DE102022121659A1

DE102022121659A1 - Ladesteckdose für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102022121659A1
Application number: DE102022121659.4A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Djedovic; Robert Landskron; Tanja Schwinning
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2022-08-26
Filing date: 2022-08-26
Publication date: 2024-02-29
Also published as: WO2024041692A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Ladesteckdose (1) für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug aufweisend eine erste Steckdose (3), eine zweite Steckdose (5), wobei die Steckdosen (3, 5) die Ladesteckdose (1) bilden und gemeinsam in einer Lademulde einer Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet sind, und eine bewegliche Ladeklappe, wobei mittels der Ladeklappe die Lademulde abdeckbar ist, wobei eine Steckdose (3, 5), bevorzugt die zweite Steckdose (5), separat verschließbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladesteckdose für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug aufweisend eine erste mehrpolige Steckdose, eine zweite zweipolige Steckdose, wobei die Steckdosen die Ladesteckdose bilden und gemeinsam in einer Lademulde einer Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet sind und eine bewegliche Ladeklappe, wobei mittels der Ladeklappe die Lademulde abdeckbar ist.
Derartige Ladesteckdosen sind bevorzugt in der Karosserie von Kraftfahrzeugen integriert und zumeist hinter einer beweglich angeordneten Ladeklappe geschützt angeordnet. Die Ladeklappe dient einerseits dazu, eine missbräuchliche Nutzung der Ladesteckdose zu verhindern und andererseits dazu, die Ladesteckdose vor Umwelteinflüssen zu schützen. Die Ladesteckdose kommt in unterschiedlichen Ausgestaltungsvarianten zum Einsatz. Die Erfindung betrifft eine Ladesteckdose mit einer ersten Steckdose für eine Wechselspannung und einer zweiten Steckdose für einen Gleichspannungsanschluss. Die Steckdosen unterscheiden sich durch die Anzahl der zur Verfügung stehenden Pole und im Wesentlichen dadurch, dass unterschiedliche Ladeströme für das Kraftfahrzeug zur Verfügung stehen.
Die erfindungsgemäße Ladesteckdose weist eine Kombination aus einer mehrpoligen und einer zweipoligen Steckdose auf. Derartige Steckdosen werden auch als Typ 2 Stecker für eine DC- und AC-Ladung bezeichnet und sind als EU-Standard-Stecker bekannt.
Die Ladesteckdose ist fest in einer Lademulde eines Kraftfahrzeuges angeordnet, so dass ein Bediener in der Lage ist, den Ladestecker in die Ladesteckdose der Lademulde einzuführen. Zum Verschließen der Lademulde und somit zum Abdecken der Ladesteckdose sind verschiedene Lösungen aus dem Stand der Technik bekannt geworden.
Die DE 20 2021 901 685 U1 offenbart eine Schiebe- und Schwenkvorrichtung für eine Fahrzeugklappe zur Abdeckung einer Ladesteckdose. Zur Freigabe der Ladesteckdose, die hier auch als Schnittstelle oder Lademodul bezeichnet ist, kann die Fahrzeugklappe zuerst mittels einer Schiebevorrichtung bewegt werden, um anschließend mittels einer Schwenkvorrichtung bewegt zu werden. Die Freigabe der Ladesteckdose erfolgt somit über eine Linearverschiebung mit anschließendem Verschwenken der Fahrzeugklappe.
Aus der DE 10 2020 209 607 A1 ist eine Verschlussanordnung zum Verschließen einer Tankmulde einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs bekannt geworden, wobei ein Deckelelement mittels eines Linearantriebs verschiebbar in der Karosserie bewegt wird. Die Verschlussanordnung führt hierbei zwei unterschiedliche Bewegungen aus. Zum Öffnen der Lademulde wird die Ladeklappe bzw. Deckelelement zuerst mittels einer Hubbewegung verfahren, um anschließend eine Längsbewegung auszuführen und somit die Ladesteckdose freizugeben.
Aus der unveröffentlichten DE 10 2021 116 318.8 ist eine Vorrichtung zum Verschließen einer Ladeeinrichtung eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs bekannt geworden, aufweisend eine im Fahrzeug angeordnete Steckverbinderhälfte, zur Verbindung mit einer weiteren Steckverbinderhälfte, eine elektrisch antreibbare Verschlusseinrichtung, wobei in einem unbetätigten Zustand der Steckverbinderhälfte eine Öffnung der Ladeeinrichtung mittels der Verschlusseinrichtung verschließbar ist, und wobei die Verschlusseinrichtung mechanisch mit der weiteren in die Steckverbinderhälfte eingefügten weiteren Steckverbinderhälfte in Eingriff bringbar ist, wobei eine Position der Verschlusseinrichtung mittels eines Sensors erfassbar ist. In zwei unterschiedlichen Ausführungsbeispielen ist beschrieben, dass die Ladeklappe verschieblich angeordnet ist, so dass auch während des Ladevorgangs, die Ladesteckdose bzw. die Lademulde zumindest bereichsweise verschließbar ist.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen haben sich grundsätzlich bewährt. Der Stand der Technik tritt aber dann an seine Grenzen, wenn es um den Schutz der nicht benötigten Steckdose geht. Insbesondere dann, wenn unter Witterungseinflüssen und/oder Umwelteinflüssen geladen werden muss, kann im Falle eines Ladens mittels einer Steckdose die andere Steckdose nur bedingt vor Umwelteinflüssen und Missbrauch geschützt werden. Hier setzt die Erfindung an und will Verbesserungen aufzeigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Ladesteckdose für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug zur Verfügung zu stellen. Dabei ist es im Besonderen Aufgabe der Erfindung, einen Schutz für eine nicht benötigte Steckdose zu schaffen, so dass insgesamt ein sicheres Betreiben des Ladevorgangs gewährleistet werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkend sind, es sind vielmehr beliebige Variationsmöglichkeiten der in der Beschreibung, den Patentansprüchen und den Zeichnungen beschriebenen Merkmale möglich.
