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Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Ladevorrichtung, insbesondere zum Aufladen von Elektrofahrzeugen.
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Der Markt für elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge (Battery Electric Vehicles; BEV) wächst seit einigen Jahren rasant. Weltweit sind derzeit mehr als fünf Millionen Elektroautos in Betrieb. Um die Energiespeicher eines Elektroautos möglichst schnell und flexibel mit elektrischem Strom aufladen zu können, ist es erforderlich, den Ladeanschluss des Elektroautos mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Anschlussmöglichkeiten des Energieversorgungsnetzes verbinden zu können. Dazu stehen fest installierte Ladestationen (Ladesäulen, Wallboxen) und auch mobile Ladevorrichtungen zur Verfügung, wobei letztere tragbar sind und im Elektrofahrzeug selbst mitgeführt werden können und zusammen mit entsprechenden Adaptern die Flexibilität maximieren.
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Derartige mobile Ladevorrichtungen müssen auch bei widrigen Wetterverhältnissen zuverlässig funktionieren, sollen leicht und dennoch robust aufgebaut sein, an eine Vielzahl von unterschiedlichen technischen Netzanschlüssen anschließbar sein und dabei die gesetzlich vorgeschriebenen Normen hinsichtlich der Sicherheit erfüllen. Kritische Punkte können dabei unter anderem die Kabelverbindungen und insbesondere deren Übergänge zu Gehäuse und Steckverbindern sein.
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Bekannte mobile Ladevorrichtungen weisen noch ein verhältnismäßig großes Volumen und Gewicht auf, sind teilweise aufwändig zu montieren und weisen teilweise Probleme bei der Zugentlastung für die Kabelverbindungen auf.
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Die
DE 10 2019 121 108 B3 offenbart eine Vorrichtung für die flexible elektrische Aufladung eines Akkumulators eines Elektrofahrzeugs mit einer Laderegeleinheit, an die verbraucherseitig über ein Ladekabel ein Leistungszweck Verbinder und netzseitig über das Ladekabel ein Adapterelement angeschlossen ist, wobei die Laderegeleinrichtung leistungstechnisch und kommunikationstechnisch derart überprüfbar ist, dass sie keine Leistung führt, wenn ein vorbestimmter Steckertyp erkannt wird.
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Die
US 9,156,362 B2 beschreibt ebenfalls eine tragbare, mobile Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug, die ein robustes Gehäuse sowie ein Bedienpanel mit Betätigungseinrichtungen aufweist.
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Die
US 2015/0028809 A1 offenbart ebenfalls eine mobile Ladevorrichtung für ein Elektrofahrzeug, die netzseitig eine erste Steckereinrichtung und fahrzeugseitigen eine zweite Steckereinrichtung aufweist, wobei die erste Steckereinrichtung eine Temperaturerfassungseinheit umfasst, deren Signal in der Steuereinheit der mobilen Ladevorrichtung auswertbar ist.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte mobile Ladevorrichtung bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile zumindest teilweise überwindet und ein gegenüber dem Stand der Technik reduziertes Volumen und Gewicht aufweist, eine robuste, zugentlastete Verwendung ermöglicht sowie einfach und kostengünstig herstellbar und montierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.
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Eine erfindungsgemäße mobile Ladevorrichtung zum Aufladen eines Elektrofahrzeugs, umfasst eine Laderegeleinrichtung zur Regelung von Parametern für die Aufladung eines Akkumulators des Elektrofahrzeugs, einen netzseitigen Anschluss zum Anschließen der Laderegeleinrichtung an ein Stromnetz und einen verbraucherseitigen Anschluss zum Anschlie-ßen der Laderegeleinrichtung an das Elektrofahrzeug, wobei die Laderegeleinrichtung ein Gehäuse umfasst, in dem Leistungs- und/oder Steuerelektronik der mobilen Ladevorrichtung aufgenommen ist und das zumindest eine Zugangsöffnung aufweist, und wobei die Laderegeleinrichtung zumindest einen Deckel umfasst, der die zumindest eine Zugangsöffnung verschließt, wobei der zumindest eine Deckel eine Durchgangsöffnung aufweist, die dazu eingerichtet ist, dass ein Kabelstrang dadurch geführt wird, und der einen Klemmbereich umfasst, wobei die Laderegeleinrichtung eine Haltehülse umfasst, die derart mit dem Deckel in Eingriff bringbar ist, dass durch den Klemmbereich eine radiale Haltekraft auf den Kabelstrang ausgeübt wird, die den Kabelstrang in Axialrichtung zugfest und flüssigkeitsdicht hält.
