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Die Erfindung betrifft eine Ladeverbindung zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, wobei die elektrische Verbindung zwischen Ladeeinrichtung und Fahrzeug automatisch durch einen Ausrichtmechanismus hergestellt wird.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
US 2011/0300738 A1 , der
US 2017/0166070 A1 , der
US 2017/0305287 A1 , und der
EP 3 552 865 A1 , sind diverse Ladeverbindungen bekannt, die mithilfe von einem Ladestecker an einem Ladekabel eine elektrische Verbindung zu einem elektrisch betreibbaren Fahrzeug mit einer Ladebuchse herstellen. Dazu muss das Ladekabel mit dem Ladestecker manuell in die Ladebuchse des Fahrzeugs eingesteckt werden.
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Sofern das Fahrzeug aber nur einen kurzen Stopp macht, während dessen das Fahrzeug geladen werden soll, wird es als umständlich und zeitaufwändig wahrgenommen den Ladestecker des Ladekabels manuell einzustecken. Ein Fahrzeug während eines Ampelstopps, bei einer sehr kurzen Parkdauer, oder einen Bus bei der Fahrgastaufnahme zu laden ist mit den bekannten Ladeverbindungen nicht praktikabel.
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Daher ist es die Aufgabe der Erfindung eine optimierte Ladeverbindung bereitzustellen, die einfach und schnell eine elektrische Verbindung zwischen Ladeeinheit und Fahrzeug herstellen kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ladeverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können (auch über Kategoriegrenzen, beispielsweise zwischen Verfahren und Vorrichtung, hinweg) und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren.
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Bei der Erfindung handelt es sich um eine Ladeverbindung zum Laden eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, umfassend einen Ladestecker und eine Ladebuchse, wobei die Ladeverbindung einen ortsfest angeordneten stationären Teil und einen an dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug angeordneten mobilen Teil aufweist, wobei die Ladeverbindung einen Ausrichtmechanismus umfasst, der dazu eingerichtet ist, den Ladestecker und die Ladebuchse zueinander auszurichten und zusammenzuführen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der stationäre Teil einen Fangtrichter zur Aufnahme des mobilen Teils aufweist, und der stationäre Teil einen Linearantrieb mit dem Fangtrichter zum Ausfahren des Fangtrichters sowie einen weiteren Linearantrieb mit dem Ladestecker zum Ausfahren des Ladesteckers aufweist, wobei der Ausrichtmechanismus dazu eingerichtet ist, den Ladestecker mit der Ladebuchse fluchtend auszurichten, wobei zur fluchtenden Ausrichtung sowohl der Ladestecker als auch die Ladebuchse ausgerichtet werden, wobei der Ladestecker einen ersten Konus aufweist, der dazu eingerichtet ist, den Ladestecker beim Ausfahren in einen Eingangsbereich der Ladebuchse einzufädeln, und wobei der Ladestecker einen zweiten Konus aufweist, der derart eingerichtet ist, dass sich der Ladestecker und die Ladebuchse beim Ausfahren des Ladesteckers fluchtend zueinander ausrichten
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Die Ladeverbindung eignet sich insbesondere für größere Fahrzeuge, welche häufig während ihres bestimmungsgemäßen Gebrauchs für kurze Zeit angehalten oder geparkt werden und dabei geladen werden sollen. Die Ladeeinrichtung bietet sich daher besonders für Busse an, weswegen das elektrisch betreibbare Fahrzeug insbesondere ein Bus zur Personenbeförderung ist. Ein elektrisch betreibbarer Bus, ausgerüstet mit einer erfindungsgemäßen Ladeeinrichtung, kann durch die Ladeeinrichtung zum Beispiel während der Fahrgastaufnahme oder bei Stopps an Ampeln oder dergleichen geladen werden.
