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Die erfindungsgemäße Technologie betrifft eine Ladeschnittstelle für ein Fahrzeug nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die erfindungsgemäße Technologie ein Fahrzeug mit einer solchen Ladeschnittstelle.
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Aus der
EP 2 646 277 B1 ist eine Ladeschnittstelle für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, bekannt. Die Ladeschnittstelle ist zur Ladung einer Traktionsbatterie mit einer in einer Karosserieöffnung des Kraftfahrzeuges angeordneten Ladesteckdose und einer die Karosserieöffnung abdeckenden Verschlusseinrichtung ausgeführt. Die Verschlusseinrichtung wird durch einen Deckel gebildet, der im geschlossenen Zustand der Verschlusseinrichtung die Karosserie bündig abdeckt. Die Ladesteckdose ist in einer in das Fahrzeuginnere reichenden Aufnahmeeinrichtung angeordnet.
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Dabei ist die Ladesteckdose in axialer Richtung der Karosserieöffnung in Richtung der Karosserieoberfläche und in das Innere der Aufnahmeeinrichtung verschiebbar. Zudem bewirkt ein Öffnen der Verschlusseinrichtung ein Verschieben der Ladesteckdose in axialer Richtung der Karosserieöffnung aus dem Fahrzeuginneren in Richtung Karosserieoberfläche, wobei dann ein Stecken eines Ladesteckers erlaubt ist. Ein Verschließen der Verschlusseinrichtung bewirkt eine Bewegung der Ladesteckdose mit angeschlossenem Ladestecker in das Innere der Aufnahmeeinrichtung in eine geschützte Ladestellung. Dadurch ist die Ladesteckdose gegen äußere Einflüsse geschützt.
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Es ist eine bevorzugte Aufgabe der erfindungsgemäßen Technologie, zumindest einen Nachteil von einer vorbekannten Lösung zu verringern oder zu beheben oder eine alternative Lösung vorzuschlagen. Es ist insbesondere eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, eine Ladeschnittstelle für ein Fahrzeug, insbesondere für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug mit einer Ladedose sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Ladeschnittstelle zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich mindestens eines der folgenden Faktoren verbessert sind: Herstellungskosten, Komplexität der Herstellung, Montageaufwand, Bauraumausnutzung, Betriebssicherheit, Funktionalität, Nachhaltigkeit und Bauteilzuverlässigkeit.
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Die Aufgabe/n wird/werden gelöst mit einer Ladeschnittstelle und mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 12. Die abhängigen Patentansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
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Die erfindungsgemäße Ladeschnittstelle für ein Fahrzeug, insbesondere für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, ist mit einer Ladedose ausgeführt, die über einen linearen Stellantrieb zwischen einer Gebrauchsstellung und einer Nichtgebrauchsstellung verstellbar ist.
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Vorliegend wird unter einer sogenannten Gebrauchsstellung eine Anordnung der Ladedose verstanden, in der die Ladedose von einer Bedienperson auf ergonomisch einfache Art und Weise mit einem elektrischen Koppelelement wie z. B. einem Ladestecker an einem Ladekabel einer fahrzeugexternen Ladestation in Wirkverbindung bringbar ist, um von der externen Energiequelle elektrische Energie zu einer Traktionsbatterie des Fahrzeuges führen zu können oder um Energie von der Traktionsbatterie an eine fahrzeugexterne Einrichtung abführen zu können. In der sogenannten Nichtgebrauchsstellung ist die Ladedose gegenüber einer Außenseite der Fahrzeugkarosserie nach innen verschwenkt bzw. linear verstellt und gegenüber Umwelteinflüssen geschützt. Dies kann über eine Abdeckeinrichtung bzw. ein Deckelelement erfolgen, das in der Nichtgebrauchsstellung der Ladedose bündig mit der Außenseite der Fahrzeugkarosserie abschließt.
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Erfindungsgemäß umfasst der lineare Stellantrieb auf bauraum- und kostengünstige Art und Weise einen Zug- und/oder Schubmittelantrieb bzw. ist als solcher ausgebildet.
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Der Zug- und/oder Schubmittelantrieb kann dabei zumindest ein Zug- und/oder Schubmittel eines Spindelantriebs und/oder eines Zahnrad-Zahnstangen-Antriebs und/oder eines Riemenantriebs und/oder eines Steige-/Helixkabel-Antriebs umfassen.
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Bei einer vorteilhaften und konstruktiv einfachen Ausführung der erfindungsgemäßen Ladeschnittstelle ist der Zug- und/oder Schubmittelantrieb als ein Spindelantrieb mit einer Spindel und einer Mutter als Zug- und/oder Schubmittel ausgebildet, wobei die Mutter oder die Spindel des Spindelantriebs von einer Antriebseinheit rotatorisch antreibbar sind. Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Mutter gegenüber der axial festgelegten Spindel oder die Spindel gegenüber der axial festgelegten Mutter bei rotierender Mutter oder bei rotierender Spindel translatorisch verschoben wird.
