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Die Erfindung betrifft ein Ladeanschlussgehäuse für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, über das ein Ladekabel angeschlossen werden kann und das kostengünstig elektrische Komponenten gegen Staub und Spritzwasser schützt.
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Aus
EP 2 899 048 A1 ist ein Ladeanschlussgehäuse für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein in Z-Richtung unterer Boden zur Fahrzeugmitte hin angeschrägt verläuft, in dem über einen in Z-Richtung nach oben abstehenden Rücken des unteren Bodens zueinander beabstandete Sammeltaschen ausgebildet sind, in denen jeweils mittig eine Ablauföffnung zur Abfuhr von Spritzwasser vorgesehen ist.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis elektrische Komponenten eines Kraftfahrzeugs kostengünstig gegen Staub und Spritzwasser zu schützen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen kostengünstigen Schutz elektrischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs gegen Staub und Spritzwasser ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Ladeanschlussgehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Eine Ausführungsform betrifft eine Ladeanschlussgehäuse zum wahlweisen Anschließen eines zum Aufladen eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs vorgesehenen Ladekabels, mit einer an einer Ladeöffnung einer Kraftfahrzeugkarosserie positionierbaren Unterschale, wobei die Unterschale eine Buchsenöffnung zur Aufnahme einer Steckerbuchse für das Ladekabel aufweist, und einer mit der Unterschale befestigten Oberschale, wobei die Oberschale eine Durchgangsöffnung zum Durchführen des Ladekabels an die Steckerbuchse aufweist, wobei mindestens eine sowohl von der Unterschale als auch der Oberschale begrenzte Ablauföffnung zur schwerkraftgetriebenen Abfuhr von Flüssigkeit vorgesehen ist.
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Durch die Unterschale und/oder die Oberschale des Ladeanschlussgehäuses kann bereits ein ausreichender Berührschutz von elektrischen Komponenten erreicht werden, die anderenfalls während eines Anschließens des Ladekabels an der Steckerbuchse zugänglich wären. Auch kann die Oberschale bereits einen großen Teil an Spritzwasser und/oder Regenwasser von den elektrischen Komponenten fernhalten. Falls dennoch Wasser über die Durchgangsöffnung der Oberschale in das Ladeanschlussgehäuse gelangen sollte, insbesondere während eines Zeitraums, in dem die Durchgangsöffnung von einem Ladedeckel geöffnet ist, aber das Ladekabel noch nicht in die Steckerbuchse eingesteckt ist, kann das Wasser in einem zwischen der Unterschale und der Oberschale freigehaltenen Zwischenraum über eine geeignete dreidimensionale Geometrie der aufeinander zu weisenden Seiten der Unterschale und der Oberschale von elektrischen Komponenten weggeführt und unter Schwerkrafteifluss schließlich an der mindestens einen Ablauföffnung ankommen und, insbesondere an die Umgebung, abgeführt werden. Beispielsweise können die Unterschale und/oder die Oberschale in den Zwischenraum hinein abstehende Stege aufweisen, die einen Kontakt von Spitzwasser mit elektrischen Komponenten blockieren und vorzugsweise das an diesem Steg ankommende Spritzwasser zu der Ablauföffnung hin ablenken und/oder abtropfen lassen.
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Die Unterschale und die Oberschale sind insbesondere aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, so dass die dreidimensionale Formgestaltung der Unterschale und der Oberschale leicht durch Kunststoffspritzguss hergestellt werden kann. Da die Ablauföffnung nicht als eine ausschließlich in der Unterschale oder ausschließloch in der Oberschale vorgesehene Öffnung ausgebildet ist, sondern zu einem Teil von der Unterschale und zu einem anderen Teil von der Oberschale begrenzt ist, ist es nicht erforderlich die Ablauföffnung mit Hilfe eines Kerns während der Herstellung durch Kunststoffspritzguss oder nachträglich durch eine spanende Bearbeitung herzustellen. Stattdessen ist es möglich die Ablauföffnung durch eine geeignete Formgebung eines Randbereichs der Unterschale und/der der Oberschale vorzusehen, so dass sich die Ablauföffnung bei einem Zusammensetzen des Ladeanschlussgehäuse als Aussparung zwischen der Unterschale und der Oberschale automatisch ergibt. Durch die Ausbildung der Ablauföffnung als Aussparung zwischen der Unterschale und der Oberschale des Ladeanschlussgehäuses kann kostengünstig eine Wasserabfuhr von über die Durchgangsöffnung eindringendes Spritzwasser ausgebildet werden, so dass ein kostengünstiger Schutz elektrischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs gegen Staub und Spritzwasser ermöglicht ist.
