DE202017106747U1

DE202017106747U1 - Fahrzeugverbindungsvorrichtung

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Publication number: DE202017106747U1
Application number: DE202017106747.5U
Authority: DE
Original assignee: Ease Link GmbH
Current assignee: Ease Link GmbH
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2018-02-12
Anticipated expiration: 2027-11-08
Also published as: DE102016121355B4; US10604026B2; US20190263278A1; DE102016121355A1; WO2018086883A1; CN110290971A; CN110290971B; JP7157286B2; JP2020513714A

Abstract

Fahrzeugverbindungsvorrichtung als fahrzeugseitiges Teil eines Fahrzeugbatterieladesystem zur automatischen, konduktiven Verbindung mit einer stromquellenseitigen Bodenkontakteinheit (12), umfassend eine Fahrzeugkontakteinheit (16) mit einem Elektroden (34) tragenden Sockel (30) und einen Kontaktierungsaktuator (18), der einen am Fahrzeug (10) fixierbaren Basisabschnitt (26), einen Rückstellantrieb (58) für den Sockel (30) und wenigstens ein Zugelement (60) aufweist, wobei der Sockel (30) gegenüber dem Basisabschnitt (26) in einer Kontaktierungsrichtung (RK) zur Bodenkontakteinheit (12) hin bewegbar ist, wobei das Zugelement (60) einerseits mit dem Sockel (30) und andererseits mit dem Rückstellantrieb (58) verbunden ist und einen längenveränderlichen aktiven Bereich (92) aufweist, der zwischen dem Sockel (30) und dem Basisabschnitt (26) in Kontaktierungsrichtung (RK) verläuft, wobei der Abstand zwischen dem Sockel (30) und dem Basisabschnitt (26) von der Länge des aktiven Bereiches (92) abhängig ist, und wobei der Rückstellantrieb (58) derart eingerichtet ist, dass er die Länge des aktiven Bereiches (92) des Zugelementes (60) verändern und damit die Bewegung des Sockels (30) gegenüber dem Basisabschnitt (26) kontrollieren kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugverbindungsvorrichtung als fahrzeugseitiges Teil eines Fahrzeugbatterieladesystems zur automatischen, konduktiven Verbindung mit einer stromquellenseitigen Bodenkontakteinheit.
Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, wie Plug-in-Hybridfahrzeugen und reinen Elektrofahrzeugen müssen die Batterien der Fahrzeuge regelmäßig, am besten nach jeder Fahrt, aufgeladen werden. Hierzu wird das Fahrzeug mittels eines Fahrzeugverbindungssystems mit der Ladeinfrastruktur verbunden.
Bekannt sind beispielsweise Fahrzeugverbindungssysteme mit einer Kontakteinheit der Ladeinfrastruktur, die am Boden vorgesehen ist. Diese am Boden angeordnete Bodenkontakteinheit wird mittels einer verfahrbaren Fahrzeugkontakteinheit, die sich aus dem Unterboden des Fahrzeugs nach unten bewegen kann, physisch kontaktiert. Auf diese Weise wird eine elektrische Verbindung des Fahrzeugs mit der Ladeinfrastruktur ermöglicht.
Diese Fahrzeugverbindungssysteme benötigen physischen Kontakt zwischen den Elektroden der Fahrzeugkontakteinheit und den Kontaktflächen der Bodenkontakteinheit. Bei diesen Systemen treten Probleme dadurch auf, dass die Kontaktflächen der Bodenkontakteinheit und die Elektroden der Fahrzeugkontakteinheit verschmutzen oder die Fahrzeugkontakteinheit nicht korrekt auf der Bodenkontakteinheit aufliegt. Auch bildet sich mit der Zeit eine Oxidschicht auf den Elektroden oder Kontaktflächen, die den elektrischen Widerstand der Verbindung zwischen Elektroden und Kontaktflächen erhöht.
Außerdem ist es notwendig, dass die Fahrzeugkontakteinheit gleichmäßig und zum parallel zur Bodenkontakteinheit abgesenkt wird, um eine optimale Kontaktierung zu ermöglichen. Andernfalls wird die elektrische Verbindung zwischen Elektroden und Kontaktflächen beeinträchtigt und Leistungsverluste sind zu befürchten.