Gemäß dem Patentanspruch 1 wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass eine Ladesteckdose für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug bereitgestellt wird, aufweisend eine erste mehrpolige Steckdose, eine zweite zweipolige Steckdose, wobei die Steckdosen die Ladesteckdose bilden und gemeinsam in einer Lademulde einer Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet sind und eine bewegliche Ladeklappe, wobei mittels der Ladeklappe die Lademulde abdeckbar ist, und wobei eine Steckdose, bevorzugt die zweite zweipolige Steckdose, separat verschließbar ist. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Ladesteckdose ist nun die Möglichkeit geschaffen, die Ladesteckdose partiell zu schließen, so dass im Falle des Ladens eine Steckdose verschlossen gehalten werden kann. Dies bietet eine Vielzahl von Vorteilen, die nachfolgend in den jeweiligen Ausführungsformen näher beschrieben werden.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Aufbaus der Ladesteckdose ist der, dass die zweite zum Laden nicht verwendete Steckdose während des Ladevorgangs verschlossen vorliegt. Hierdurch ist die ungenutzte Steckdose vor Umwelteinflüssen und darüber hinaus vor unsachgemäßem oder missbräuchlichem Gebrauch geschützt. So kann beispielsweise im Falle von Feuchtigkeit oder Niederschlag in Form von Regen oder Schnee keine Feuchtigkeit in die weitere Steckdose gelangen. Die Ladeklappe deckt und/oder dichtet üblicherweise die Lademulde ab, im Falle eines eingesteckten Ladesteckers kann die Lademulde aber nicht oder nur bereichsweise verschlossen vorliegen. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer separat vorliegenden Abdeckung für die nicht dem Ladevorgang zugeordnete Steckdose kann ein sicheres und vollumfängliches Verschließen der weiteren Steckdose gewährleistet werden und somit die weitere Steckdose während des Ladevorgangs geschützt werden.
Eine erfindungsgemäße Ladesteckdose kommt bei Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Personenkraftfahrzeugen, Transportern, Flurförderfahrzeugen, Lastkraftwagen, etc., zum Einsatz. Diese Aufzählung ist natürlich nicht beschränkend, vielmehr kann die Ladesteckdose überall dort eingesetzt werden, wo elektrisch oder mit einem Hybridantrieb versehene Fahrzeuge oder Transportmittel zum Einsatz kommen, die mit einer Traktionsbatterie ausgestattet sind. Auch fahrerlose Transportmittel, wie beispielsweise Busse, Arbeitsgeräte, etc., sind davon umfasst.
Wie vorstehend bereits ausgeführt, weist die Ladesteckdose zwei Steckdosen auf, die einerseits ein Aufladen mit einer Wechselspannung (AC) genutzt werden kann und eine zweite Steckdose, die mit einer Gleichspannung (DC) beaufschlagt werden kann. Derartige Steckdosen sind bekannt und beispielsweise über EU-Normen zertifiziert. Die Steckdosen sind nebeneinander in einer Lademulde angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass eine Ladeklappe die Lademulde verschließen kann, so dass das zum Beispiel Personenkraftfahrzeug eine ebene Oberfläche mit der Ladeklappe bilden kann. Der Begriff Lademulde ist dabei nicht beschränkend zu verstehen, sondern kann auch eine weitere Öffnung oder einen Laderaum des Fahrzeugs umfassen. Beispielsweise kann, wenn zum Beispiel die Ladesteckdose in einem Kofferraum eines Fahrzeugs eingebaut ist, so würde hier die Lademulde als Kofferraum ausgebildet sein und die Ladeklappe würde durch den Kofferraumdeckel gebildet. Erfindungswesentlich ist dabei, dass zumindest eine Steckdose, bevorzugt die zweite Gleichspannungssteckdose, separat verschließbar ist.
Ist die zweite Steckdose mittels einer Abdeckklappe verschließbar bzw. abdeckbar, so ergibt sich eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante der Erfindung. Das Verschließen der weiteren Steckdose mittels einer Abdeckklappe bietet den Vorteil, dass ein dichtendes Verschließen der Steckdose ermöglichbar ist. Die Abdeckklappe kann vollumfänglich an der Steckdose anliegen und somit das Eindringen von Umwelteinflüssen verhindern. Dabei kann die Abdeckklappe der Form der Steckdose folgen und somit möglichst kleinstbauend einen Schutz für die Steckdose gewährleisten. Die Abdeckklappe dient dabei als Schutz, so dass die Abdeckklappe auch als Schutzkappe oder Schutzklappe oder Abdeckkappe bezeichenbar ist. Aufgabe der Abdeckklappe ist es dabei, die Steckdose am äußeren Umfang dichtend abzuschließen.
