-
Die Erfindung betrifft eine motorbetriebene Ladeklappeneinheit für Fahrzeuge und ein Fahrzeug mit einer motorbetriebenen Ladeklappeneinheit
-
Insbesondere ist die motorbetriebene Ladeklappeneinheit für Fahrzeuge mit einem Elektroantrieb oder mit einem Hybridantrieb geeignet.
-
Bei Fahrzeugen mit Elektro- oder Hybridantrieb wird elektrische Energie in einem elektrischen Energiespeicher, wie zum Beispiel einer Batterie, gespeichert. Die Batterie wird üblicherweise an einer Ladestation aufgeladen, die zum Laden mittels eines Ladekabels mit einer Ladevorrichtung des Fahrzeugs verbunden wird. Die Ladevorrichtung umfasst zum Beispiel eine Ladeklappeneinheit mit einer schwenkbaren Ladeklappe und einem Anschlusselement, an das zum Laden des Fahrzeugs ein Ladestecker eines Ladekabels angeschlossen wird, das mit der Ladestation verbunden ist.
-
Um Fahrzeuge an Stelle von elektrischer Energie oder zusätzlich mit einem Kraftstoff zu betanken, kann das Anschlusselement derart ausgebildet sein, dass es ein Tankeinfüllrohr aufnimmt oder auf andere Art mit einer Kraftstoffzufuhrleitung verbindbar ist.
-
Bei üblichen Ladevorrichtungen ist das Anschlusselement, das im Fall einer elektrischen Ladevorrichtung zum Beispiel durch eine Ladedose gebildet wird, in einem Verbindungselement angeordnet, das oftmals auch als Halteelement, Ladetopf, Lademulde oder Ladeschale bezeichnet wird. Das Verbindungselement bzw. der Ladetopf wird üblicherweise durch die schwenkbare Ladeklappe nach außen hin abgedeckt. Zum Anschließen eines Ladesteckers oder eines Tankeinfüllrohrs an das Anschlusselement wird die Ladeklappe geöffnet.
-
Bei modernen Fahrzeugen besteht zunehmend der Bedarf, die Ladeklappe mit einem Elektromotor betrieben zu öffnen und zu schließen.
-
DE 10 2019 120 718 A1 beschreibt eine Klappenvorrichtung für einen Kraftwagen mit einem Antriebsmotor, einer Klappe, und einem mit der Klappe verbundenen Hebelelement. Eine Abtriebswelle ist mittels des Antriebsmotors antreibbar, über welche das Hebelelement zum Bewegen der Klappe mit einem Trägerelement gekoppelt ist.
-
DE 100 50 558 offenbart eine Tankklappe mit Antrieb, die von einem Steuergerät je nach gewünschter Tankklappenstellung angesteuert wird.
-
EP 1 362 733 zeigt eine Tankklappeneinheit zum Einbau in ein Kraftfahrzeug, die eine fernbetätigte Verriegelungseinrichtung aufweist. Die Tankklappeneinheit umfasst ein mit einer zu öffnenden und zu schließenden Tankklappe zusammenwirkendes Scharnierelement.
-
In den meisten Fällen besteht das Problem, dass der Motor und die zugehörige Antriebskinematik einen relativ großen Bauraum benötigen. Gerade bei modernen Fahrzeugen mit geschwungenen Linien ist die Integration eines Motors in die Ladevorrichtung oftmals nicht möglich. Die üblichen Motoren für diesen Zweck würden aufgrund ihrer Größe aus der Außenhaut des Fahrzeugs herausragen. Auch benötigen die erforderlichen Mechanismen zur Kraftübertragung erheblichen Bauraum, was das Fahrzeugdesign stark beeinträchtigt.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine motorbetriebene Ladeklappeneinheit zu schaffen, die einen reduzierten Bauraum beansprucht.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch eine motorbetriebene Ladeklappeneinheit für Fahrzeuge, umfassend ein Verbindungselement, das an einem Fahrzeug montierbar ist und zum Herstellen einer Verbindung des Fahrzeugs mit einer elektrischen Ladestation und/oder mit einer Kraftstoffzufuhrleitung zum Tanken von Kraftstoff ausgebildet ist, eine verschließbare Ladeklappe, die schwenkbar um eine Drehachse an dem Verbindungselement gelagert ist, um in einem geschlossenen Zustand das Verbindungselement nach außen hin abzudecken und in einem geöffneten Zustand das Verbindungselement von außen zugänglich zu machen, und einen im Inneren des Fahrzeugs montierbaren Motor bzw. Elektromotor zum Öffnen und Schließen der Ladeklappe, wobei der Motor eine Antriebsachse aufweist, die versetzt zur Drehachse der Ladeklappe angeordnet ist und/oder schräg zu dieser verläuft, und wobei eine Antriebswelle vorgesehen ist, die ein Drehmoment von der Antriebsachse des Elektromotors unter einem Versatz und/oder einem Winkel auf die Drehachse der Ladeklappe überträgt.