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Auf diese Art und Weise wird eine mobile Ladevorrichtung bereitgestellt, bei der der Kabelstrang durch die radiale Haltekraft der Haltehülse von außen nach innen fest im Deckel gehalten ist, wenn eine Axialkraft von außen am Kabelstrang weg vom Deckel oder in Gegenrichtung wirkt. Gleichzeitig wird auch die Dichtheit der Verbindung Kabelstrang - Deckel durch das Klemmen des Klemmbereichs auf den Kabelstrang sichergestellt, und zwar ohne zusätzliches Halteelement wie eine Zugsicherung oder ähnliches. Diese Art der Klemmverbindung ist daher platzsparend und vergleichsweise einfach im Aufbau. Besonders vorteilhaft ist, dass durch ein axiales Pressen der Haltehülse auf den Deckel eine ausreichende radiale Haltekraft bewirkt werden kann, die zum einen für die Zugfestigkeit in Axialrichtung und andererseits für die Dichtheit gegenüber dem Eindringen von Flüssigkeiten durch die Durchgangsöffnung sorgt. Aufgrund dieses Klemmmechanismus entfallen bei der Montage der Ladevorrichtung weitere Schritte, die bisher zur Erzielung einer Zugkraftentlastung auf den Kabelstrang und der Dichtheit der Verbindung notwendig waren.
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Das Gehäuse ist vorzugsweise aus Metall gebildet, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung wie z.B. aus EN AW-6060 oder aus EN AW-6063. Das Gehäuse kann z.B. stranggepresst sein.
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Der Deckel ist vorzugsweise aus Kunststoff gebildet, insbesondere aus Polycarbonat (PC), aus Polyvinylchlorid (PVC) oder aus Acryl-Nitril-Butadien-Styrol (ABS).
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Die Haltehülse in der Ausführungsform mit Gewinde ist vorzugsweise ebenfalls aus Kunststoff gebildet, insbesondere aus Polycarbonat (PC), aus Polybutylenterephthalat (PBT) oder aus Polyamid (PA).
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Die Haltehülse in der Ausführungsform zum Verpressen ist vorzugsweise aus Metall gebildet, insbesondere aus korrosionsbeständigem Federstahl oder korrosionsgeschütztem Stahl.
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Der Durchmesser des Deckels kann vorzugsweise zwischen 30 mm und 70 mm, mehr bevorzugt zwischen 40 mm und 60 mm, am meisten bevorzugt 55 mm betragen.
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Der Durchmesser der Durchgangsöffnung bzw. des Kabelstrangs kann vorzugweise zwischen 10 mm und 20 mm, mehr bevorzugt zwischen 12 mm und 17 mm, am meisten bevorzugt 14 mm betragen.
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Das Gehäuse kann weiterhin eine zweite Zugangsöffnung aufweisen, wobei die Laderegeleinrichtung dann vorzugsweise einen zweiten Deckel umfasst, der die zweite Zugangsöffnung verschließt. Zum Beispiel ist das Gehäuse im Wesentlichen zylindrisch geformt und weist an einer ersten Stirnseite die erste Zugangsöffnung und an einer zweiten Stirnseite die zweite Zugangsöffnung auf. Die zweite Zugangsöffnung und der zweite Deckel sind bevorzugt analog zur ersten Zugangsöffnung bzw. zum zweiten Deckel ausgebildet. Alle hierin bezüglich der ersten Zugangsöffnung und des ersten Deckels beschriebenen Merkmale sind daher analog auf die zweite Zugangsöffnung und den zweiten Deckel übertragbar.
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Der Deckel und die Haltehülse können eine zumindest abschnittsweise und vorzugsweise vollständig rotationssymmetrische Form aufweisen. Bevorzugt sind Deckel und Haltehülse zumindest im Bereich des Klemmbereichs rotationssymmetrisch, insbesondere zylindrisch ausgebildet.