In vorteilhafter Weise ist die Abdeckklappe aus einem Kunststoff gebildet. Kunststoffe haben den Vorteil, dass sie leicht sind, sich in einfachster Form in beliebige Formen ausbilden lassen und darüber hinaus als kostengünstiger Werkstoff sich positiv auf die Kosten der Ladesteckdose auswirken. Vorstellbar ist es dabei auch, dass die Abdeckklappe eine Dichtung aufweist, wobei die Dichtung umlaufend an einem Rand der Steckdose ausgebildet vorliegen kann. Die Dichtung kann einstückig an der Abdeckklappe montiert oder als fester Bestandteil der Abdeckklappe ausgebildet sein. Die Abdeckklappe würde in diesem Fall beispielsweise als Zweikomponentenbauteil ausgebildet vorliegen.
Ist die zweite Steckdose derart verschließbar, dass ein Ladestecker in die erste Steckdose einbringbar ist, so ergibt sich wiederum eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante der Erfindung. Die Abdeckklappe verschließt die Steckdose derart, dass die erste Steckdose frei zugänglich ist und als Steckdose fungieren kann. Es ist folglich ein Laden über die erste Steckdose ermöglichbar, wobei die Ladeklappe vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie der Form der Öffnung der ersten Steckdose folgt. Die erste Steckdose wird somit durch das Gehäuse der Ladesteckdose und die Abdeckklappe vollumfänglich umschlossen, so dass dem Bediener eine vollständig geöffnete erste Steckdose zur Verfügung steht. Mit anderen Worten folgt die Abdeckklappe der Form der Öffnung der ersten Steckdose. Dies bietet den Vorteil, dass ein in die erste Steckdose eingesteckter Stecker umfänglich abgedichtet vorliegt. Somit kann weder in die zweite Steckdose noch in die erste Steckdose während des Ladevorgangs Schmutz und/oder Feuchtigkeit eindringen.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist die Abdeckklappe elektrisch angetrieben betätigbar. Die Abdeckklappe wird mittels eines elektrischen Antriebs und bevorzugt mittels eines elektrischen Antriebs und mindestens einer Getriebestufe bewegt. Elektrische Energie steht im Kraftfahrzeug zur Verfügung, so dass mittels eines Kleinstantriebs eine Bewegung in die Abdeckklappe einleitbar ist. Die Abdeckklappe kann dabei linear schwenkbeweglich oder in einer kombinierten Bewegung aus zum Beispiel Linearbewegung und Schwenkbewegung verfahren werden. Je nach Anordnung der Abdeckklappe wird die Abdeckklappe dann über die bevorzugt zweite Steckdose hinweg bewegt und letztlich dichtend auf einer Öffnung der zweiten Steckdose zur Anlage gebracht.
Eine weitere Ausgestaltungsvariante der Erfindung ergibt sich dann, wenn die Abdeckklappe mittels einer Hubbewegung von der zweiten Steckdose abhebbar und mittels einer zweiten Schwenkbewegung aus einem Überdeckungsbereich mit der zweiten Steckdose heraus bewegbar ist. Durch die kombinierte Bewegung aus einer Hubbewegung und einer Schwenkbewegung besteht die Möglichkeit, einen möglichst optimalen Sitz der Abdeckklappe über der Öffnung der zweiten Steckdose zu realisieren. Die Abdeckklappe überdeckt die Öffnung der zweiten Steckdose derart, dass eine dichtende Abdeckung realisierbar ist. Erfindungsgemäß ist es aber auch vorstellbar, dass die Abdeckklappe sich formschlüssig in die Öffnung der zweiten Steckdose einfügt, so dass die Abdeckklappe bündig mit einem Gehäuse der Ladesteckdose abschließt.
Vorstellbar ist es dabei auch, dass beispielsweise eine umlaufende Vertiefung im Gehäuse der Ladesteckdose angeordnet ist, in die die Abdeckklappe einfügbar ist. Durch die erste Hubbewegung ist dann die Abdeckklappe in der Lage, sich aus der Anlage mit dem Gehäuse der Ladesteckdose zu lösen, um dann in einen Bereich zu gelangen, in dem die Abdeckklappe schwenkbeweglich bewegbar ist. Eine Schwenkbewegung kann einen Winkel von mehr als 90°, bevorzugt 120° betragen, so dass die Abdeckklappe vollumfänglich aus dem Bereich der Öffnungen der Steckdosen heraus schwenkbar ist. Im Falle einer Linearbewegung und/oder einer Schwenkbewegung und/oder einer Klappbewegung der Abdeckklappe wird die Abdeckklappe stets so weit bewegt, dass die zweite Steckdose frei zugänglich vorliegt.
In einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist die Abdeckklappe mit einer Antriebswelle verbunden, wobei die Antriebswelle mittels eines Antriebsrads betätigbar ist. Die Antriebswelle ist bevorzugt an einem seitlichen Ende der Abdeckklappe angeordnet, so dass eine Schwenkbewegung der Abdeckklappe ein Herausschwenken der Abdeckklappe aus dem Bereich der Öffnungen der Steckdosen ermöglicht. Durch den Einsatz einer Antriebswelle besteht die Möglichkeit, den elektrischen Antrieb beabstandet vom Steckdosenbereich anzuordnen, so dass eine konstruktiv vorteilhafte und platzsparende Anordnung des elektrischen Antriebs ermöglichbar ist. Mit der Antriebswelle arbeitet ein Antriebsrad zusammen, wobei das Antriebsrad mittels eines Elektromotors und eines nachgeschalteten Getriebes in Eingriff steht. Das Antriebsrad ermöglicht hierbei die Bewegung der Antriebswelle in axiale Richtung wie auch eine Rotationsbewegung der Antriebswelle. Die Antriebswelle selbst erstreckt sich bevorzugt entlang der Steckdose, so dass die Antriebsmechanik in einem Bereich hinter der Steckdose anordbar ist.