-
Bevorzugt ist die Antriebswelle durch ein Kreuzgelenk mit der Drehachse der Ladeklappe verbunden.
-
Vorzugsweise ist die Antriebswelle durch ein weiteres Kreuzgelenk mit der Antriebsachse des Elektromotors verbunden.
-
Vorteilhaft ist die Antriebsachse als eine Kreuzgelenkwelle ausgestaltet.
-
Beispielsweise ist die Antriebswelle formschlüssig mit der Drehachse der Ladeklappe verbunden, um das Drehmoment auf diese zu übertragen.
-
Vorteilhafterweise ist die Antriebswelle durch ein Kugelgelenk oder einen Kugelkantkopf mit der Drehachse der Ladeklappe verbunden, um das Drehmoment auf diese zu übertragen.
-
Bevorzugt bildet die Antriebswelle mit der Drehachse der Ladeklappe und/oder mit der Antriebsachse des Elektromotors einen Winkel von ca. 10 bis 30 Grad oder von ca. 30 bis 90 Grad.
-
Vorteilhaft weist die Antriebswelle eine Länge auf und ist derart angeordnet, dass sie einen Versatz zwischen der Antriebsachse des Elektromotors und der Drehachse der Ladeklappe überbrückt, der durch eine Positionierung des Elektromotors im Inneren des Fahrzeugs gebildet wird.
-
Beispielsweise ist die Ladeklappe an einem eindrehenden Scharnier schwenkbar befestigt.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug geschaffen, das eine erfindungsgemäße Ladeklappeneinheit umfasst.
-
Die Erfindung macht sich den Grundgedanken zu Nutze, den Motor nach Fahrzeug Innen zu setzen, d.h. in einen Innenraum des Fahrzeugs bzw. entfernt von dessen Außenhaut in Richtung zum Fahrzeuginneren.
-
Insbesondere wird das Drehmoment durch eine Kreuzgelenkwelle oder durch eine Antriebswelle mit einem Kugelkopf oder Kugelkantkopf, vergleichbar mit einem Inbusschlüssel, über den Motor an einen Scharnierarm geleitet, an dem die Klappe befestigt ist. Die Klappe wird dadurch geöffnet oder geschlossen. Der Kugelkopf ist zum Beispiel mit Kanten versehen und ist insbesondere als ein Kugelsechskantkopf ausgebildet.
-
Die Verwendung der Kreuzgelenkwelle ist besonders bei einer großen y-Verschiebung, d.h. quer zur Fahrzeugrichtung, vorteilhaft, da hierdurch ein großer Einzug der Außenfläche bzw. Strak bei der Drehmomentübertragung überbrückt werden kann. Das heißt in Fällen, bei denen die Außenfläche des Fahrzeugs zumindest in einigen Bereichen stark nach innen gerichtet ist.
-
Dagegen ist die Verwendung der Antriebswelle mit Kugelkopf bzw. Kugelsechskantkopf bei einer geringeren y-Verschiebung vorteilhaft, d.h. bei einem kleineren Einzug der Außenfläche, da hierdurch die Kosten weiter reduziert werden.