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Bevorzugt weist der Klemmbereich eine Mehrzahl von Lamellen auf, die vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander in Axialrichtung angeordnet sind. Durch diese Ausbildung kann der radiale Druck besonders gut auf die gesamte Umfangsfläche des Kabelstrangs verteilt und damit eine optimierte Zugentlastung des Kabelstrangs erzielt werden. Im Prinzip reichen beispielsweise vier viertelkreisförmige, gleich lange Lamellen mit im Vergleich zur umfänglichen Ausdehnung geringen Zwischenräumen aus. In bevorzugten Ausführungsformen beträgt die Anzahl der Lamellen zwölf bis zwanzig, mehr bevorzugt sechzehn. Der Außendurchmesser des Rings von Lamellen kann vorzugsweise zwischen 17 mm und 25 mm, mehr bevorzugt 21 mm betragen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Klemmbereich ein flexibles Dichtelement auf. Damit kann eine noch wirksamere und besonders flüssigkeitsdichte Klemmung des Kabelstrangs erreicht werden. Die radiale Presskraft durch den Klemmbereich kann sich noch besser auf die Umfangsfläche des Kabelstrangs verteilen. Auch die Reibungskraft in Axialrichtung wird dadurch erhöht, wodurch die Dichtigkeit der Anordnung weiter verbessert wird. Das Material des flexiblen Dichtelements kann beispielsweise natürlicher oder synthetischer Kautschuk, ein technischer Gummi oder ein Elastomer sein. Bevorzugt entspricht die Länge des flexiblen Dichtelements in Axialrichtung der axialen Länge des Klemmbereichs, sie kann allerdings auch länger oder kürzer ausgebildet sein. Die bevorzugte Dicke beträgt 0,5 mm bis 3,0 mm, noch bevorzugter 1,0 mm bis 2,0 mm und besonders bevorzugt 1,5 mm. Die Dicke des flexiblen Elements kann über seine Länge gleichmäßig sein. Alternativ kann die Dicke auch von der Innenseite zur Außenseite hin ab- oder zunehmen. Der Außendurchmesser des flexiblen Elements kann vorzugsweise zwischen 13 mm und 21 mm, mehr bevorzugt 17 mm betragen.
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Vorzugsweise weist der Klemmbereich auf seiner axialen Innenfläche, also zum Kabelstrang hin, mindestens einen Anschlag für das flexible Dichtelement auf. In vorteilhaften Ausführungsformen kann auch die Haltehülse einen Anschlag für das flexible Dichtelement umfassen, so dass es in Axialrichtung wirksam zwischen dem Deckel bzw. der Begrenzung des Klemmbereichs und der Haltehülse fixiert ist. Auch dadurch wird die Wirkung der radial wirkenden Haltekraft auf den Kabelstrang optimiert.
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Erfindungsgemäß weist die Haltehülse eine Umfangseingriffsfläche auf, die mit einer komplementären Eingriffsfläche des Deckels zusammenwirkt. Dazu kann die Umfangseingriffsfläche und die komplementäre Eingriffsfläche jeweils ein Gewinde aufweisen. Über den Eingriff der Gewindegänge wirkt eine axiale Kraft, da die Haltehülse auf bzw. in den Deckel aufgeschraubt wird, ein Kraftschluss erzeugt wird und dadurch gleichzeitig durch das Zusammendrücken des Klemmbereichs eine radiale Kraft vom Klemmbereich auf den Kabelstrang ausgeübt wird. Alternativ ist es möglich, dass die Umfangseingriffsfläche und die komplementäre Eingriffsfläche jeweils zumindest teilweise eine Pressfläche aufweisen, die leicht konisch ausgebildet sein kann. Wie bei der Ausführungsform mit Gewinde beschrieben wirkt auch hier ein axialer Kraftschluss zwischen Deckel und Haltehülse durch das Ineinandergreifen der Eingriffsflächen, woraus sich durch das Pressen des Klemmbereichs die radiale Klemmkraft vom Klemmbereich auf den Kabelstrang ergibt. Durch entsprechende Ausbildung der Oberflächenstrukturen der Eingriffsflächen kann die Verbindung zwischen Deckel und Haltehülse so fest sein, dass ein axiales Lösen der Verbindung und damit eine Schwächung der vom Klemmbereich auf den Kabelstrang wirkenden Radialkraft wirksam verhindert werden. Beispielsweise können die Eingriffsflächen in geeigneter Weise aufgeraut sein, um den Kraftschluss zu verstärken.