Weist die Antriebswelle eine Steuerkontur auf und ist die Abdeckklappe mittels der Steuerkontur und einer Linearführung linear bewegbar, so kann ein sicheres, schnelles und präzises Bewegen der Abdeckklappe realisiert werden. Antriebswelle und Antriebsrad arbeiten dabei derart zusammen, dass mittels der auf der Antriebswelle angebrachten Steuerkontur eine Linearbewegung der Antriebswelle realisierbar ist. Dabei kann das Antriebsrad derart auf die Steuerkontur eingreifen, dass die Antriebswelle entlang ihrer Mittelachse verschiebbar ist. Hierzu ist die Antriebswelle in einer Linearführung in einem Gehäuse schwenkbeweglich und linear verschieblich gelagert.
In Fortführung des Erfindungsgedankens weist die Antriebswelle zumindest einen Anschlag und die Linearführung einen Freilaufbereich auf, wobei mittels des Anschlags eine Schwenkbewegung der Ladeklappe begrenzbar und führbar ist. Die Antriebswelle kann im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel auch als Steuerwelle in Zusammenwirkung mit der Linearführung bezeichnet werden. An der Antriebswelle ist ein Anschlag und Führungsmittel vorgesehen, welches durch die Linearführung in einer linearen Bewegung hindurch führbar ist. Nach dem Aufstellen der Abdeckklappe erreicht der Anschlag einen Anschlagpunkt in der Linearführung, so dass eine weitere Linearverschiebung unterbunden wird. Gleichzeitig erreicht der Anschlag einen Freilaufbereich, durch den hindurch die Antriebswelle verschwenkbar ist. Die Linearführung dient somit auch als Führungsmittel für die Schwenkbewegung. Realisiert wird diese Schwenkbewegung dadurch, dass das Antriebsrad weiter angetrieben wird und das Antriebsrad an der Steuerkontur der Antriebswelle eine Anschlagfläche erreicht, mittels derer die Antriebswelle verschwenkbar ist. Wird über die Steuerkontur der Antriebswelle die Antriebswelle linear verschoben, so kann mittels des Antriebsrads gleichzeitig eine Schwenkbewegung in die Antriebswelle eingeleitet werden. Antriebsrad, Antriebswelle und die Führung im Gehäuse ermöglichen somit eine Hubbewegung der Abdeckklappe sowie ein Herausschwenken der Abdeckklappe aus dem Öffnungsbereich der Steckdosen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Antriebsrad zumindest einen weiteren Anschlag und/oder zumindest ein Rastmittel auf, so dass eine Schließbewegung der Abdeckklappe mittels des Antriebsrads realisierbar ist. Das Antriebsrad kann zum Beispiel mittels einer Rückwärtsbewegung die Abdeckklappe wieder in ihre Ausgangsstellung zurückbewegen. Dazu weist das Antriebsrad ein Rastmittel auf, oder wirkt derart mit dem Rastmittel zusammen, dass bei einem Erreichen der Endstellung der Abdeckklappe, das heißt in der vollständig verschwenkten Lage, das Rastmittel in eine Kontur der Antriebswelle einrastet. Wird nun das Antriebsrad mittels des elektrischen Antriebs zurückbewegt, so kann die Schwenkbewegung der Abdeckklappe bis zu einem Erreichen einer Endlage in der Linearführung bzw. der Schwenkführung verschwenkt werden. Mit dem Erreichen des linearen Teils der Linearführung rastet das Rastmittel aus und das Antriebsrad kann über eine weitere Steuerkurve an der Antriebswelle wieder in die Ausgangslage linear zurückbewegt werden. Die Abdeckklappe verschließt dann wieder die Steckdose. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Ladesteckdose ist die Möglichkeit geschaffen, auch während des Ladevorgangs die Steckdosen zu schützen, so dass eine sichere und langfristige Nutzung der Ladesteckdose ermöglichbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist das Antriebsrad als Teil eines Spindelantriebs ausgebildet. Ein Spindelantrieb bietet den Vorteil, dass sehr gleichmäßig und genau Linearbewegungen erzeugbar sind. Spindelantriebe zeigen auch eine hohe Leichtgängigkeit und ermöglichen somit eine kontinuierliche Bewegung der Antriebswelle. Eine Stellbewegung der Abdeckklappe kann somit mit einfachsten konstruktiven Mitteln und kleinstbauend realisiert werden.
Ein kleinstbauender Antrieb und somit ein konstruktiv günstiger Aufbau ergibt sich insbesondere dann, wenn die Antriebswelle als Spindelmutter und das Antriebsrad als Spindel ausgebildet sind. Die Antriebswelle fungiert somit unmittelbar als Getriebebestandteil, wodurch eine geringstmögliche Anzahl von Bauteilen zur Bereitstellung eines Linearantriebs notwendig ist. Darüber hinaus kann durch die Ausbildung der Antriebswelle als Spindelmutter ein sehr präzises und gleichmäßiges Bewegen der Abdeckklappe realisiert werden. Darüber hinaus können mittels eines Spindelantriebs auch große Stellkräfte realisiert werden, so dass auch Witterungseinflüsse, wie beispielsweise Frost, und somit ein Anhaften der Abdeckklappe, überwunden werden können.