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In der Buchsenöffnung der Unterschale kann die Steckerbuchse, in die ein Stecker des Ladekabels eingesteckt werden kann, befestigt werden. Die Steckerbuchse kann zu der Durchgangsöffnung der Oberschale, sowie einem gegebenenfalls vorgesehenen Ladedeckel zum Verschließen der Durchgangsöffnung zur Fahrzeugmitte hin beabstandet positioniert sein. Dadurch ist es möglich, dass die Buchsenöffnung zu der Durchgangsöffnung beabstandet ist und Spritzwasser und/oder Regenwasser über einen Spalt zwischen der Unterschale und der Oberschale im Bereich der Durchgangsöffnung der Oberschale in einen zwischen der Unterschale und der Oberschale ausgebildeten Zwischenraum gelangen kann. Die Durchgangsöffnung ist derart dimensioniert, dass ein an der Steckerbuchse anschließbarer Stecker des Ladekabels durch die Durchgangsöffnung hindurch in die Steckerbuchse eingesteckt werden kann. Auch im eingesteckten Zustand des Ladekabels ist zwischen dem Ladekabel beziehungsweise zwischen dem Stecker des Ladekabels und dem inneren Rand der Durchgangsöffnung ein Spalt ausgebildet, über den Staub und Spritzwasser eindringen und über die Ablauföffnung abgeführt werden kann. Da die Abfuhr des Spritzwassers schwerkraftgetrieben erfolgt, ist eine externe Fördertechnik zur Abfuhr des Spritzwassers nicht erforderlich. Die Ablauföffnung kann hierzu an einer in Schwerkraftrichtung niedrigen Stelle vorgesehen sein, zu der das in den Zwischenraum zwischen der Unterschale und der Oberschale eingedrungene Spritzwasser hingeleitet werden kann. Insbesondere kann die Oberschale abgesehen von der in der Oberschale vorgesehenen Durchgangsöffnung die Unterschale zu einem Großteil oder sogar vollständig abdecken.
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Das Ladeanschlussgehäuse kann durch die mit der Unterschale, abgesehen von der mindestens einen Ablauföffnung insbesondere flüssigkeitsdicht, verbundenen Oberschale für das Ladeanschlussgehäuse eine Schutzart nach IP54 gemäß ISO 20653:2013 bereitstellen. Insbesondere sind sämtliche vorgesehenen Ablauföffnungen ausschließlich von der Unterschale und der Oberschale begrenzt. Weitere Bauteile, um eine Abfuhr von Spritzwasser zu erreichen, sind dadurch nicht erforderlich. Stattdessen kann die mindestens eine Ablauföffnung durch die Ausbildung mit Hilfe der Unterschale und der Oberschale gehäuseintegriert als integraler Bestandteil des Ladeanschlussgehäuses ausgebildet sein.
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Insbesondere ist zwischen der Unterschale und der Oberschale ein Zwischenraum zur Aufnahme von Komponenten, insbesondere von mit der Steckerbuchse elektrisch verbundene stromführende Leitungen, ausgebildet, wobei die mindestens eine Ablauföffnung mit dem Zwischenraum kommuniziert. In dem Zwischenraum können elektrische Komponenten vorgesehen sein, die insbesondere mit der Steckerbuchse und/oder dem Ladekabel elektrisch zusammenwirken können. Beispielsweise ist als eine elektrische Komponente ein mit der Steckerbuchse elektrisch gekoppelter Schutzleiter in dem Zwischenraum vorgesehen, um einen zusätzlichen Berührungsschutz bereitzustellen, der eine Verletzung einer Person durch einen elektrischen Schlag verhindern kann. Zusätzlich oder alternativ kann als eine elektrische Komponente eine mit elektrischer Energie versorgte Sensorik in dem Zwischenraum vorgesehen sein, die beispielsweise eine Ladebereitschaft durch eine Kontrollleuchte anzeigen kann und/oder an der Schnittstelle zwischen Steckerbuchse und Ladekabel für den Ladevorgang relevante Messwerte detektiert. In den Zwischenraum eingedrungenes Spritzwasser kann schwerkraftgetrieben von den elektrischen Komponenten ferngehalten und über die mindestens eine mit dem Zwischenraum kommunizierende Ablauföffnung abgeführt werden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein einen Rand der Ablauföffnung ausbildendes Randstück, insbesondere in Z-Richtung zur Ablauföffnung beabstandet, eine zur Z-Richtung angeschrägte und von der Ablauföffnung wegführende Ablauframpe ausbildet. Das Spritzwasser kann dadurch zuerst über die Ablauföffnung aus dem Zwischenraum herausgeführt werden und außerhalb des Zwischenraums über die Ablauframpe nach der Fahrzeugmitte weg zu einer Außenseite der