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Bei einer typischen Ausführungsform kann die Haltehülse als Presshülse ausgebildet sein, die auf ihrer Umfangseingriffsfläche eine Mehrzahl von federartigen Rückhalteelementen aufweist, die mit entsprechenden Nuten bzw. Vorsprüngen auf der komplementären Eingriffsfläche des Deckels zusammenwirken, so dass die Haltehülse axial fest im bzw. am Deckel gehalten wird.
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Zu diesem Zweck kann eine aus der Umfangseingriffsfläche und der komplementären Eingriffsfläche eine zumindest teilweise umlaufende Nut und die andere aus der Umfangseingriffsfläche und der komplementären Eingriffsfläche einen zumindest teilweise umlaufenden Vorsprung umfassen, wobei die Nut und der Vorsprung dazu eingerichtet sind, ineinander zu greifen und damit ein axiales Lösen von Deckel und Haltehülse zu verhindern. Dazu ist anzumerken, dass in bestimmten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen mobilen Ladevorrichtung ein geordnetes Zerlegen bzw. Auseinandernehmen des Gehäuses usw. nicht erwünscht sein kann, um hohe Service-Kosten zu vermeiden.
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Um bei den oben skizzierten vorteilhaften Ausführungsformen ein Drehmoment erzeugen zu können, können der Deckel und die Haltehülse bevorzugt jeweils eine Eingriffseinrichtung umfassen, die das Ansetzen eines Werkzeugs zum axialen Verdrehen der Haltehülse bezüglich des Deckels zu ermöglichen. Damit kann beispielsweise der Eingriff der Gewindebereiche von Deckel und Haltehülse bewirkt und die benötigte Axialkraft aufgebracht werden. Auch bei der alternativen Ausführungsform ohne Gewinde kann das Ansetzen eines Werkzeugs zum Aufbringen der erforderlichen Axialkraft technisch sinnvoll sein. Bevorzugt umfasst die Eingriffseinrichtung zylinderförmige Ausnehmungen, in die komplementäre Stifte, beispielsweise eines Stirnlochschlüssels, eingreifen können. Die Eingriffseinrichtung kann auch andere Formen aufweisen wie z. B. Ausnehmungen mit quadratischem, rechteckigem oder ovalem Querschnitt.
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Mit Vorteil weist eine weitere Ausführungsform der Ladevorrichtung weiterhin ein erstes Ladekabel, das die Laderegeleinrichtung mit dem netzseitigen Anschluss verbindet, und ein zweites Ladekabel auf, das die Laderegeleinrichtung mit dem verbraucherseitigen Anschluss verbindet, wobei eine elektrische Leitung des ersten oder zweiten Ladekabels im Kabelstrang durch die Durchgangsöffnung des Deckels in das Gehäuse geführt ist, wo sie mit der Leistungs- und/oder Steuerelektronik der Ladevorrichtung verbunden ist.
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Die Laderegeleinrichtung dient zur Regelung von Ladeparametern. Die Laderegeleinrichtung ist dazu eingerichtet, einen Ladestrom zum Aufladen des Akkumulators des Elektrofahrzeugs zu regulieren und/oder einen Ladevorgang zum Aufladen des Akkumulators des Elektrofahrzeugs zu überwachen, zu starten oder zu beenden. Hierzu umfasst die Laderegeleinrichtung entsprechende Leistungs- und/oder Steuerelektronik der mobilen Ladevorrichtung, insbesondere eine Steuereinheit, die Signale vom Elektrofahrzeug, vom verbraucherseitigen und vom netzseitigen Anschluss empfangen und verarbeiten kann sowie die für die Ladung entscheidenden leistungsführenden Elemente.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Gehäuse eine Anzeige und zumindest ein Bedienelement aufweist. Die Anzeige und das zumindest eine Bedienelement sind dazu eingerichtet, Informationen über den Ladevorgang anzuzeigen und Benutzereingaben zu ermöglichen, und sind vorzugsweise mit der Leistungs- und Steuerelektronik, insbesondere der Steuereinheit, kommunizierend verbunden.