Die Antriebswelle selbst ist mittels eines Führungselements bewegbar, insbesondere linear und rotatorisch bewegbar. Die Antriebswelle kann ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel mittels eines Führungselements linear und rotatorisch geführt werden. Dazu weist das Führungselement eine Linearnut auf, innerhalb derer die Antriebswelle linear bewegbar ist und mindestens eine weitere Nut, mittels derer eine Rotationsbewegung der Antriebswelle geführt durchführbar ist. Das Führungselement bestimmt somit den Bewegungsablauf der Antriebswelle und somit die Position der Abdeckklappe, die derart mit der Antriebswelle verbunden ist, dass die Abdeckklappe der Bewegung der Antriebswelle folgt.
Die Bewegung der Antriebswelle kann mittels eines Führungsmittels realisiert werden. Dabei weist die Antriebswelle ein Führungsmittel, insbesondere einen Anschlag, auf, wobei die Antriebswelle mittels des Führungsmittels im Führungselement bewegbar ist. Die Bewegung wird mittels des Spindelantriebs in die Antriebswelle eingeleitet. Das Führungsmittel ist Teil des Führungselements bzw. wirkt mit dem Führungselement zusammen. Das Führungsmittel kann beispielsweise als Nut oder Erhebung ausgebildet sein und wirkt mit dem Führungselement derart zusammen, dass die Antriebswelle ein Linear- und/oder Schwenkbewegung ausführt. Dazu ist beispielsweise an der Antriebswelle ein Anschlag als Führungsmittel ausbildbar, so dass der Anschlag eine Erhebung an der Antriebswelle bildet. Der Anschlag selbst wird dann im Führungselement, zum Beispiel einer Linearnut, geführt, so dass die durch den Spindelantrieb in die Antriebswelle eingeleitete Bewegung in einer Linearbewegung der Antriebswelle resultiert. Gelangt der Anschlag bzw. die Erhebung an das Ende der Linearführung, so wird die Drehbewegung des Spindelantriebs nicht länger in eine Linearbewegung umgewandelt, sondern die Antriebswelle rotiert in Richtung der die Rotation freigebenden Nut. Im Führungselement ist folglich eine in Längsrichtung der Antriebswelle ausgebildete Linearführung ausgebildet und eine umfänglich im Führungselement angeordnete Nut, wobei die umfängliche Nut eine Rotationsbewegung der Antriebswelle und somit der Abdeckklappe realisiert. Insofern stimmt das Führungselement des Spindelantriebs mit dem Führungselement des Antriebs über die Steuerkurve überein. Letztlich ist lediglich ein alternativer Antrieb zur Bewegung der Abdeckklappe in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt.
In beiden Ausführungsbeispielen wird die Abdeckklappe mittels eines Elektromotors, eines Getriebes und des Führungselements linear und/oder rotatorisch bewegt. Die Bewegung ist natürlich nicht auf eine Linear- und anschließende rotatorische Bewegung begrenzt, sondern je nach Ausführungsform und vorhandenem Platzbedarf kann auch unmittelbar mit einem Ablösen der Abdeckklappe vom Gehäuse der Ladesteckdose eine Rotationsbewegung einsetzen, so dass eine parallele rotatorische und lineare Bewegung in die Abdeckklappe einleitbar ist. Als vorteilhaft hat sich hierbei herausgestellt, dass ein zweistufiges Getriebe zum Einsatz kommt. Vorstellbar ist es dabei auch, dass mehr als zwei Getriebestufen einsetzbar sind, um geeignete Stellbewegungen bzw. Stellgeschwindigkeiten in die Abdeckklappe einleiten zu können. Vorstellbar ist es beispielsweise, dass am Elektromotor unmittelbar ein Schneckentrieb vorgesehen ist, wobei der Schneckentrieb in eine weitere Getriebestufe endet, und die zweite Getriebestufe zum Beispiel die Spindelmutter antreibt. Je nach Platzbedarf, benötigter Kraft zum Bewegen der Abdeckklappe, Stellgeschwindigkeit und/oder notwendigem Schwenkwinkel oder Schwenkbewegung können unterschiedliche Getriebe zum Einsatz kommen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es gilt jedoch der Grundsatz, dass das Ausführungsbeispiel die Erfindung nicht beschränkt, sondern lediglich eine vorteilhafte Ausgestaltungsform darstellt. Die dargestellten Merkmale können einzeln oder in Kombination mit weiteren Merkmalen der Beschreibung wie auch den Patentansprüchen einzeln oder in Kombination ausgeführt werden.
Es zeigt:

1 eine dreidimensionale Ansicht auf eine erfindungsgemäß ausgebildete Ladesteckdose, wobei die Abdeckklappe in einer Schließposition wiedergegeben ist,
2 die erfindungsgemäß in der 1 dargestellte Ladesteckdose, wobei die Abdeckklappe in einer von der zweiten Steckdose abgehobenen Position wiedergegeben ist,
3 die erfindungsgemäße Ladesteckdose, wobei die Abdeckklappe in einer vollständig verschwenkten Position wiedergegeben ist,
4 eine Detailansicht auf die Antriebswelle und das Antriebsrad in einer Stellung, in der die Abdeckklappe vollständig verschwenkt vorliegt,
5 eine Detailansicht auf die Linearführung im Eingriff mit der Antriebswelle,
6 eine Detailansicht auf das Antriebsrad und ein Ende der Antriebswelle in einer Position, in der die Abdeckklappe in der vollständig verschwenkten Position vorliegt,
7 eine dreidimensionale Ansicht auf eine alternative Ausführungsform eines Antriebs der Abdeckklappe in Form eines Spindelantriebs und
8 eine Ansicht auf den Spindelantrieb gemäß der 7, wobei der Spindelantrieb in einer Position während der Schwenkbewegung der Abdeckklappe wiedergegeben ist.