Kraftfahrzeugkarosserie des Kraftfahrzeugs, in dem das Ladeanschlussgehäuse verbaut werden kann, weggeführt werden. Das Spritzwasser kann insbesondere an eine Innenseite der Kraftfahrzeugkarosserie herangeführt werden und an der Innenseite der Kraftfahrzeugkarosserie entlang an die Umgebung abtropfen. Dadurch ist es nicht erforderlich im Inneren des Kraftfahrzeugs einen definierten Pfad für das aus dem Ladeanschlussgehäuse abzuführende Spritzwasser vorzusehen. Das Randstück ist insbesondere einstückig mit der Unterschale ausgebildet, so dass eine geringe Bauteileanzahl erreicht werden kann. Das Randstück kann insbesondere eine von dem Rand der Ablauföffnung im Wesentlichen in Z-Richtung nach unten abstehende Lasche aufweisen, von der die Ablauframpe in Z-Richtung nach unten zu der Ablauföffnung beabstandet unter einem Winkel abstehen kann. Insbesondere kann die Oberschale abgesehen von der in der Oberschale vorgesehenen Durchgangsöffnung und dem von der Ablauföffnung abstehenden Randstück die Unterschale zu einem Großteil oder sogar vollständig abdecken.
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Unter einer X-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Längsachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn das Ladeanschlussgehäuse in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die X-Richtung verläuft im Wesentlichen horizontal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Unter einer Y-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Querachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn das Ladeanschlussgehäuse in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Y-Richtung verläuft im Wesentlichen horizontal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Unter einer Z-Richtung wird eine Koordinatenrichtung entlang einer Vertikalachse eines Kraftfahrzeugs verstanden, wenn das Ladeanschlussgehäuse in dem Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Z-Richtung verläuft im Wesentlichen vertikal, wenn das Kraftfahrzeug auf einem ebenen horizontal verlaufenden Untergrund abgestellt ist. Die X-Richtung, die Y-Richtung und die Z-Richtung sind zueinander orthogonal ausgerichtet.
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Besonders bevorzugt ist mindestens eine von der Ablauframpe mit einem Anteil in Z-Richtung nach oben abstehende Rippe vorgesehen. Die mindestens eine Rippe ist insbesondere einstückig mit dem Randstück ausgebildet. Die mindestens eine Rippe steht vorzugsweise sowohl von der Lasche des Randstücks als auch von der Ablauframpe ab, wobei die Rippe entlang ihrer gesamten Erstreckung sowohl an der Lasche als auch an der Ablauframpe unterbrechungsfrei und damit flüssigkeitsdicht anliegt. Die beispielsweise von der Unterschale einstückig ausgebildete Rippe kann ihrem von der Unterschale weg weisenden freien Ende an dem von der Oberschale ausgebildeten Rand der Ablauföffnung anliegen.
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Insbesondere bildet die mindestens eine Rippe eine einen Strömungsquerschnitt begrenzende Seitenwand und/oder eine zu einem Rand der Ablauframpe beabstandete, insbesondere die Ablauframpe versteifende, Stabilisierungsrippe aus. Die Ablauframpe kann dadurch Teil eines beispielsweise U-förmige Ablaufkanals sein. Zudem ist die Ablauframpe durch die mindestens eine Rippe verwindungssteif stabilisiert.
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Vorzugsweise bildet die mindestens eine Rippe bei einer Schrägstellung des Ladeanschlussgehäuse zur Schwerkraftrichtung eine Ablauframpe zur Abfuhr von Flüssigkeit aus. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass das Kraftfahrzeug, in welches das Ladeanschlussgehäuse eingebaut sein kann, nicht notwendigerweise auf einem horizontalen Untergrund abgestellt sein muss, sondern zur Horizontalen angeschrägt ausgerichtet sein. Durch die mindestens eine Rippe kann zwischen der Ablauframpe und der Rippe ein V-förmiger Ablaufkanal begrenzt werden, so dass das über die Ablauföffnung abgeführte Spritzwasser nicht unmittelbar nach dem Passieren der Ablauföffnung von der Ablauframpe seitlich heruntergelangt. Das von der Oberschale beabstandete Abtropfen des Spritzwassers kann auch bei einer zur Horizontalen angeschrägten Schrägstellung des Kraftfahrzeugs sichergestellt sein.