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Zum Laden umfasst die Ladeverbindung einen Ladestecker und eine Ladebuchse, durch welche die elektrische Verbindung zwischen der Ladeeinheit und dem Fahrzeug hergestellt wird. Damit der Ladestecker nicht bei jedem Halt des Fahrzeugs manuell in die Ladebuchse eingesteckt werden muss, werden Ladestecker und Ladebuchse durch eine Ausrichtungsmechanik zueinander ausgerichtet und zusammengeführt, ohne dass dafür ein Fahrzeugführer oder zusätzliches Bedienpersonal für die Ladeeinrichtung erforderlich sind.
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Damit die Ausrichtungsmechanik den Ladestecker und die Ladebuchse ausrichten und verbinden kann, umfasst die Ladeeinrichtung zwei miteinander kompatible Teile. Zum einen ist auf dem Fahrzeug der mobile Teil der Ladeverbindung angeordnet, in dem entweder der Ladestecker oder die Ladebuchse angeordnet ist, und zum anderen ist ortsfest, beispielsweise an einer Bushaltestelle oder einer Ampel, ein stationärer Teil der Ladeeinrichtung angeordnet.
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Zum Laden des Fahrzeugs wird das Fahrzeug zusammen mit dem mobilen Teil der Ladeeinrichtung in der Nähe des stationären Teils der Ladeeinrichtung abgestellt, so dass zwischen mobilem Teil und stationären Teil der Ladeeinrichtung ein geringer Abstand von beispielsweise weniger als 3 m, 2 m, 1 m oder 0,5 m vorhanden ist. Durch die Ausrichtungsmechanik wird dieser Abstand dann bei stehendem Fahrzeug überwunden, in dem die Ausrichtungsmechanik den stationären und den mobilen Teil der Ladeeinrichtung zueinander ausrichtet und aufeinander zubewegt, so dass der Ladestecker und die Ladebuchse miteinander verbunden werden können. Für die Ausrichtung und die Verbindung von Ladebuchse und Ladestecker kann die Ausrichtungsmechanik verschiedene hydraulische oder elektrische Aktuatoren umfassen, die in der Lage sind, den stationären und/oder den mobilen Teil im Raum zu bewegen und auszurichten. Im Raum bewegen und ausrichten bedeutet, dass der stationäre und/oder der mobile Teil in alle drei Raumrichtungen bewegt und auch um alle drei Raumrichtungen gedreht werden können. Es kann auch vorgesehen sein, dass der mobilen und/oder der stationäre Teil der Ladeeinrichtung passiv durch den jeweils anderen Teil der Ladeeinrichtung bewegt und/oder ausgerichtet werden kann.
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Sind der stationäre Teil und der mobile Teil der Ladeeinrichtung zueinander korrekt ausgerichtet, werden Ladestecker und Ladebuchse so zusammengeführt, dass eine elektrische Verbindung zwischen Ladeeinrichtung und Fahrzeug hergestellt wird. Insbesondere ist der Ladestecker und/oder die Ladebuchse dazu ausfahrbar eingerichtet, so dass der Ladestecker durch das Ausfahren in die Ladebuchse eingesteckt werden kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Die in den Unteransprüchen einzeln aufgeführten Merkmale können in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander als auch mit den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterten Merkmale kombiniert werden und andere vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Ladeverbindung ist der Ausrichtmechanismus dazu eingerichtet, in senkrechter Richtung eine Höhe des Ladesteckers auf eine Höhe der Ladebuchse anzugleichen. Der mobile Teil der Ladeeinrichtung befindet sich nicht immer zwingend auf der gleichen Höhe relativ gesehen zum stationären Teil der Ladeverbindung, da das Fahrzeug beispielsweise durch eine hohe Beladung, unebene Fahrbahn, oder anderen Umständen unterschiedlich hoch sein kann. Auch unterschiedliche Fahrzeuge mit verschieden hoch angeordneten mobilen Teilen können mit dem stationären Teil verbunden werden, so dass sich auch daraus verschieden hoch angeordnete mobile Teile der Ladeeinrichtung ergeben, auf die die Höhe des stationären Teils angepasst werden muss. Diese Höhendifferenzen zwischen mobilem und stationärem Teil der Ladeeinrichtung und damit zwischen Ladestecker und Ladebuchse, können durch die Ausrichtmechanik weitestgehend ausgeglichen werden. Dabei wird der stationäre Teil der Ladeeinrichtung durch die Ausrichtmechanik ungefähr auf die Höhe des mobilen Teils der Ladeeinrichtung bewegt, wobei die Höhendifferenz auf unter 0,5 m, insbesondere auf unter 0,25 m gebracht wird. Die restliche Höhendifferenz kann dann durch andere Bewegungen und Ausrichtungen der Ausrichtmechanik ausgeglichen werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Ladeverbindung ist der stationäre Teil schwenkbar um eine senkrechte Drehachse und/oder eine waagerechte Drehachse gelagert, so dass der stationäre Teil in einer waagerechten Ebene und/oder einer senkrechten Ebene in Richtung des mobilen Teils ausrichtbar ist.