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Die translatorisch verschiebbare Spindel oder die translatorisch verschiebbare Mutter kann mit der Ladedose verbunden sein, wobei die Ladedose gemeinsam mit der Mutter oder mit der Spindel gegenüber der Spindel oder der Mutter translatorisch verschiebbar ausgeführt sein kann.
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Die Mutter kann an ihrer Außenseite mit einem Zahnprofil ausgeführt sein und mit einem Zahnrad kämmen, das mit einer Ausgangswelle der Antriebseinheit in Wirkverbindung steht. Dann sind ein Antriebsdrehmoment und eine Antriebsdrehzahl der Antriebseinheit in gewünschtem Umfang wandelbar und die Ladedose ist zwischen ihrer Gebrauchsstellung und ihrer Nichtgebrauchsstellung mit einer gewünschten Stellgeschwindigkeit linear verfahrbar.
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Die Mutter oder die Spindel kann bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladeschnittstelle, die einen konstruktiv einfachen Aufbau und ein geringes Gesamtgewicht aufweist, über ein Umschlingungselement mit der Antriebseinheit in Wirkverbindung stehen. Dann ist die Antriebseinheit in einem zur Verfügung stehenden Bauraum des Fahrzeugs anordenbar, der von der Position der Spindel oder der Mutter weiter entfernt ist. Dies bietet die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Ladeschnittstelle mit geringem konstruktiven Aufwand in bestehende Fahrzeugsysteme zu integrieren.
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Bei einer weiteren bauraumgünstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladeschnittstelle kann die Spindel oder die Mutter direkt mit einer Ausgangswelle der Antriebseinheit verbunden sein.
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Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass mit der Spindel ein Zahnrad drehfest verbunden ist, das mit einem weiteren Zahnrad kämmt, das mit der Antriebseinheit in Wirkverbindung steht.
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Zwischen der Mutter und der Ladedose kann ein Axiallager vorgesehen sein, das auf der Spindel längsverschieblich angeordnet ist. Über das Axiallager kann auf einfache Art und Weise eine Entkopplung zwischen der Drehbewegung der Mutter und dem nichtrotierenden Bereich der Ladedose, an dem die Mutter des Spindelantriebs angreift, vorgesehen werden. Eine solche Drehentkopplung bietet den Vorteil, dass Reibungskräfte im Bereich des Axiallagers auf konstruktiv einfache Art und Weise reduziert werden und die Ladedose von der Antriebseinheit mit geringen Stellkräften verstellbar ist.
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Wenn die Ladedose entlang mehrerer Führungselemente in Längsrichtung verschiebbar geführt ist, kann ein Verkanten zwischen Führungsbereichen der Ladedose und den Führungselementen während der Stellbewegung der Ladedose zwischen der Gebrauchsstellung und der Nichtgebrauchsstellung bzw. zwischen der Nichtgebrauchsstellung und der Gebrauchsstellung mit geringem konstruktiven Aufwand vermieden werden, womit die Funktionsweise der Ladeschnittstelle gewährleistet wird.
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Die Antriebseinheit kann mit der Ladedose in Wirkverbindung stehen und gemeinsam mit der Ladedose und der Mutter oder gemeinsam mit der Spindel und der Ladedose, die durch den rotatorischen Antrieb der Antriebseinheit gegenüber der Spindel oder der Mutter linear verstellt werden, translatorisch verschiebbar ausgeführt sein. Dann ist die Ladeschnittstelle auf einfache Art und Weise als vormontierbares Modul ausführbar, das in einem Fertigungsschritt in ein Fahrzeug einsetzbar bzw. mit diesem verbindbar ist.
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Wenn die Ladedose mit einem HMI(Human-Machine-Interface)-Shield ausgeführt ist bzw. von einem solchen Panel-artigen Bedien-/Anzeigefeld an ihrer nach Fahrzeugaußen gerichteten Oberfläche umgeben ist, sind in der Gebrauchsstellung der Ladedose verschiedene Bedienelemente oder auch Anzeigen des HMI-Shield, wie eine Anzeige über einen Ladezustand der Traktionsbatterie eines elektrisch antreibbaren Fahrzeuges, auf einfache Art und Weise für eine Bedienperson zugänglich bzw. von dieser optisch erfassbar.