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Besonders bevorzugt sind mindestens zwei in einer Richtung quer zur Z-Richtung zueinander beabstandete Ablauföffnungen ausgebildet. Egal in welcher Richtung das Kraftfahrzeug mit dem Ladeanschlussgehäuse zur Horizontalen angeschrägt ausgerichtet ist, kann das Spritzwasser aus dem Zwischenraum zwischen der Unterschale und der Oberschale über eine der Ablauföffnungen abgeführt werden.
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Insbesondere ist die mindestens eine Ablauföffnung in einem Eckbereich des Zwischenraums angeordnet, wobei die Ablauföffnung bei einer Schrägstellung des Ladeanschlussgehäuse zur Schwerkraftrichtung an einem in Schwerkraftrichtung tiefsten Punkt des Zwischenraums positioniert ist. Der Eckbereich des Zwischenraums kann bei einer Schrägstellung des Kraftfahrzeugs wie ein Trichter wirken und das in dem jeweiligen Eckbereich ankommende Spritzwasser an die zugeordnete Ablauföffnung leiten. Dadurch kann sichergestellt werden, dass in nahezu jeder Schrägstellung des Kraftfahrzeugs relativ zur Horizontalen sämtliches in den Zwischenraum gelangte Spritzwasser abgeführt werden kann.
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Vorzugsweise ist eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung schwenkbare Ladeklappe vorgesehen, wobei die Ladeklappe an der Unterschale angelenkt ist und in der Schließstellung die Durchgangsöffnung der Oberschale, insbesondere flüssigkeitsdicht, verschließt. Wenn kein Ladekabel an der Steckerbuchse angeschlossen ist, kann die Durchgangsöffnung von der Ladeklappe verschlossen werden, so dass ein unnötiges Eindringen von Spritzwasser und Staub vermieden werden kann. Die Ladeklappe kann hierbei durch die Oberschale hindurch und/oder durch eine U-förmige Aussparung der Oberschale hindurch mit der Unterschale gelenkig verbunden sein. Da die Buchsenöffnung der der Unterschale bereits die Steckerbuchse aufnehmen und mechanisch abstützen muss, ist die Unterschale ausreichend stabil ausgebildet, um auch die Gelenkkräfte und Gewichtskräfte der Ladeklappe abtragen zu können. Die Oberschale kann dadurch für geringere Lasten ausgelegt sein und beispielsweise aufgrund einer geringeren Materialdicke entsprechend kostengünstig hergestellt sein.
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Eine weitere Ausführungsform betrifft ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, einer an der elektrischen Maschine angeschlossenen wiederaufladbaren Traktionsbatterie zur Speicherung und Abgabe elektrischer Energie, einer mit der Traktionsbatterie verbundenen Steckerbuchse zum Aufladen der Traktionsbatterie mit externer elektrischer Energie, einer Kraftfahrzeugkarosserie und einem an einer Ladeöffnung der Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehenen Ladeanschlussgehäuse, das wie vorstehened beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wobei die Steckerbuchse in der Buchsenöffnung der Unterschale befestigt ist. Durch die Ausbildung der Ablauföffnung als Aussparung zwischen der Unterschale und der Oberschale des Ladeanschlussgehäuses kann kostengünstig eine Wasserabfuhr von über die Durchgangsöffnung eindringendes Spritzwasser ausgebildet werden, so dass ein kostengünstiger Schutz elektrischer Komponenten eines Kraftfahrzeugs gegen Staub und Spritzwasser ermöglicht ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
- 1: eine schematische Draufsicht eines teilgeschnittenen Ladeanschlussgehäuses,
- 2: eine schematische Draufsicht des Ladeanschlussgehäuse aus 1 in einer ersten Kippstellung,
- 3: eine schematische Draufsicht des Ladeanschlussgehäuse aus 1 in einer zweiten Kippstellung und
- 4: eine schematische Detailansicht des Ladeanschlussgehäuse aus 1.