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Wird das Fahrzeug in Fahrtrichtung zu früh oder zu spät neben dem stationären Teil der Ladeeinrichtung zum Stehen gebracht, muss der stationäre Teil der Ladeeinrichtung um eine senkrechte Drehachse in Richtung des mobilen Teils der Ladeeinrichtung geschwenkt werden.
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Sofern eine geringe Höhendifferenz von beispielsweise unter 0,5 m oder unter 0,25 m ausgeglichen werden muss, kann es ebenfalls von Vorteil sein, wenn der stationäre Teil auch um eine waagerechte Drehachse geschwenkt werden kann.
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Gleiches gilt auch für den mobilen Teil der Ladeeinrichtungen, so dass in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Ladeverbindung der mobile Teil schwenkbar um eine senkrechte Drehachse und/oder eine waagerechte Drehachse auf dem elektrisch betreibbaren Fahrzeug gelagert ist, so dass der mobile Teil in einer waagerechten Ebene und/oder in einer senkrechten Ebene in Richtung des stationären Teils ausrichtbar ist.
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Erfindungsgemäß weist der stationäre Teil einen Fangtrichter zur Aufnahme des mobilen Teils auf. Werden der stationäre Teil und der mobile Teil der Ladeverbindung durch die Ausrichtmechanik aufeinander zu bewegt, trägt der Fangtrichter zur Ausrichtung der beiden Teile zueinander bei. Dabei können der mobile und der stationäre Teil beispielsweise durch den Fangtrichter jeweils zu einer Drehung um eine senkrechte und/oder eine waagerechte Achse bewegt werden. Durch die Ausrichtung mithilfe des Fangtrichters wird der Teil ohne Fangtrichter in Richtung des Grunds des Fangtrichters geführt und auf diese Weise ausgerichtet. Damit der stationäre und der mobile Teil durch den Fangtrichter zueinander ausgerichtet werden können, sind jeweils der stationäre und der mobile Teil um wenigstens eine Drehachse, vorzugsweise um zwei Drehachsen drehbar gelagert. Insbesondere wird die Drehung um mehrere Drehachsen durch ein Kugelgelenk erzielt.
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Sofern eine Ausrichtung des mobilen und des stationären Teils um eine senkrechte und eine waagerechte Achse gewünscht ist, kann der Fangtrichter als hohler Kegelstumpf ausgeführt sein. Wenn lediglich eine Ausrichtung um eine einzelne Drehachse erreicht werden soll, können statt einem Fangtrichter auch Fangflächen an dem stationären oder mobilen Teil angeordnet werden, die den jeweils anderen Teil entsprechend Führen.
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Erfindungsgemäß ist der Ausrichtmechanismus dazu eingerichtet, den Ladestecker mit der Ladebuchse fluchtend auszurichten. In der Regel wird der Ladestecker entlang einer Längsachse des Ladesteckers und entlang einer Längsachse der Ladebuchse in die Ladebuchse gesteckt. Dazu müssen die beiden Längsachsen und damit der Ladestecker zu der Ladebuchse fluchtend angeordnet sein. Vorzugsweise wird zur fluchtenden Ausrichtung sowohl der Ladestecker als auch die Ladebuchse durch den Ausrichtmechanismus ausgerichtet.