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Diese und weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- 1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Deckels mit einem Kabelstrang der Ladevorrichtung nach 1.
- 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Deckels der Ladevorrichtung nach 2.
- 4 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts der Ladevorrichtung nach 2.
- 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Deckels einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung.
- 6 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts der Ladevorrichtung nach 5.
- 7 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Deckels einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung.
- 8 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts der Ladevorrichtung nach 7.
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Eine erfindungsgemäße mobile Ladevorrichtung 2 zum Aufladen eines Akkumulators bzw. Energiespeichers eines Elektrofahrzeugs 4 bzw. eines Elektroautos umfasst eine Laderegeleinrichtung 6 zur Regelung von Ladeparametern, einen netzseitigen Anschluss 8 zum Anschließen der Ladevorrichtung 2 an ein Versorgungs- bzw. Stromnetz, das durch eine Steckdose 10 angedeutet ist, sowie einen Ladestecker 12 zum Anschließen der Ladevorrichtung 2 an einen Ladeanschluss 14 des Elektrofahrzeugs 4. Bevorzugt ist der Ladestecker 12 als IEC-Typ-2 Kupplung ausgebildet. Der netzseitige Anschluss 8 ist mittels eines ersten Ladekabels 16 mit der Laderegeleinrichtung 6 verbunden und der Ladestecker 12 ist mittels eines zweiten Ladekabels 18 mit der Laderegeleinrichtung 6 verbunden.
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Die Laderegeleinrichtung 6 umfasst ein Gehäuse 20, in dem Leistungs- und/oder Steuerelektronik 22 der mobilen Ladevorrichtung 2 aufgenommen ist und das zumindest eine erste Zugangsöffnung 24 aufweist. Ferner umfasst die Laderegeleinrichtung 6 einen Deckel 26, der die erste Zugangsöffnung 24 verschließt. Das Gehäuse 20 kann zudem eine zweite Zugangsöffnung 28 aufweisen, wobei die Laderegeleinrichtung 6 dann einen zweiten Deckel 30 umfasst, der die zweite Zugangsöffnung 28 verschließt. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn das Gehäuse 20 und insbesondere die erste sowie die optionale zweite Zugangsöffnung 24, 28 symmetrisch zu einer Mittelachse 32 ausgebildet sind. Bevorzugt sind dann auch der erste sowie der optionale zweite Deckel 26, 30 symmetrisch zur Mittelachse 32 ausgebildet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Gehäuse 20 und der Deckel 26, gegebenenfalls auch der zweite Deckel 30, rotationssymmetrisch zur Mittelachse 32 ausgebildet, z. B. zumindest abschnittsweise zylindrisch. Die erste Zugangsöffnung 24 kann dann an einer ersten Stirnseite 20a des Gehäuses 20 angeordnet sein und die zweite Zugangsöffnung kann an einer zweiten Stirnseite 20b des Gehäuses 20 angeordnet sein.
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Das Gehäuse 20 kann ferner eine Anzeige 34 zum Anzeigen von Informationen über den Ladevorgang und zumindest ein Bedienelement 36 zum Ermöglichen von Benutzereingaben aufweisen. Die Anzeige 34 und das zumindest eine Bedienelement 36 sind vorzugsweise mit der Leistungs- und/oder Steuerelektronik 22, insbesondere mit einer Steuereinheit, der Laderegeleinrichtung 6 kommunizierend verbunden.