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Die in 1 dargestellte Unterschale 10 eines Ladeanschlussgehäuse 12 kann an einer Ladeöffnung einer Kraftfahrzeugkarosserie eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, so dass ein Stecker eines mit einer externen Stromquelle verbundenen Ladekabels durch die Kraftfahrzeugkarosserie hindurch mit einer Steckerbuchse des Kraftfahrzeugs verbunden werden kann, um eine mit einer elektrischen Maschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verbundenen Traktionsbatterie aufladen zu können. Die Unterschale 10 weist eine Buchsenöffnung 14 auf, in der die Steckerbuchse vorgesehen und mit der Unterschale 10 verbunden werden kann. Zudem ist es möglich, dass an der Unterschale 10 mindestens eine Gelenkelement 16 vorgesehen sind, an dem eine Ladeklappe gelenkig befestigt sein kann. Die bei der Betätigung der Ladeklappe auftretenden Kräfte und Gewichtskräfte können über das Gelenkelement 16 an der Unterschale 10 abgestützt werden.
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Mit der Unterschale 10 kann eine Oberschale 18 befestigt sein, so dass sich zwischen der Unterschale 10 und der Oberschale 18 ein hohl ausgeführter Zwischenraum ergeben kann, in dem beispielsweise eine elektrische Komponente 20 vorgesehen sein kann. Die elektrische Komponente 20 kann beispielsweise ein, insbesondere geerdeter und/oder potentialfreier, Masseleiter sein, der als Schutzleiter an einem Ende mit der Steckerbuchse und an einem anderen Ende einem insbesondere mit der metallischen Kraftfahrzeugkarosserie verbunden sein kann. Die Unterschale 10 kann über beispielsweise als Schraubverbindung ausgestaltete Befestigungsmittel 22, insbesondere in einem gemeinsamen Flanschbereich, mit der Oberschale 18 verbunden sein.
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Wie in 2 dargestellt ist, kann die Oberschale 18 die mindestens eine elektrische Komponente 20 abdecken. Die Oberschale 18 weist eine von der Ladeklappe verschließbare Durchgangsöffnung 24 auf, über die ein Stecker des Ladekabels an die Steckerbuche in der Buchsenöffnung 14 der Unterschale 10 herangeführt werden kann. Dadurch ist jedoch auch der zwischen der Unterschale 10 und der Oberschale 18 ausgebildete Zwischenraum für Spritzwasser zugänglich. In unteren Eckbereichen des Zwischenraums sind hierzu jeweils mindestens eine Ablauföffnung 26 vorgesehen, über die sich in dem Zwischenraum ansammelnde Flüssigkeit 28 abgeführt werden kann. Durch die Anordnung in den Eckbereichen kann die jeweilige Ablauföffnung 26 auch bei einer Kippstellung des Kraftfahrzeugs und des Ladeanschlussgehäuses 12 in eine erste Kipprichtung, wie in 2 dargestellt, oder bei einer Kippstellung des Kraftfahrzeugs und des Ladeanschlussgehäuses 12 in eine der ersten Kipprichtung entgegengesetzten zweiten Kipprichtung, wie in 2 dargestellt, an der in Schwerkraftrichtung tiefsten Stelle positioniert sein.
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Wie in 4 dargestellt ist, ist die jeweilige Ablauföffnung 26 ausschließlich durch die Unterschale 10 und die Oberschale 18 begrenzt. Hierbei weist die Unterschale 10 ein in Z-Richtung nach unten abstehendes Randstück 30 auf, das eine von der Ablauföffnung 26 in Z-Richtung abstehende Lasche 32 und eine zur Z-Richtung angeschrägt von dem unteren freien Ende der Lasche 32 abstehende Ablauframpe 34 aufweist. Sowohl mit der Lasche 32 als auch mit der Ablauframpe 34 sind erste Rippen 36 und zweite Rippen 38 verbunden. Die ersten Rippen 36 sind ein einem seitlichen Rand der Ablauframpe 34 vorgesehen und können ein seitliches Abtropfen der Flüssigkeit 28 von der Ablauframpe 34 verhindern. Die Ablauframpe 34 und die seitlichen ersten Rippen 36 können einen U-förmigen Ablaufkanal zur Abfuhr der aus der Ablauföffnung 26 austretenden Flüssigkeit 28 ausbilden. Die zweiten Rippen 38 erstrecken sich bis in die Ablauföffnung 26 hinein und können mit einer eine ausreichende Dichtkraft bereitstellenden Anpresskraft an der Oberschale 18 anliegen und das Randstück 30 verwindungssteif verstärken. In einer verkippten Stellung können auch die Rippen 36, 38 wie eine Ablauframpe wirken und zusammen mit der Ablauframpe 34 einen V-förmigen Ablaufkanal ausbilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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