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Erfindungsgemäß weist der Ladestecker einen ersten Konus auf, der dazu eingerichtet ist, den Ladestecker bei einem Ausfahren in einen Eingangsbereich der Ladebuchse einzufädeln. Sind der Ladestecker und die Ladebuchse nicht ideal zueinander ausgerichtet, kann es von Vorteil sein, wenn der Ladestecker einen Konus aufweist, der ein Einfädeln des Ladesteckers in die Ladebuchse auch bei nicht idealer Ausrichtung ermöglicht. Dazu kann statt dem Konus auch eine Phase, eine Schräge, eine Rundung, oder eine geeignete Fläche am Ladestecker vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß weist der Ladestecker einen zweiten Konus auf, der derart eingerichtet ist, dass sich der Ladestecker und die Ladebuchse beim Ausfahren des Ladesteckers fluchtend zueinander ausrichten. Durch den zweiten Konus wird eine zweite Anlagestelle zwischen Ladestecker und Ladebuchse geschaffen, die es ermöglicht den Ladestecker und die Ladebuchse zueinander auszurichten, während der Ladestecker ausgefahren wird. Auch hier kann statt dem zweiten Konus eine Phase, eine Schräge, eine Rundung, oder eine geeignete Fläche am Ladestecker vorgesehen sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Ladeverbindung umfasst die Ladeverbindung wenigstens ein Ausgleichselement, so dass eine Relativbewegung zwischen der Ladeeinrichtung und dem Fahrzeug ausgeglichen werden kann, während der Ladestecker mit der Ladebuchse verbunden ist. Während das Fahrzeug mit der Ladeeinrichtung über die Ladeverbindung verbunden ist, kann es sein, dass sich das Fahrzeug zum Beispiel aufgrund einer Fahrgastaufnahme oder einer Beladung bewegt. Busse beispielsweise senken sich häufig zur Fahrgastaufnahme ab, um den Einstieg zu erleichtern. Daher ist es von Vorteil, wenn die Ladeverbindung solche Relativbewegungen zwischen Fahrzeug und Ladeeinrichtung mithilfe des Ausgleichselements ausgleichen kann. Die Ausgleichselemente können Teil der Ausrichtmechanik sein oder zusätzlich zur Ausrichtmechanik vorgesehen werden. So kann beispielsweise ein Längenausgleich in verschiedenen Raumrichtungen durch entsprechende Linearantriebe der Ausrichtmechanik ausgeglichen werden, oder Winkeländerungen durch Gelenke der Ausrichtmechanik.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Ladeverbindung umfasst die Ladeverbindung einen Notfall-Lösemechanismus, der den stationären Teil von dem mobilen Teil trennt, wenn eine maximale Relativbewegung oder eine maximale Kraft zwischen der Ladeeinrichtung und dem Fahrzeug überschritten wird. Es ist möglich, dass das Fahrzeug nicht in der gewünschten Position bleibt, oder das Fahrzeug aufgrund äußerer Einflüsse wie einem Unfall oder dergleichen zu stark bewegt wird. Wird dadurch die maximale Relativbewegung und/oder maximale Kraft überschritten, wird die Ladeverbindung gelöst.
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Damit weder der Ladestecker noch die Ladebuchse bei einer Überschreitung der maximalen Kraft bzw. der maximalen Relativbewegung beschädigt werden, kann die Verbindung des Ladesteckers zu der Ladebuchse in einem solchen Falle freigegeben werden. Dies kann entweder aktiv geschehen, indem die Verbindung zwischen Ladestecker und Ladebuchse aktiv getrennt wird, zum Beispiel durch einen Auswurfmechanismus, oder aber passiv vorgesehen werden, indem beispielsweise eine Rastverbindung vorgesehen wird, die bei einer geringen Belastung bereits auslöst und den Ladestecker freigibt. Auch eine Sollbruchstelle kann vorgesehen werden, damit der Ladestecker und die Ladebuchse in einem solchen Fall keine größeren Schäden davontragen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Ladeverbindung umfasst die Ladeverbindung einen Rückstellmechanismus, der den stationären Teil automatisch in eine Ruheposition bringt, wenn der stationäre Teil vom mobilen Teil getrennt ist. Es bleibt jedoch möglich die Ladeverbindung aus der Ruheposition auszulenken, um sie beispielsweise mit dem Fahrzeug zu verbinden.