In der 1 ist eine Ladesteckdose 1 in einer dreidimensionalen Ansicht wiedergegeben. Die Ladesteckdose 1 wird bereichsweise von einer Abdeckklappe 2 verschlossen, so dass lediglich eine erste Steckdose 3 in einer offenen Position vorliegt. Die Ladesteckdose 1 ist losgelöst von einem Kraftfahrzeug wiedergegeben, wobei die Ladesteckdose 1 üblicherweise hinter einer Ladeklappe eines Kraftfahrzeugs in einer wiederum nicht dargestellten Lademulde angeordnet sein kann. Die Ladesteckdose 1 weist ein Gehäuse 4 auf, wobei im Gehäuse 4 zwei unterschiedliche Steckdosen 3, 5 enthalten sind. Die erste Steckdose 3 ist bevorzugt eine Steckdose zum Laden mittels einer Wechselspannung, wohingegen die zweite Steckdose 5 zum Laden mittels Gleichstrom geeignet ist.
An die Abdeckklappe 2 ist eine Antriebswelle 6 vorzugsweise einstückig und aus Kunststoff angebaut und erstreckt sich ausgehend von einer Oberfläche 7 des Gehäuses 4 in Richtung des Gehäuses 4 hinein. Die Antriebswelle 6 arbeitet mit einem Antriebsrad 8 zusammen. Am Antriebsrad 6 greift beispielsweise eine Verzahnung eines Getriebes an, welches wiederum mit einem Elektromotor zusammenarbeitet bzw. von einem Elektromotor angetrieben ist. Das Getriebe zum Antreiben des Antriebsrads 8 sowie der elektrische Antrieb sind in dieser Darstellung nicht wiedergegeben. Die Antriebswelle 6 weist eine erste Steuerkontur 9 auf, die mit dem Antriebsrad 8 und insbesondere einem Antriebsbolzen 10 zusammenwirkt. Weiterhin zu erkennen ist ein Führungselement 11 zur linearen und schwenkbeweglichen Führung der Abdeckklappe 2. Das Führungselement 11 kann beispielsweise in einem Gehäuse der Ladesteckdose 1 oder einer Karosserie des Kraftfahrzeugs fest aufgenommen sein. Das Führungselement ist auf jeden Fall ortsfest in Bezug auf die Antriebswelle 6 im Kraftfahrzeug angeordnet.
Wird nun das Antriebsrad 8 von einer Kraft eines Elektromotors beaufschlagt, so bewegt sich das Antriebsrad 8 in Richtung des Pfeils P im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Gegenuhrzeigersinn.
Durch die Bewegung des Antriebsrads, wie sie in der 2 wiedergegeben ist, gelangt der Antriebsbolzen in die in der 2 wiedergegebene Schwenklage. Wie deutlich aus den Figuren zu erkennen, handelt es sich hierbei um einen Schwenkwinkel des Antriebsrads 8 um ca. 80-120° bzw. ca. 90°. Der Antriebsbolzen 10 wirkt dabei mit der Steuerkontur 9 zusammen und verschiebt die Antriebswelle 6 entlang einer Mittelachse M der Antriebswelle 6. Durch die Linearverschiebung der Antriebswelle 6 erfährt die Abdeckklappe 2 eine Hubbewegung, so dass sich die Abdeckklappe 2 von der Oberfläche 7 des Gehäuses 4 abhebt. Hierdurch gelangt die Abdeckklappe von der dichtenden Anlage in der 1 in die abgehobene Lage der 2. Mit dem Erreichen der linear verschieblichen Endlage gelangt der Antriebsbolzen 10 gegen eine Anschlagfläche 12 an der Steuerkontur. Gleichzeitig und das ist deutlicher in der 5 zu erkennen, wird ein Anschlag 13 in einen Freilaufbereich 14 hineinbewegt, wobei der Freilaufbereich 14 an einem Ende einer Linearführung 15 angeordnet ist.
Wird nun das Antriebsrad 8 weiter im Gegenuhrzeigersinn in Richtung des Pfeils P angetrieben, so nimmt die Anschlagfläche 12 in Kombination mit dem Antriebsbolzen 10 die Antriebswelle mit und verschwenkt die Antriebswelle 6 ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn. Die daraus resultierende Schwenkbewegung der Abdeckklappe 2 ist in der finalen Stellung in der 3 wiedergegeben. Die 3 zeigt insofern die Endlage der Abdeckklappe 2 nach einem Verschwenken der Antriebswelle um ca. 120°. Mit dem Verschwenken der Abdeckklappe 2 wird die zweite Steckdose 5 vollständig freigelegt. Der Bediener ist nun in der Lage, auch die Gleichstromsteckdose 5 zu nutzen.