-
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 eine Ladeklappeneinheit gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in einem Fahrzeug montiert ist und deren Ladeklappe geschlossen ist, in einer Ansicht auf die Vorderseite bzw. Außenseite der Ladeklappe;
- 2 die in 1 gezeigte Ladeklappeneinheit in einer ähnlichen Ansicht, wobei die Ladeklappe jedoch geöffnet ist;
- 3 die in den 1 und 2 dargestellte Ladeklappeneinheit , in einer perspektivischen Teilschnittdarstellung;
- 4 eine vergrößerte perspektivische Darstellung einer Antriebswelle der in 3 gezeigten Ladeklappeneinheit;
- 5 die in den 1 und 2 dargestellte Ladeklappeneinheit gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in einer perspektivischen Teilschnittdarstellung;
- 6 eine vergrößerte Darstellung einer Antriebswelle der in 5 gezeigten Ladeklappeneinheit; und
- 7 eine vergrößerte Teilansicht einer Verbindung der Antriebswelle zur Drehmomentübertragung in einem Bereich der in den 3 und 5 gezeigten Ladeklappeneinheiten.
-
In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben, sofern dies nicht zweckmäßig erscheint. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar.
-
Merkmale und Details, die in den verschiedenen Ausführungsformen gezeigt oder beschrieben sind, können frei miteinander kombiniert werden und auf diese Weise weitere Ausführungsformen bilden.
-
Die Begriffe „vorne“, „hinten“ oder Ähnliches beziehen sich auf den im Fahrzeug montierten Zustand der Ladeklappeneinheit und des Ladeklappensystems, von der Außenseite des Fahrzeugs ausgehend zum Fahrzeuginneren hin betrachtet.
-
In den 1 und 2 ist eine Ladeklappeneinheit 10 dargestellt, die in einem Fahrzeug 11 eingebaut ist und gemäß den nachfolgend im Detail beschriebenen Ausführungsformen ausgestaltet ist. Dabei zeigt die 1 die Ladeklappeneinheit 10 in geschlossenem Zustand, während 2 die Ladeklappeneinheit 10 in geöffnetem Zustand zeigt.
-
In diesem Beispiel ist die Ladeklappeneinheit 10 in einem Seitenrahmen 12 des Fahrzeugs 11 befestigt, wobei sie an eine Heckleuchteneinheit 13 und an einen Stoßfänger 14 des Fahrzeugs 11 angrenzt. Die Ladeklappeneinheit 10 kann aber auch an einer anderen Stelle im Fahrzeug 11 montiert sein.
-
Die Ladeklappeneinheit 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein Verbindungselement 15, das an dem Fahrzeug 11 montierbar ist und zur Herstellung einer Verbindung des Fahrzeugs 11 mit einer hier nicht dargestellten elektrischen Ladestation und/oder mit einer Kraftstoffzufuhrleitung zum Tanken von Kraftstoff ausgebildet ist. In dem hier gezeigten Beispiel ist das Verbindungselement 15 am Seitenrahmen 12 des Fahrzeugs 11 montiert.
-
Eine verschließbare Klappe oder Ladeklappe 16 der Ladeklappeneinheit 10 ist schwenkbar um eine Drehachse D an dem Verbindungselement 15 gelagert. Dadurch deckt sie in geschlossenem Zustand, der in 1 gezeigt ist, das Verbindungselement 15 nach außen hin ab bzw. verschließt dieses, während sie in geöffnetem Zustand, der in 2 gezeigt ist, das Verbindungselement 15 von außen zugänglich macht, um das Fahrzeug mit elektrischem Strom zu laden oder es zu betanken.
-
Das Verbindungselement 15 umfasst ein Halteelement 41, das am Seitenrahmen 12 des Fahrzeugs 11 befestigt ist und als ein Ladetopf ausgebildet ist. Weiterhin umfasst das Verbindungselement 15 in diesem Beispiel ein Anschlusselement 42, das zum Anschluss an eine elektrische Ladestation oder an eine Kraftstoffzufuhrleitung ausgebildet ist und zum Beispiel durch eine Ladedose gebildet wird, die in dem Halteelement 41 gehalten wird.