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Der Rückstellmechanismus kann dabei Federanordnungen und/oder Antriebseinheiten umfassen, die die Ladeverbindung in die Ruheposition bewegen. Dabei kann der stationäre Teil der Ladeverbindung und/oder der mobile Teil der Ladeverbindung in die Ruheposition gebracht werden.
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Die Ladeverbindung wird immer dann in die Ruheposition gebracht, wenn die Ladeverbindung nicht mehr mit dem Fahrzeug verbunden ist. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn die Ladeverbindung aufgrund von Überschreiten einer maximalen Kraft oder eine maximalen Relativbewegung vom Fahrzeug getrennt wird. Auch beim Anfahren eines Fahrzeugs an den stationären Teil der Ladeverbindung ist es von Vorteil, wenn sich die Ladeverbindung zunächst in der Ruheposition befindet und so nicht störend in den Parkplatz oder die Bushaltestelle hineinragt.
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Eine Ruheposition kann beispielsweise eine Position sein, in der die Antriebe des Ausrichtmechanismus eingefahren sind und der stationäre Teil der Ladeverbindung nur noch wenig Raum einnimmt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Ladeverbindung umfasst die Ladeverbindung eine Aktivierungseinrichtung für die Ladeeinrichtung, die die Ladeeinrichtung aktiviert, wenn die Ladeverbindung korrekt verbunden ist, und die Ladeeinrichtung deaktiviert, wenn die Ladeverbindung nicht korrekt verbunden ist. Die Ladeverbindung ist korrekt mit dem Fahrzeug verbunden, wenn der Ladestecker korrekt in der Ladebuchse sitzt. Wird die Ladeverbindung getrennt, weil beispielsweise eine maximale Kraft oder eine maximale Relativbewegung überschritten wurde, deaktiviert die Ladeverbindung sofort die Ladeeinrichtung und unterbricht den Ladevorgang bzw. die Stromversorgung. Die Aktivierung der Ladeeinrichtung hat den Vorteil, dass der Ladevorgang automatisch gestartet wird, wenn der Ladestecker korrekt mit der Ladebuchse verbunden ist.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert. Es zeigt:
- 1 eine Ladeverbindung mit einem elektrisch betreibbaren Fahrzeug,
- 2a die Ladeverbindung aus 1 in einer Draufsicht in einem entkoppelten Zustand,
- 2b die Ladeverbindung aus 2 während des Ausfahrens des Fangtrichters,
- 2c die Ladeverbindung aus 2 mit ausgefahrenem Fangtrichter,
- 2d die Ladeverbindung aus 2 während des Ausfahrens des Ladesteckers,
- 2e die Ladeverbindung aus 2 mit zueinander fluchtend ausgerichteten Ladestecker und Ladebuchse.
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In den Figuren bezeichnen - soweit nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Komponenten mit gleicher Funktion.
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1 zeigt eine Ladeverbindung 20 mit einem elektrisch betreibbaren Fahrzeug 21. Das Fahrzeug 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Bus, der an einer Haltestelle zur Fahrgastaufnahme angehalten hat. Ein stationärer Teil 22 der Ladeverbindung 20 ist dabei ortsfest an der Haltestelle angeordnet, während ein mobiler Teil 23 der Ladeverbindung 20 auf dem Fahrzeug 21 angeordnet ist.
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Das Fahrzeug 21 ist in unmittelbarer Nähe des stationären Teils 22 geparkt, wobei das Fahrzeug 21 etwa 0,25 m in Fahrtrichtung 25 zu früh gehalten hat, so dass der mobile Teil 23 nicht fluchtend zum stationären Teil 22 positioniert ist. Darüber hinaus ist das Fahrzeug 21 so geparkt, dass der Abstand von dem mobilen Teil 23 zu dem stationären Teil 22 in Richtung quer zur Fahrtrichtung 25 etwa 0,5 m beträgt.
