete Steuereinheit 14 vorgesehen, mit deren Hilfe nicht nur Signale des Sensors 9 erfasst werden können, sondern die auch dafür sorgt, den Antrieb 4, 5 entsprechend zu beaufschlagen und anzusteuern. Der Sensor 9 bildet ebenfalls einen Bestandteil der Verriegelungsvorrichtung.
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Der wenigstens eine Sensor 9 dient dazu, den Antrieb 4, 5 respektive Verriegelungsantrieb zur Beaufschlagung des Verriegelungszapfens 5 zumindest dahingehend zu erfassen, ob der Antrieb 4, 5 die in der Beschreibungseinleitung bereits erläuterten Funktionsstellungen „verriegelt“ oder „entriegelt“ einnimmt. In der verriegelten Position taucht der Verriegelungszapfen 5 vollständig oder nahezu vollständig in die Ausnehmung 6 im Ladestecker 2 ein, wie dies die 2 darstellt. Demgegenüber korrespondiert die entriegelte Position des Antriebes 4, 5 und folglich des Verriegelungszapfens 5 dazu, dass der Verriegelungszapfen 5 zurückgezogen ist, so dass der Ladestecker 2 aus der Ladesteckdose 3 entfernt werden kann.
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Erfindungsgemäß ist der Sensor 9 nicht nur in der Einhausung 7, 8 vorgesehen, sondern herstellungstechnisch in diese Einhausung 7, 8 zumindest teilweise integriert. Das erkennt man insbesondere anhand der 3. Die Einhausung 7, 8 ist zu diesem Zweck als ein- oder mehrteiliges Kunststoffformteil ausgebildet. Außerdem wird der Sensor 9 im Zuge der Herstellung des fraglichen Kunststoffformteiles in diesem Zusammenhang vom Kunststoff umspritzt und/oder ist in den Kunststoff eingespritzt.
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Die Einhausung 7, 8 verfügt darüber hinaus über innenseitige und/oder randseitige Ausformungen 15, die man insbesondere in der 3 erkennen kann. Die Ausformungen 15 stellen nach dem Ausführungsbeispiel unmittelbare Lagerstellen für einzelne oder sämtliche Bestandteile des Antriebes 4, 5 zur Verfügung und definieren solche Lagerstellen. Tatsächlich handelt es sich bei den Ausformungen 15 und den entsprechenden Lagerstellen um solche, mit deren Hilfe der gestrichelt in der 1 angedeutete Elektromotor bzw. das Getriebe 4 gelagert werden können, und zwar konkret in der Unterschale 7 als Bestandteil der Einhausung 7, 8.
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Dazu ist die jeweilige Ausformung 15 nicht nur einstückig mit der Einhausung 7, 8 ausgebildet, sondern darüber hinaus in Montagerichtung der fraglichen Bestandteile des Antriebes 4, 5 jeweils geöffnet. Diese Montagerichtung korrespondiert zum Blick von oben in die entsprechend geöffnete Unterschale 7 als Bestandteil der Einhausung 7, 8 entsprechend der Darstellung in der 3.
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Zusätzlich ist die Einhausung 7, 8 mit wenigstens einer Führung 16 für das Verriegelungselement bzw. den Verriegelungszapfen 5 ausgerüstet. Die Führung 16 ist ebenso wie die Ausformungen 15 einstückig mit der Einhausung 7, 8 ausgebildet, nach dem Ausführungsbeispiel einstückig mit der Unterschale 7.
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Der Sensor 9 ist im Allgemeinen zweiteilig mit einem in der 3 zu erkennenden Sensorelement 9a und einem zugehörigen Tastelement 9b ausgerüstet. Bei dem Tastelement 9b handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen Permanentmagneten, welcher ausweislich der 2 mit dem Getriebe 4 des Antriebes 4, 5 bzw. direkt mit dem Verriegelungselement bzw. Verriegelungszapfen 5 verbunden ist. Dadurch lassen sich mit Hilfe des Sensorelementes 9a, welches als Hallsensor im Beispielfall ausgebildet ist, Bewegungen des Permanentmagneten 9b bzw. des Tastelementes 9b und damit des Getriebes 4 bzw. des Verriegelungselementes 5 seitens des Sensors 9 erfassen. In diesem Fall arbeitet der Sensor 9 berührungslos. Es sind aber auch taktile Varianten ebenso wie Kombinationen denkbar, wie dies in der Beschreibungseinleitung bereits erläutert wurde. Die Signale des Sensors 9 werden von der Steuereinheit 14 ausgewertet. Als Folge hiervon kann über die Steuereinheit 14 beispielsweise die einwandfreie Verriegelung des Ladesteckers 2 in der Ladesteckdose 3 oder seine nicht einwandfreie Verriegelung ermittelt werden. Ebenso lässt sich die entriegelte Position des Ladesteckers 2 gegenüber der Ladesteckdose 3 einwandfrei erfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Ladestecker
- 3
- Ladesteckdose
- 4
- Getriebe
- 4, 5
- Antrieb
- 4, 5
- Verriegelungsantrieb
- 5
- Verriegelungselement
- 5
- Verriegelungszapfen
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Unterschale
- 7 ,8
- Einhausung
- 9
- Sensor
- 10
- Öffnung
- 11
- Dichtung
- 12
- Steckbuchse
- 13
- Kontakte
- 14
- Steuereinheit
- 15
- Ausformungen
- 16
- Führung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 202695855 [0005]
- US 2013/0260597 A1 [0006]
- EP 2351059 B1 [0018]