-
Die Ladeklappe 16 ist an einem Scharnierarm 32 eines eindrehenden Scharniers 31 befestigt, so dass sie zwischen einer Offen-Stellung und einer GeschlossenStellung schwenkbar ist.
-
Wie in 3 gezeigt, umfasst die Ladeklappeneinheit 10 weiterhin einen Motor 17, der als ein Elektromotor ausgebildet ist. Der Elektromotor 17 ist vollständig im Inneren des Fahrzeugs 11 montierbar bzw. montiert ist und zum Öffnen und Schließen der Ladeklappe 10 ausgebildet.
-
Der Elektromotor 17 weist eine Dreh- bzw. Antriebsachse A auf, die ein Drehmoment zum Öffnen und Schließen der Ladeklappe 16 im Elektromotor 17 bereitstellt. Die Antriebsachse A des Motors 17 ist dabei um einen Versatz V versetzt zur Drehachse D der Ladeklappe 16 angeordnet.
-
Weiterhin ist in der Ladeklappeneinheit 10 eine Antriebswelle 18 vorgesehen, die in diesem Beispiel als eine Kreuzgelenkwelle ausgebildet ist. Die Antriebswelle 18 überträgt das Drehmoment von der Antriebsachse A des Elektromotors 17 unter dem Versatz V auf die Drehachse D die der Ladeklappe 16. Das heißt, die Antriebswelle 18 überbrückt den Versatz V bzw. die Distanz zwischen der Antriebsachse A des Elektromotors 17 und der Drehachse D der Ladeklappe.
-
Auf diese Weise wird das vom Elektromotor 17 erzeugte Drehmoment vom Fahrzeuginnenraum, wo der Motor 17 angeordnet ist, der Drehachse D der Ladeklappe 16 zugeleitet, bzw. auf diese übertragen. Dadurch kann mithilfe des Versatzes V und dessen Überbrückung durch die Kreuzgelenkwelle 18 der Motor 17 in seiner Position weiter in Richtung des Fahrzeuginnenraums gebracht werden. D. h., dass der Versatz V durch die Kreuzgelenkwelle 18 ausgeglichen bzw. überbrückt wird. Dabei sitzt der Motor 17 nicht zentriert auf der Drehachse D der Ladeklappe 16, sondern ist mit einer Distanz zu dieser in Y Richtung des Fahrzeugs, d. h. in Richtung des Fahrzeuginnenraums, positioniert.
-
Auf diese Weise kann der Motor 17 an einem Ort platziert werden, an dem mehr Bauraum zur Verfügung steht. Dadurch ergibt sich eine größere Designfreiheit für das Fahrzeug. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, dass die Kreuzgelenkwelle 18 auch Toleranzen ausgleicht.
-
Eine Blende 43 überdeckt das Verbindungselement 15 (siehe 2) und ist in diesem Beispiel als eine Ladetopfblende ausgestaltet. Ein Innenblech 44 ist im Fahrzeug an der Rückseite der Ladeklappeneinheit 10 angeordnet.
-
4 zeigt die Kreuzgelenkwelle 18, welche die Antriebsachse A des Motors 17 mit der Drehachse D der Ladeklappe 16 verbindet, in vergrößerter Darstellung. Die Antriebs- bzw. Kreuzgelenkwelle 18 hat an ihren beiden Enden jeweils ein Kreuzgelenk 19, 20 mit jeweils 2 senkrecht stehenden Achsen, von denen eines mit der Antriebsachse A des Elektromotors 17 verbunden ist, und das andere mit der Drehachse D der Ladeklappe 16 verbunden ist.
-
Die 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der in der Ladeklappeneinheit 10 zur Übertragung des Drehmoments auf die Ladeklappe 16 anstelle der Kreuzgelenkwelle 18 eine Antriebswelle 21 vorgesehen ist, die das Drehmoment von der Antriebsachse des Elektromotors 17 unter einem Winkel α mittels einer formschlüssigen Verbindung 22 auf die Drehachse D der Ladeklappe 16 überträgt.