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Wie in 1 des Weiteren angedeutet, umfasst das erste Ladekabel 16 einen Kabelstrang 17 mit zumindest einer elektrischen Leitung 38 zum Leiten von elektrischem Strom vom netzseitigen Anschluss 8 zur Laderegeleinrichtung 6 und umfasst das zweite Ladekabel 18 einen Kabelstrang 17 mit zumindest einer elektrischen Leitung 40 zum Leiten von elektrischem Strom von der Laderegeleinrichtung 6 zum verbraucherseitigen Anschluss 12. Der Deckel 26 kann eine Durchgangsöffnung 42 (siehe 2) aufweisen, durch die der Kabelstrang 17 des ersten Ladekabels 16 in das Gehäuse 20 geführt ist, wo sie mit der Leistungs- und/oder Steuerelektronik 22 verbunden ist. Ist der zweite Deckel 30 vorgesehen, kann dieser ebenfalls eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch die der Kabelstrang 17 des zweiten Ladekabels 18 in das Gehäuse 20 geführt ist, wo diese mit der Leistungs- und/oder Steuerelektronik 22 verbunden ist.
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Üblicherweise umfasst jeder Kabelstrang 17 eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen 38, 40 zur Verbindung des verbraucherseitigen Anschlusses 12 bzw. des Elektrofahrzeugs 4 sowie des netzseitigen Anschlusses 8 mit der Laderegeleinrichtung 6, wobei jeweils zumindest eine Leitung des Kabelstrangs 17 als Steuer- bzw. Signalleitung 44, 46 zur kommunizierenden Verbindung zwischen dem verbraucherseitigen Anschluss 12, dem Elektrofahrzeug 4 bzw. dem netzseitigen Anschluss 10 und der Laderegeleinrichtung 6 dient. In der bevorzugten Ausführungsform (siehe auch 2) umfasst der Kabelstrang 17 fünf elektrische Leitungen 38 sowie vier Steuer- bzw. Signalleitungen.
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Die Ladekabel 16, 18 sind vergleichsweise robust ausgeführt, da sie den äußeren Umwelteinflüssen unmittelbar ausgesetzt sind. Insbesondere der Übergang zwischen Ladekabel bzw. Kabelstrang 17 und Deckel 26, 30 muss hohen Anforderungen an die Dichtigkeit und die axiale Zugfestigkeit erfüllen, weil zum Beispiel an den Ladekabeln 16, 18 hohe Zugkräfte wirken. Dieser Übergang wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 ausführlich beschrieben.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Deckels mit einem Kabelstrang der Ladevorrichtung 2 nach 1. Der Deckel 26 ist im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet, weist eine äußere Umfangsfläche, die mit dem (hier nicht dargestellten) Gehäuse 20 fest verbunden ist, und eine axiale Durchgangsöffnung 42 auf, durch die sich der ebenfalls zylinderförmige, längliche Kabelstrang 17 erstreckt. Der Kabelstrang 17 umfasst eine äußere Hülle und in seinem Inneren fünf elektrische Leitungen 38. Wie oben erwähnt, kann der Kabelstrang 17 auch Steuer- und Signalleitungen aufweisen, auf deren Darstellung in 2 jedoch verzichtet wird. Zwischen der Durchgangsöffnung 42 und der äußeren Umfangsfläche weist der Deckel 26 in der dargestellten Ausführungsform eine Stützstruktur 19 auf, die der Stabilität dient, wobei gleichzeitig auf Material verzichtet werden kann, um Volumen und Gewicht einzusparen. Die Verbindung zwischen Kabelstrang 17 und Deckel 26 ist äußerst solide und dicht, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf die weiteren Figuren erläutert wird. Dabei spielt insbesondere die Zugentlastung, die auf den Kabelstrang 17 wirkt, und die Dichtheit der Verbindung zwischen Kabelstrang 17 und Deckel 26 in der Durchgangsöffnung 42 eine Rolle.