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Der stationäre Teil 22 ist mithilfe eines ersten Linearantriebs 24 als Bestandteil einer Ausrichtmechanik in der Höhe in senkrechter Richtung verstellbar. Wenn das Fahrzeug 21 gehalten hat, wird der stationäre Teil 22 in etwa auf die Höhe des mobilen Teils 23 der Ladeverbindung 20 gefahren. Der stationäre Teil 22 wird derart in der Höhe verfahren, bis eine Höhendifferenz zwischen dem stationären Teil 22 und dem mobilen Teil 23 unterhalb von 0,25 m liegt.
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Der so verbleibende Positionsunterschied von 0,25 cm in Fahrtrichtung, 0,5 m quer zur Fahrtrichtung und 0,25 m in senkrechter Richtung zwischen dem stationären Teil 22 und dem mobilen Teil 23 kann durch die Ausrichtmechanik ausgeglichen werden. Dazu umfasst der stationäre Teil 22 einen zweiten Linearantrieb 26 als Bestandteil der Ausrichtvorrichtung, welcher wiederum über ein erstes Kugelgelenk 27 mit dem ersten Linearantrieb 24 verbunden ist. Durch das erste Kugelgelenk 27 kann der zweite Linearantrieb 26 in jede Raumrichtung verschwenkt werden. An der dem ersten Kugelgelenk 27 abgewandten Seite des zweiten Linearantriebs 26 ist ein Fangtrichter 31 mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 m angeordnet.
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Im Inneren des zweiten Linearantriebs 26 ist ein Ladestecker 32 an einem dritten Linearantrieb 33 angeordnet, so dass der Ladestecker 32 mithilfe des dritten Linearantriebs 33 ausfahrbar ist.
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Der mobile Teil 23 umfasst zur Ausrichtbarkeit eines Auslegers 28, in dem eine Ladebuchse 29 angeordnet ist, ein zweites Kugelgelenk 30. Durch das zweite Kugelgelenk 30 kann der Ausleger 28 zusammen mit der Ladebuchse 29 in jede Raumrichtung verschwenkt werden.
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Die einzelnen Schritte, wie durch die Ausrichtmechanik die Ausrichtung und Zusammenführung von Ladestecker 32 und Ladebuchse 29 erfolgt, können den 2a bis 2e entnommen werden.
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2a zeigt die Ladeverbindung 20 aus 1 in einer Draufsicht in einem entkoppelten Zustand und mit den in 1 beschriebenen Abständen zwischen dem stationären Teil 22 und dem mobilen Teil 23. Der zweite Linearantrieb 26 mit dem Fangtrichter 31 befindet sich in einem eingefahrenen Zustand, ebenso wie der dritte Linearantrieb 33 mit dem Ladestecker 32.
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2b zeigt die Ladeverbindung 20 aus 2a, wobei der zweite Linearantrieb 26 ein Stück weit ausgefahren ist, so dass der Fangtrichter 31 mit dem Ausleger 28 des mobilen Teils 23 in Kontakt kommt. Durch den Kontakt wird eine Kraft vom Fangtrichter 31 auf den Ausleger 28 übertragen, der den Ausleger 28 um eine senkrechte Drehachse des zweiten Kugelgelenks 30 schwenkt, und so beginnt den mobilen Teil 23 in Richtung des stationären Teils 22 auszurichten.
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2c zeigt die Ladeverbindung 20 aus 2b mit weiter ausgefahrenem zweiten Linearantrieb 26 zusammen mit dem Fangtrichter 31. Der Ausleger 28 ist so um die senkrechte Drehachse geschwenkt, dass das dem zweiten Kugelgelenk 30 abgewandte Ende des Auslegers 28 in einem Grund 34 des Fangtrichters 31 positioniert ist. Im Grund 34 des Fangtrichters 31 befindet sich der Ladestecker 32.