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Darüber hinaus wird ein Fahrzeug, insbesondere ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, mit einer Fahrzeugkarosserie und mit einer vorstehend näher beschriebenen Ladeschnittstelle vorgeschlagen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeuges ist die Öffnung der Fahrzeugkarosserie in der Nichtgebrauchsstellung der Ladedose durch ein verfahrbares Deckelelement verschlossen. Das Deckelelement kann in der Nichtgebrauchsstellung der Ladedose bündig mit der Außenseite der Fahrzeugkarosserie abschließen. Dann ist das Fahrzeug in der Nichtgebrauchsstellung der Ladedose einerseits durch einen hohen optischen Gesamteindruck und während eines Fahrbetriebes durch geringe Betriebsgeräusche gekennzeichnet, da dann im Übergangsbereich zwischen dem Deckelelement und der das Deckelelement umgebenden Fahrzeugkarosserie lediglich geringe Strömungsablösungen des Fahrtwindes auftreten, die unerwünschte Betriebsgeräusche verursachen.
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In der Gebrauchsstellung der Ladedose kann das Deckelelement innerhalb der Fahrzeugkarosserie aus dem Überdeckungsbereich der Öffnung verschwenkt angeordnet sein. Dann ist das Deckelelement im Vergleich zu bekannten Lösungen, welche in der Art bekannter Tankklappen in nach außen verschwenkten Positionen eine Öffnung der Fahrzeugkarosserie freigeben, im Fahrzeuginneren angeordnet und gegenüber Umwelteinflüssen geschützt.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen oder unmittelbar aus der Zeichnung hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt:
- 1 eine vereinfachte Seitenansicht eines Fahrzeuges mit einer Ladeschnittstelle in einer Öffnung einer Fahrzeugkarosserie und mit einem Deckelelement zum Verschließen und Freigeben der Öffnung; und
- 2 eine vereinfachte dreidimensionale Einzelansicht der Ladeschnittstelle der 1.
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Bezug nehmend auf 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einer Fahrzeugkarosserie 2 und mit einer elektrischen Energiespeichereinrichtung 4 dargestellt, welche wenigstens eine elektrische Antriebsmaschine 3 des Fahrzeugs 1 mit elektrischer Energie versorgt. Die Fahrzeugkarosserie 2 weist an einer ergonomisch gut zugänglichen Stelle eine Öffnung 6 auf, welche eine über eine elektrische Leitung mit der Energiespeichereinrichtung 4 verbundene Ladeschnittstelle 7 aufnimmt. Die Öffnung 6 stellt mithin eine Lademulde dar, durch die eine fahrzeugexterne elektrische Ladeeinrichtung mit der fahrzeugseitigen Ladeschnittstelle 7 in Wirkverbindung bringbar ist, um die elektrische Energiespeichereinrichtung 4 des Fahrzeugs 1 mit elektrischer Energie beladen zu können oder elektrische Energie von dieser abführen zu können.
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Die Öffnung 6 ist im Nichtladezustand mit einem Deckelelement 5 verschließbar, welches zum Laden in eine die Öffnung 6 freigebende Stellung vorliegend unterhalb einer Außenhaut 2A der Fahrzeugkarosserie 2 motorisch verfahrbar ist. Das Deckelelement 5 stellt hier eine sogenannte Ladeklappe dar, die im Wesentlichen als ein ebenes bzw. plattenartiges Element mit einem Träger ausgeführt ist.
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In 2 sind wesentliche Teile der elektrischen Ladeschnittstelle 7 schematisiert in einer dreidimensionalen Ansicht und in Alleinstellung gezeigt. Die Ladeschnittstelle 7 umfasst eine Ladedose 8, von der lediglich ein Halter 9, welcher die nicht gezeigten elektrischen Komponenten der Ladedose 8 zumindest an einer Seite gehäuseartig aufnimmt, dargestellt ist und die ansonsten in herkömmlicher Weise zur Herstellung einer Steckverbindung mit einem Ladekabel ausgebildet ist und über elektrische Kabel oder Busbars elektrisch mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung 4 verbunden ist.
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Die Ladedose 8 ist über einen linearen Stellantrieb 10 zwischen einer Gebrauchsstellung und einer Nichtgebrauchsstellung verstellbar. Dabei ist der Halter 9 in 2 in seiner Nichtgebrauchsstellung gezeigt, in der der Halter 9 im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung y von der Öffnung 6 in Richtung Fahrzeuginneres verstellt ist. Nicht näher in der Zeichnung dargestelltes Gehäuseteile der Ladedose 8 sind über vier Verschraubungen 22 am Halter 9 befestigbar und gemeinsam mit dem Halter 9 aus der Nichtgebrauchsstellung in die Gebrauchsstellung der Ladedose 8 oder aus der Gebrauchsstellung in die Nichtgebrauchsstellung überführbar.