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In 3 ist in perspektivischer Explosionsansicht ein Teil der in 2 abgebildeten Elemente der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 2 dargestellt. Die perspektivische Sicht ist im vorliegenden Fall von innen nach außen, wobei in dieser Reihenfolge die Haltehülse 3, das flexible Dichtelement 9 sowie der Deckel 26 angeordnet sind. Der Deckel 26 weist mittig die Durchgangsöffnung 42 auf, um die herum sich der Klemmbereich 5 in Form von axial parallel zueinander angeordneten Lamellen 7 erstreckt. In der hier dargestellten Ausführungsform weist der Klemmbereich 5 sechzehn Lamellen 7 auf, die gleichmäßig in Umfangsrichtung mit dazwischen liegenden Leerräumen angeordnet sind. Den Lamellen 7 in Radialrichtung nach außen gesehen gegenüberliegend ist ein Gewinde 11, das eine Umfangseingriffsfläche für das entsprechende (Gegen-) Gewinde 11 der Haltehülse 3 repräsentiert. So ist im Deckel 26 ein komplementärer Aufnahmeraum für die Haltehülse 3 ausgebildet. Auf der nach innen gerichteten Stirnseite des Deckels 26 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig eine Mehrzahl von Eingriffseinrichtungen 13 ausgebildet, die beispielsweise das Ansetzen eines Werkzeugs zum axialen Festhalten oder Verdrehen des Deckels 26 ermöglichen. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Eingriffseinrichtungen 13 als zylinderförmige Hohlräume in der Stützstruktur geformt, die jeweils in Axialrichtung parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Im rechts dargestellten Teil der 3 ist die Haltehülse 3 zu sehen, deren Umfangsfläche einen (männlichen) Gewindeabschnitt 11 aufweist, der exakt zu dem komplementären (weiblichen) Gewindeabschnitt 11 des Deckels 26 passt. In der Mitte der Haltehülse 3 ist die Durchgangsöffnung 42 für den Kabelstrang 17 ausgebildet, die in Axialrichtung auf der Innenseite einen Anschlag 21 umfasst, der dazu eingerichtet ist, das flexible Element 9 im Befestigungszustand an Ort und Stelle zu halten. Auf der zur Innenseite gerichteten Stirnfläche der Haltehülse 3 sind in Umfangsrichtung mit gleichem Abstand Eingriffseinrichtungen 13 ausgebildet, die in der vorliegenden Ausführungsform die Form von axial parallel zueinander ausgerichteten Hohlzylindern aufweisen. Auch diese Eingriffseinrichtungen 13 dienen dazu, einen Stirnlochschlüssel mit dazu passenden parallelen Stiften anzusetzen und damit das Aufbringen eines Drehmoments zum Anziehen der Haltehülse 3 bezüglich des Deckels 26 zu ermöglichen. Fügt man nun die in 3 abgebildeten Elemente bestimmungsgemäß zusammen, so wird eine axiale Kraft der Haltehülse 3 auf den Deckel 26 ausgeübt, und dadurch gleichzeitig eine radiale Kraft von der Haltehülse 3 auf den Klemmbereich 5 und damit die Lamellen 7, die wiederum radial auf das flexible Dichtelement 9 wirkt. Wie die Beteiligten Elemente im zusammengefügten Zustand zusammenwirken, ist nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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4 zeigt eine Schnittansicht der wesentlichen Bestandteile der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 2 aus 2. die in 3 in Explosion an dargestellten Elemente sind nun bestimmungsgemäß zusammengefügt, wobei sich durch die Durchgangsöffnung 42 der Kabelstrang 17 mit den darin enthaltenen elektrischen Leitungen 38 befindet. Der Kabelstrang 17 wird durch eine Radialkraft derart fest in der Durchgangsöffnung 42 des Deckels 26 gehalten, dass die Verbindung flüssigkeitsfest abschließt und keine weitere Zugentlastung des Kabelstrangs 17 erforderlich ist. Die Haltehülse 3 ist vollständig im Innenraum des Deckels 26 aufgenommen, wobei die Gewindeabschnitte 11 maximal ineinandergreifen, d. h. bis die Haltehülse 3 mit einer Stirnfläche an den Enden des Klemmbereich 5 bzw. der Lamellen 7 ansteht. Durch die Geometrie der Haltehülse 3 auf ihrer inneren Umfangsfläche, die auf der oberen Umfangsfläche der Lamellen 7 zu liegen kommt, werden die Kontaktflächen axial aufeinander geschoben und denen sich in Radialrichtung hin zur Mittelachse 32 aus. Die innere Umfangsfläche der Lamellen 7 drücken damit radial auf das flexible Dichtelement 9, das bevorzugt als breiter Gummiring ausgebildet ist. Der Gummiring 9 wiederum wird radial auf den Kabelstrang 17 gepresst und fixiert diesen durch den Kraftschluss. Der Gummiring bzw. das flexible Dichtelement 9 ist dabei in Axialrichtung durch einen Anschlag am Deckel 26 und den Anschlag 21 an der Haltehülse 3 fixiert. Wie bereits oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, wird die Haltehülse 3 in der hier dargestellten Ausführungsform mit dem Deckel 26 verschraubt. Dabei können ein oder mehrere Stirnlochschlüssel verwendet werden, die an den entsprechenden Eingriffseinrichtungen 13 an den Stirnflächen der Haltehülse drei bzw. des Deckels 26 anzusetzen sind.