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2d zeigt die Ladeverbindung 20 aus 2c, wobei der Ladestecker 32 mithilfe des dritten Linearantriebs 33 in den Ausleger 28 des mobilen Teils 23 eingefahren ist. Der Ladestecker 32 weist einen ersten Konus 35 auf, der mit einer Innenseite des Auslegers 28 in Kontakt ist. Der Ladestecker 32 weist zum weiteren Ausrichten des mobilen Teils 23 einen zweiten Konus 36 auf, der ebenfalls mit dem Ausleger 28 in Kontakt steht. Wird der Ladestecker 32 weiter ausgefahren, wird der Ausleger 28 aufgrund des Kontakts mit dem ersten Konus 35 und dem zweiten Konus 36 um eine senkrechte Drehachse des zweiten Kugelgelenks 30 gedreht. Aufgrund des Kontakts des Auslegers 28 mit dem ersten Konus 35 und dem zweiten Konus 36 wird auch der zweite Linearantrieb 26 zusammen mit dem darauf angeordneten dritten Linearantrieb 33 und dem Ladestecker 32 um eine senkrechte Drehachse des ersten Kugelgelenks 27 gedreht, so dass der Ladestecker 32 fluchtend zum Ausleger 28 und damit auch fluchtend zur Ladebuchse 29 ausgerichtet wird.
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2e zeigt die Ladeverbindung aus 2d, mit zueinander fluchtend ausgerichteten Ladestecker 32 und Ladebuchse 29, wobei der dritte Linearantrieb 33 so weit ausgefahren ist, dass der Ladestecker 32 in die Ladebuchse 29 eingesteckt ist und eine elektrische Verbindung zwischen Ladestecker 32 und Ladebuchse 29 hergestellt ist.
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Auf diese Weise wird der Positionsunterschied in Fahrtrichtung 25 von 0,25 m zwischen dem stationären Teil 22 und dem mobilen Teil 23 durch die Ausrichtmechanik ausgeglichen. Die Positionsdifferenz quer zur Fahrtrichtung 25 von 0,5 m wird durch das Ausfahren des zweiten Linearantriebs 26 von der Ausrichtmechanik ausgeglichen.
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Durch die Draufsicht der 2a bis 2e ist die Ausrichtung des Auslegers 28 und des zweiten Linearantriebs 26 um die waagerechten Drehachsen der Kugelgelenke 27 und 30 nicht zu erkennen. Der Ausleger 28 schwenkt beim Ausfahren des zweiten Linearantriebs 26 und des dritten Linearantriebs 33 analog zur oben beschriebenen senkrechten Drehachse auch um eine waagerechte Drehachse des zweiten Kugelgelenks 30 aufgrund des Kontakts mit dem Fangtrichter 31 bzw. dem ersten Konus 35 und dem zweiten Konus 36 des Ladesteckers 32. Der zweite Linearantrieb 26 schwenkt beim Ausfahren des zweiten Linearantriebs 26 und des dritten Linearantriebs 33 ebenfalls analog zur oben beschriebenen senkrechten Drehachse auch um eine waagerechte Drehachse des ersten Kugelgelenks 27 aufgrund des Kontakts mit dem Fangtrichter 31 bzw. dem ersten Konus 35 und dem zweiten Konus 36 des Ladesteckers 32. Auf diese Weise wird auch die Höhendifferenz in senkrechter Richtung von 0,25 m zwischen dem stationären Teil 22 und dem mobilen Teil 23 durch die Ausrichtmechanik ausgeglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 20
- Ladeverbindung
- 21
- Fahrzeug
- 22
- stationärer Teil
- 23
- mobiler Teil
- 24
- erster Linearantrieb
- 25
- Fahrtrichtung
- 26
- zweiter Linearantrieb
- 27
- erstes Kugelgelenk
- 28
- Ausleger
- 29
- Ladebuchse
- 30
- zweites Kugelgelenk
- 31
- Fangtrichter
- 32
- Ladestecker
- 33
- dritter Linearantrieb
- 34
- Grund des Fangtrichters
- 35
- erster Konus
- 36
- zweiter Konus