Mit dem Erreichen der Endlage der Abdeckklappe 2 greift ein Rastmittel 16 in eine Rastkontur 17 in der Antriebswelle 6 ein. Das Antriebsrad 8 ist nun mit der Antriebswelle 6 verrastet. Wird nun ausgehend von dieser ausgelenkten Stellung der Abdeckklappe 2 das Antriebsrad 8 im Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils P1 angetrieben, so nimmt das Antriebsrad 8 die Antriebswelle 6 mit und verschwenkt die Abdeckklappe zurück in ihre Ausgangslage oberhalb der zweiten Steckdose 5. Mit dem Erreichen der Endlage oder Ausgangslage der Abdeckklappe 2 und einem weiteren Antreiben des Antriebsrads 5 gelangt der Anschlag 13 in Anlage mit der Linearführung 15, so dass das Rastmittel 16 aus der Rastkontur heraus bewegbar ist. In einer weiteren Bewegung im Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils P1 greift ein Antriebsnocken 18 in eine weitere Steuerkontur 19 an der Antriebswelle 6 an, so dass bei einem weiteren Antreiben des Antriebsrads 8 die Antriebswelle 6 und somit die Abdeckklappe 2 wieder in Richtung der Oberfläche 7 des Gehäuses bewegt wird. Nun befindet sich die Abdeckklappe wieder in der Ausgangslage, in der die Abdeckklappe 2 die Öffnung 20 der Steckdose 5 verdeckt. Wie dies deutlich in der 1 zu erkennen ist, überdeckt die Abdeckklappe 2 die Öffnung 20 vollständig und die Abdeckklappe 2 weist eine Ausnehmung 21 auf, so dass eine vollumfängliche Abdichtung eines Ladesteckers in Eingriff mit der ersten Steckdose 3 ermöglichbar ist.
In der 5 ist eine vergrößerte Detaildarstellung der Antriebswelle 3 sowie des Antriebsrads 8 wiedergegeben. Das Rastmittel 16 befindet sich in Eingriff mit der Rastkontur 17, woraus zu schließen ist, dass sich die Antriebswelle 6 in der Endlage der Schwenkbewegung oder zumindest auf dem Weg eines Zurückschwenkens der Abdeckklappe 2 befindet. Wie deutlich in der 5 zu erkennen ist, wird die Schwenkbewegung durch den Freilaufbereich 14 bzw. einer Schwenkführung 14 geführt. Dazu bewegt sich der Anschlag 13 durch den Freilaufbereich 14, bis dass der Anschlag 13 gegen eine Anschlagfläche 22 im Führungselement 11 gelangt. Mit dem Erreichen der Anschlagfläche 22 greift dann der Antriebsnocken 18 in die Steuerkontur 19 ein und bewegt den Anschlag 13 entlang der Linearführung 15, was zur Folge hat, dass sich die Abdeckklappe entlang der Mittelachse M bewegt und die Abdeckklappe 2 in dichtender Anlage zur Oberfläche 7 des Gehäuses gelangt.
In der 6 ist eine weitere Detailansicht auf ein axiales Ende 23 der Antriebswelle 6 und das Antriebsrad 8. Zu erkennen ist der Antriebsbolzen 10 in Anlage mit der Anschlagfläche 12 am Ende der Steuerkontur 9. Wiederum aus der Lage des Rastmittels 16 zu entnehmen ist die Position der Abdeckklappe 2, die sich in der abgehobenen Position und in einer Öffnungsstellung, das heißt von der Öffnung 20 der Steckdose 5 verschwenkten Lage befindet.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Ladesteckdose 1 ist nun die Möglichkeit geschaffen, einen Schutz für die nicht benötigte Steckdose beim Laden zu schaffen und darüber hinaus auch ein automatisiertes Laden eines Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, indem die Abdeckklappe 2 elektromotorisch und mittels einer Steuerung automatisiert aus dem Bereich der Steckdose 5 heraus verschwenkt werden kann.
In der 7 ist eine alternative Antriebsform für die Abdeckklappe 24 in Form eines Spindelantriebs 25 wiedergegeben. Ein Elektromotor ist in einem Antriebsgehäuse aufgenommen und treibt ein mehrstufiges Getriebe 28 an. Über die Getriebestufen des Getriebes 28 wird eine Spindelmutter 29 angetrieben, wobei die Spindelmutter unmittelbar auf die Antriebswelle 30 wirkt. Die Antriebswelle 30 wiederum ist mit der Abdeckklappe 24 verbunden. Zu erkennen ist weiterhin noch ein Führungselement 31, das mit der Antriebswelle 30 in Wirkverbindung steht. Ein Dichtungsmittel 32, beispielsweise ein Dichtungsring, dichtet die Antriebswelle 30 ab, so dass das Antriebsgehäuse 27 gegen äußere Einflüsse geschützt ist. Das Antriebsgehäuse 27 ist beispielsweise über Befestigungsmittel 23 mit dem Gehäuse 4 der Ladesteckdose verbindbar. Das Antriebsgehäuse 27 ist bevorzugt aus Kunststoff gefertigt und die Befestigungsmittel 33 können beispielsweise Schraubenöffnungen darstellen, die eine Befestigung an der Ladesteckdose 1 ermöglichen.
In der 7 ist die Position wiedergegeben, die die Abdeckklappe 24 einnimmt, in der die Abdeckklappe 24 linear in Richtung des Pfeils P2 bewegt wurde. Zu erkennen ist ein Teil des Gewindes 34 des Spindeltriebs 25. Mit anderen Worten ist die Antriebswelle 30 bereits in Richtung des Pfeils P2 verfahren worden, so dass die Abdeckklappe 24 in dieser Stellung bereits von der Oberfläche 6 der Ladesteckdose 1 abgehoben vorliegt.
In der 8 ist eine weitere Bewegung der Abdeckklappe 24 wiedergegeben, wobei die Abdeckklappe 24 eine Schwenkbewegung vollführt. Mittels des Elektromotors 26 wurde die Spindelmutter 29 weiter angetrieben, wobei ein Anschlag 35 an der Antriebswelle 30 im Führungselement 31 geführt wird. Das Führungselement 31 weist eine Linearführung auf, in der der Anschlag 35 in Richtung des Pfeils P2 geführt ist. Nach dem Erreichen des Endes der Linearführung wird der Anschlag 35 nicht länger an einer Rotation gehindert, so dass der Anschlag 35 entlang eines Freilaufbereichs eine rotative Bewegung ausführen kann. Der Anschlag 35 in Kombination mit dem Führungselement 31 ermöglicht somit eine Linearbewegung wie auch eine Schwenkbewegung der Abdeckklappe 24. Dabei wird die Abdeckklappe 24 bei der in der 8 dargestellte Rotationsbewegung um eine Mittelachse M der Antriebswelle 30 herum in Richtung des Pfeils P3 bewegt.