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Die 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform des Deckels 26 mit flexiblem Dichtelement 9 und Haltehülse 3, einmal in Explosion an (5) und einmal in einer Schnittansicht (6). Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen liegt in der unterschiedlichen Form der Eingriffseinrichtungen 13 auf der Stirnseite der Haltehülse 3. In der in 5 dargestellten Ausführungsform weisen die Eingriffseinrichtungen 13 eine längliche, bogenförmige Ausgestaltung auf, wobei sich hier acht Eingriffseinrichtungen 13 äquidistant in Umfangsrichtung befinden. Entsprechende komplementäre Eingriffsmittel (nicht dargestellt) greifen in die Eingriffseinrichtungen 13 ein, damit die Haltehülse 3 in Axialrichtung auf bzw. in den Deckel 26 geschraubt werden kann.
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Gemäß einer weiteren, in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsform ähnlich zu den 5 und 6 ist es möglich, dass Haltehülse 3 und Deckel 26 keine Gewindebereiche 11 aufweisen, sondern entsprechend eingerichtete Eingriffsflächen, die in ihren Dimensionen so aufeinander abgestimmt sind, dass ein axiales Verschieben bzw. Ineinanderschieben der Haltehülse 3 in den Innenraum des Deckels 26 einen ähnlichen Kraftschluss wie mit Gewinde bewirkt, so dass die oben beschriebene Radialkraft vom Klemmbereich 5 bzw. den Lamellen 7 auf das flexible Dichtelement 9 und damit den Kabelstrang 17 erzeugt wird, die den Kabelstrang 17 zugkraftentlastet und flüssigkeitsdicht innerhalb der Durchgangsöffnung 42 festhält. Man erkennt in 7 auf der Umfangseingriffsfläche der hier als Presshülse dargestellten Haltehülse 3 in gleichmäßigen Umfangsabständen ausgebildete federartige Rückhalteelemente oder Spreizhaken, die in entsprechende Nuten bzw. Vorsprünge auf der komplementären Eingriffsfläche des Deckels 26 eingreifen. Nach dem axialen Einschieben der Presshülse bzw. Haltehülse 3 in den Deckel 26, das auch mit einer Drehbewegung erfolgen kann, sind Haltehülse 3 und Deckel 26 miteinander fest im Kraft- und Reibschluss verbunden. Diese Verbindung kann vorzugsweise nicht lösbar sein, jedenfalls ist ein einfaches Lösen der beiden Bestandteile voneinander nicht vorgesehen. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist die einfache Konstruktion, die auch den Herstellungsprozess der Ladevorrichtung vereinfacht.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Ladevorrichtung
- 3
- Haltehülse
- 4
- Elektrofahrzeug
- 5
- Klemmbereich
- 6
- Laderegeleinrichtung
- 7
- Lamellen
- 8
- netzseitiger Anschluss
- 9
- flexibles Dichtelement
- 10
- Steckdose
- 11
- Gewinde
- 12
- Ladeanschluss
- 13
- Eingriffseinrichtung
- 14
- Ladeanschluss
- 16
- erstes Ladekabel
- 17
- Kabelstrang
- 18
- zweites Ladekabel
- 20
- Gehäuse
- 21
- Anschlag
- 22
- Leistungs- und/oder Steuerelektronik
- 24
- erste Zugangsöffnung
- 26
- Deckel
- 28
- zweite Zugangsöffnung
- 30
- zweiter Deckel
- 32
- Mittelachse
- 34
- Anzeige
- 36
- Bedienelement
- 38
- erstes Ladekabel
- 40
- zweites Ladekabel
- 42
- Durchgangsöffnung
- 44
- erste Signalleitung
- 46
- zweite Signalleitung