Zudem ist der Bauraum begrenzt, der einer Fahrzeugverbindungsvorrichtung am Unterboden des Fahrzeugs zur Verfügung steht.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeugverbindungsvorrichtung bereitzustellen, die einen geringen Platzbedarf hat und die eine elektrische Verbindung der fahrzeugseitigen Kontakteinheit mit einer am Boden angeordneten Kontakteinheit der Ladeinfrastruktur mit hoher Qualität und geringen Verlusten bereitstellen kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugverbindungsvorrichtung als fahrzeugseitiges Teil eines Fahrzeugbatterieladesystem zur automatischen, konduktiven Verbindung mit einer stromquellenseitigen Bodenkontakteinheit, umfassend eine Fahrzeugkontakteinheit mit einem Elektroden tragenden Sockel und einen Kontaktierungsaktuator, der einen am Fahrzeug fixierbaren Basisabschnitt, einen Rückstellantrieb für den Sockel und wenigstens ein Zugelement aufweist. Der Sockel ist gegenüber dem Basisabschnitt in einer Kontaktierungsrichtung zur Bodenkontakteinheit hin bewegbar. Das Zugelement ist einerseits mit dem Sockel und andererseits mit dem Rückstellantrieb verbunden und weist einen längenveränderlichen aktiven Bereich auf, der zwischen dem Sockel und dem Basisabschnitt in Kontaktierungsrichtung verläuft. Der Abstand zwischen dem Sockel und dem Basisabschnitt ist von der Länge des aktiven Bereiches abhängig, und der Rückstellantrieb ist derart eingerichtet, dass er die Länge des aktiven Bereiches des Zugelementes verändern und damit die Bewegung des Sockels gegenüber dem Basisabschnitt kontrollieren kann.
Der Rückstellantrieb und die Zugelemente bilden eine Führungsvorrichtung für die Fahrzeugkontakteinheit. Durch die Führungsvorrichtung ist es möglich, die Bewegung, insbesondere die Senkbewegung des Sockels präzise zu kontrollieren. Zum einen, um den Abstand zwischen dem Sockel und dem Basisabschnitt genau kontrollieren zu können, und zum anderen, damit der Sockel stets in einer horizontalen Position ist.
Die Kontaktierungsrichtung verläuft dabei vom Fahrzeug bzw. Basisabschnitt aus nach unten Richtung Bodenplatte. Der Sockel kann eine ausgefahrene Position, in der die Elektroden des Sockels die Bodenplatte berühren, und eine eingefahrene Position einnehmen, in der sich der Sockel möglichst nahe am Fahrzeug befindet, z.B. teilweise innerhalb des Basisabschnittes.
Vorzugsweise weist der Kontaktierungsaktuator eine Druckluftquelle und einen Mantel mit einem zum Druckraum werdenden Innenraum, insbesondere einen Faltenbalg auf, wobei sich der Mantel vom Basisabschnitt zum Sockel erstreckt und die Druckluftquelle derart eingerichtet ist, dass sie den Innenraum des Mantels zum Absenken der Fahrzeugkontakteinheit mit Druckluft beaufschlagen kann, sodass eine Kraft in Kontaktierungsrichtung auf den Sockel wirkt und eine Zugspannung auf das wenigstens eine Zugelement aufbringt.
Auf diese Weise wird eine flexible, jedoch ausreichend robuste und schützende Verbindung zwischen Basisabschnitt und Sockel realisiert.
Dabei können die Zugelemente im Innenraum verlaufen. Zum Beispiel sind drei Zugelemente vorgesehen, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind.
Vorzugsweise ist der Rückstellantrieb ein Wickelantrieb für das zumindest eine Zugelement, mit welchem dieses mehr oder weniger aufgewickelt wird, um die Länge seines aktiven Bereichs zu verändern. Dadurch kann auf einfache Weise der Abstand zwischen Sockel und Basisabschnitt eingestellt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung hat der Wickelantrieb ein feststehendes Funktionsteil und ein rotierendes Funktionsteil, die koaxial zueinander angeordnet sind, wobei eines der beiden Funktionsteile eine Spule bildet, auf die das wenigstens eine Zugelement aufgewickelt wird, wodurch der Wickelantrieb platzsparend in den Basisabschnitt integriert werden kann.
Beispielsweise läuft das erste Funktionsteil um das dazu innenliegende zweite, feststehende, die Spule bildende Funktionsteil und ist elektromotorisch antreibbar, um das zumindest eine Zugelement auf die Spule auf- und von ihr abzuwickeln. Die Funktionsteile können Hohlzylinder sein oder hohlzylinderförmige Abschnitte aufweisen.
Dadurch kann das Ab- und Aufwickeln des Zugelementes, d.h. das Absenken und Anheben des Sockels durch Drehung des ersten Funktionsteils gegenüber dem zweiten Funktionsteil erfolgen. Der Sockel ist daher auch gegenüber dem feststehenden Funktionsteil des Basisabschnitts drehbar gelagert.