Es versteht sich, dass zum Beispiel eine Steuerkontur 36 vorhanden sein kann, mittels derer ein Mikroschalter betätigbar ist. Die Steuerkontur kann aber auch als Endanschlag zum Beispiel für eine Linearbewegung der Antriebswelle 30 dienen. Als Stellbewegungen in Richtung des Pfeils P2 können Bewegungen im Bereich zwischen 2 mm und 12 mm, bevorzugt zwischen 3 und 10 mm realisiert werden. Schwenkbewegungen sind, wie vorstehend beschrieben, zwischen einem Winkel von 80-150°, bevorzugt zwischen 90° und 120° einstellbar oder realisierbar. Die einzustellenden Winkel können mittels des Anschlags 3, 35 oder aber mittels der Steuerkontur 9, 19, 36 und/oder mittels weiterer Anschläge zum Beispiel an der Abdeckklappe 2, 24 einstellbar sein.
Bezugszeichenliste

1: Ladesteckdose
2, 24: Abdeckklappe
3, 5: Steckdose
4: Gehäuse
5, 30: Antriebswelle
6: Oberfläche
8: Antriebsrad
9, 19, 36: Steuerkontur
10: Antriebsbolzen
11, 31: Führungselement
12, 22: Anschlagfläche
13, 35: Anschlag
14: Freilaufbereich
15: Linearführung
16: Rastmittel
17: Rastkontur
18: Antriebsnocken
20: Öffnung
21: Ausnehmung
23: axiales Ende der Antriebswelle
25: Spindelantrieb
26: Elektromotor
27: Antriebsgehäuse
28: Getriebe
29: Spindelmutter
32: Dichtring
33: Befestigungsmittel
34: Spindelgewinde
P, P1, P2, P3: Pfeil
M: Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202021901685 U1 [0005]
DE 102020209607 A1 [0006]
DE 102021116318 [0007]

Claims

Ladesteckdose (1) für eine Elektro- oder Hybridfahrzeug aufweisend eine erste mehrpolige Steckdose (3), eine zweite zweipolige Steckdose (5), wobei die Steckdosen (3, 5) die Ladesteckdose (1) bilden und gemeinsam in einer Lademulde einer Kraftfahrzeugkarosserie angeordnet sind, und eine bewegliche Ladeklappe, wobei mittels der Ladeklappe die Lademulde abdeckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steckdose (3, 5), bevorzugt die zweite zweipolige Steckdose (5), separat verschließbar ist.
Ladesteckdose (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdose (3, 5) mittels einer Abdeckklappe (2) verschließbar ist.
Ladesteckdose (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckklappe (2) aus Kunststoff, bevorzugt einem Zweikomponenten-Kunststoff, und noch bevorzugter mit einer Dichtung, ausgebildet ist.
Ladesteckdose (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckdose (3, 5) derart verschließbar ist, dass ein Ladestecker in die weitere Steckdose (3, 5) einfügbar ist.
Ladesteckdose (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckklappe (2) elektrisch angetrieben betätigbar ist.
Ladesteckdose (1) nach einem Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckklappe (2) mittels einer ersten Hubbewegung von der Steckdose (3, 5) abhebbar und mittels einer zweiten Schwenkbewegung aus einem Überdeckungsbereich mit der weiteren Steckdose (3, 5) heraus bewegbar ist.
Ladesteckdose (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckklappe (2) mit einer Antriebswelle (6) verbunden ist und die Antriebswelle (6) mittels eines Antriebsrads (8) betätigbar ist.
Ladesteckdose (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) eine Steuerkontur (9, 19) aufweist und die Abdeckklappe (2) mittels der Steuerkontur (9, 19) und einem Führungselement (11), bevorzugt einer Linearführung (15), linear bewegbar ist.
Ladesteckdose (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) zumindest einen Anschlag (13) und das Führungselement (11) einen Freilaufbereich (14) aufweist, wobei mittels des Anschlags (13) eine Schwenkbewegung der Ladeklappe (2) begrenzbar und führbar ist.
Ladesteckdose (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (2) zumindest einen weiteren Anschlag und/oder zumindest ein Rastmittel (16) aufweist, so dass eine Schließbewegung der Abdeckklappe (2) mittels des Antriebsrads (2) realisierbar ist.
Ladesteckdose (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (29) Teil eines Spindelantriebs (25) ist.
Ladesteckdose (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (30) als Spindelgewinde (34) und das Antriebsrad als Spindelmutter (29) ausgebildet ist.
Ladesteckdose (1) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (30) mittels eines Führungselements (31) bewegbar, insbesondere linear und/oder motorisch bewegbar, ist.
Ladesteckdose (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (30) ein Führungsmittel, insbesondere einen Anschlag (35), aufweist, und die Antriebswelle (30) mittels des Führungsmittels im Führungselement (31) bewegbar ist.
Ladesteckdose (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckklappe (2, 24) mittels eines Elektromotors (26), eines Getriebes (28) und des Führungselements (11, 31) linear und rotatorisch bewegbar ist.