-
Dabei ist die Antriebswelle 21 formschlüssig mit der Drehachse D der Ladeklappe 16 verbunden, um das vom Elektromotor 17 erzeugte Drehmoment auf die Ladeklappe 16 zu übertragen. Die formschlüssige Verbindung 22 wird in diesem bevorzugten Beispiel durch einen Kugelkopf 23 bewirkt, an dem Kanten 24 ausgebildet sind. Der Kugelkopf bzw. Kugelkantkopf 23 ist an einem Ende der Antriebswelle 21 ausgebildet und greift formschlüssig in eine entsprechend geformte Aufnahme 25 am Ende der Drehachse D in den Scharnierarm 32 ein.
-
Der Kugelkopf 23 ist in diesem Beispiel als ein Kugelsechskantkopf ausgebildet, ähnlich oder vergleichbar mit einem Inbusschlüssel.
-
Die gestrichelte Linie 26 in 5 dient zur Darstellung eines möglichen größeren Winkels α zwischen der Antriebsachse A des Elektromotors 17 und der Drehachse D der Ladeklappe 16.
-
Der Winkel bzw. Winkelversatz α zwischen der Drehachse D der Ladeklappe 16 und der Antriebsachse A des Motors 17 entspricht dem Winkel zwischen der Antriebswelle 21 und der Drehachse D der Ladeklappe 16, da die Antriebswelle 21 zentrisch zur Antriebsachse A des Elektromotors 17 angeordnet ist. In diesem Beispiel ist die Antriebswelle 21 als Verlängerung der Antriebsachse A des Motors 17 ausgebildet. Sie kann aber auch einstückig mit der Antriebsachse A des Motos 17 bzw. als ein Teil davon ausgebildet sein.
-
Der Winkelversatz α zwischen der Drehachse D der Ladeklappe 16 und der Antriebswelle 21 kann beispielsweise bis zu ca. 30° betragen. Auf diese Weise kann der Motor 17 in einem von der Außenhaut des Fahrzeugs 11 entfernten Bereich im Inneren des Fahrzeugs angeordnet werden, wo ausreichend Bauraum für den Motor 17 vorhanden ist. Dadurch wird ebenso wie in der oben zu den 3 und 4 beschriebenen ersten Ausführungsform die Designfreiheit vergrößert.
-
Im Übrigen ist die in den 5 und 6 gezeigte Ladeklappeneinheit wie diejenige ausgebildet, die in den 1 bis 4 gezeigt ist.
-
7 zeigt die Verbindung zwischen der Drehachse D der Ladeklappe 16 und dem schwenkbaren Scharnierarm 32, an dem die Ladeklappe 16 befestigt ist. Diese Verbindung ist durch eine Nut- und Federverbindung 33 (siehe auch 5) für die Übertragung des Drehmoments auf den Scharnierarm 32 ausgebildet.
-
Bezugszeichenliste:
-
- 10
- Ladeklappeneinheit
- 11
- Fahrzeug
- 12
- Seitenrahmen
- 13
- Heckleuchteneinheit
- 14
- Stoßfänger
- 15
- Verbindungselement
- 16
- Ladeklappe
- 17
- Motor bzw. Elektromotor
- 18
- Antriebswelle / Kreuzgelenkwelle
- 19, 20
- Kreuzgelenk
- 21
- Antriebswelle
- 22
- formschlüssigen Verbindung
- 23
- Kugelkopf
- 24
- Kanten
- 25
- Aufnahme
- 26
- gestrichelte Linie
- 31
- Scharnier
- 32
- Scharnierarm
- 33
- Nut- und Federverbindung
- 41
- Halteelement
- 42
- Anschlusselement
- 43
- Blende
- 44
- Innenblech
- A
- Antriebsachse des Elektromotors
- D
- Drehachse der Ladeklappe
- V
- Versatz
- α
- Winkel, Winkelversatz
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102019120718 A1 [0007]
- DE 10050558 [0008]
- EP 1362733 [0009]