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Der lineare Stellantrieb 10 umfasst vorliegend einen Zug- und/oder Schubmittelantrieb 11, der hier als ein Spindelantrieb 11 mit einer Spindel 13 und einer Mutter 12 als Zug- und Schubmittel ausgebildet ist.
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Die Spindel 13 ist vorliegend karosserieseitig festgelegt und weder in Längsrichtung verstellbar noch verdrehbar. Im Gegensatz dazu ist die Mutter 12 drehbar auf der Spindel 13 angeordnet und wird von einer Antriebseinheit 14, die vorliegend einen Elektromotor umfasst, rotatorisch angetrieben. Dabei ist zwischen einer Ausgangswelle 15 der Antriebseinheit 14 und der Mutter 12 ein Getriebe 16 vorgesehen. Das Getriebe 16 umfasst ein in der Zeichnung nicht näher dargestelltes erstes Zahnrad, das drehfest mit der Ausgangswelle 15 verbunden ist. Das Zahnrad der Ausgangswelle 15 kämmt mit einem ersten Stirnrad 17 des Getriebes 16, das auf einer am Halter 9 drehbar gelagerten Welle 18 drehfest angeordnet ist. Zusätzlich ist ein weiteres Zahnrad 19 drehfest auf der Welle 18 angeordnet, das mit einem zusätzlichen Zahnrad 20 des Getriebes 16 in Eingriff steht. Das zusätzliche Zahnrad 20 ist drehfest mit der Mutter 12 des Spindelantriebes 11 verbunden. Ein Zahnprofi 23 des zusätzlichen Zahnrades 20 ist an der Außenseite 12A der Mutter 12 ausgebildet.
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Wenn eine entsprechende Anforderung zum Überführen des Halters 9 aus seiner in 2 gezeigten Nichtgebrauchsstellung in seine Gebrauchsstellung ergeht, treibt die Antriebseinheit 14 die Mutter 12 über das Getriebe 16 rotatorisch an. Dies führt dazu, dass die Mutter 12 entlang der Spindel 13 translatorisch verschoben wird. Da die Mutter 12 einenends über ein Axiallager 24 an einem plattenartigen Abschnitt 9A des Halters 9 anliegt, wird der Halter 9 bei entsprechender Drehrichtung der Mutter 12 von der Mutter 12 in Fahrzeugquerrichtung y nach außen und in Richtung der Öffnung 6 verstellt. Die Verstellung des Halters 9 bewirkt auch einen Verstellung des Getriebes 16 und der Antriebseinheit 14.
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Zusätzlich wird das Deckelelement 5 aus der unter dem Bezugszeichen 5A dargestellten Schließstellung, in der das Deckelelement 5 die Öffnung 6 bündig mit der Außenseite 2A der Fahrzeugkarosserie 2 abschließend abdeckt, in die unter dem Bezugszeichen 5B dargestellte Offenstellung unterhalb der Fahrzeugkarosserie 2 verschwenkt, in der das Deckelelement 5 die Öffnung 6 vollständig freigibt. Dann kann die Ladedose 8 in ihre Gebrauchsstellung entgegen der Außenseite 2A der Fahrzeugkarosserie 2 überführt werden.
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Um ein Verkanten der Mutter 12 an der Spindel 13 zu vermeiden, ist der Halter 9 zusätzlich über drei hülsenartige Führungsbereiche 9B bis 9D an drei stangenartigen Führungselementen 21A bis 21C längsverschieblich geführt, die wie die Spindel 13 karosserieseitig festgelegt sind.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Fahrzeugkarosserie
- 2A
- Außenseite der Fahrzeugkarosserie
- 3
- Antriebseinrichtung
- 4
- elektrische Energiespeichereinrichtung
- 5
- Deckelelement
- 5A
- Schließstellung des Deckelelementes
- 5B
- Offenstellung des Deckelelementes
- 6
- Öffnung
- 7
- Ladeschnittstelle
- 8
- Ladedose
- 9
- Halter der Ladedose
- 9A
- plattenartiges Element des Halters
- 9B bis 9D
- hülsenartiger Führungsbereich des Halters 9
- 10
- linearer Stellantrieb
- 11
- Spindelantrieb
- 12
- Mutter
- 12A
- Außenseite der Mutter
- 13
- Spindel
- 14
- Antriebseinheit
- 15
- Ausgangswelle
- 16
- Getriebe
- 17
- erstes Stirnrad
- 18
- Welle
- 19
- weiteres Zahnrad
- 20
- zusätzliches Zahnrad
- 21A bis 21C
- stangenartiges Führungselement
- 22
- Verschraubung
- 23
- Zahnprofil
- 24
- Axiallager
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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