In einer Ausführungsform der Erfindung bilden die Funktionsteile einen Teil des Basisabschnitts und weisen eine mechanische Verriegelung auf, die derart ausgebildet ist, dass sie den Sockel in seiner eingefahrenen Position in Kontaktierungsrichtung fixiert. Insbesondere weist die mechanische Verriegelung einen Zapfen und einen Aufnahmeschlitz auf, wobei der Zapfen in der eingefahrenen Position des Sockels in den Aufnahmeschlitz eingreift, und wobei der Zapfen am Sockel und der Aufnahmeschlitz am Basisabschnitt oder der Zapfen am Basisabschnitt und der Aufnahmeschlitz am Sockel ausgebildet ist. Auf diese Weise kann zuverlässig verhindert werden, dass der Sockel unbeabsichtigt abgelassen wird.
Um die mechanische Verrieglung möglichst einfach zu gestalten, kann der Basisabschnitt ein hohlzylinderförmiges Verriegelungselement aufweisen, das innerhalb des außenliegenden, hohlzylindrisch ausgebildeten Funktionsteils vorgesehen ist, und insbesondere an dessen Innenseite anliegt. Das Verriegelungselement kann einen Fortsatz aufweisen, der in der verriegelten Stellung den Aufnahmeschlitz in Kontaktierungsrichtung schließt, insbesondere wobei die Schließbewegung durch die Relativdrehung vom außenliegenden Funktionsteil zum Verriegelungselement erfolgt.
In einer Ausführungsvariante verbindet ein Kabelstrang den Basisabschnitt mit dem Sockel elektrisch, wobei der Kabelstrang, bezogen auf die zumindest teilweise ausgefahrene Position des Sockels und bezogen auf eine Mittelachse des Sockels, in einer ersten Uhrzeigerrichtung vom Basisabschnitt um die Mittelachse herum gewunden zum Sockel verläuft. Der Kabelstrang umfasst mehrere Kabel und besitzt eine Kabelstrangmittelachse, wobei die Kabel um die Kabelstrangmittelachse vom Basisabschnitt zum Sockel, bezogen auf die zumindest teilweise ausgefahrene Position des Sockels, in einer zur ersten Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten Uhrzeigerrichtung gewunden verlaufen. Der Sockel wird um die Mittelachse des Sockels, vom Basisabschnitt in Richtung zum Sockel gesehen, entgegen der ersten Uhrzeigerrichtung beim Absenken des Sockels gedreht. Durch den Kabelstrang lässt sich eine flexible elektrische Verbindung des Sockels realisieren, die in der eingefahrenen Position des Sockels platzsparend verstaut ist, betriebssicher ist und die keine nennenswerten Kräfte entgegen der Kontaktierungsrichtung bei Absenken des Sockels erzeugt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
1 schematisch ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugverbindungsvorrichtung,
2 eine stark vereinfachte und schematische Schnittansicht der Fahrzeugkontakteinheit der Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach 1,
die 3a und 3b stark vereinfachte schematische Schnittansichten der Fahrzeugverbindungsvorrichtung gemäß 1 im Längs- bzw. Querschnitt,
4 stark vereinfacht eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach 1 mit einem Schleifaktuator,
5 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrzeugverbindungsvorrichtung,
6 eine radiale Ansicht der Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach 5,
7 eine Schnittansicht der Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach 5,
die 8a bis 8c radiale Ansichten der Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach 5 in verschiedenen Positionen, und
die 9a bis 9c einen Kabelstrang der Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach 5 in verschiedenen Positionen, die etwa den in den 8c, 8b bzw. 8a dargestellten Positionen entsprechen.
In 1 ist ein Fahrzeug 10 dargestellt, beispielsweise ein batteriebetriebenes Fahrzeug oder ein Plug-in-Hybridfahrzeug, das auf oder über einer Bodenkontakteinheit 12 mit Kontaktflächen 13 einer elektrischen Ladeinfrastruktur (nicht gezeigt) abgestellt ist.
Die elektrische Ladeinfrastruktur dient dazu, die Batterien des Fahrzeugs 10 nach einer Fahrt wieder aufzuladen.
Am Unterboden des Fahrzeugs 10 ist eine Fahrzeugverbindungsvorrichtung 14 befestigt, die das Fahrzeug 10 mit der Ladeinfrastruktur, genauer gesagt die eine Fahrzeugkontakteinheit 16 mit der Bodenkontakteinheit 12 elektrisch verbinden kann.
Die Fahrzeugverbindungsvorrichtung 14 weist neben der Fahrzeugkontakteinheit 16 einen Kontaktierungsaktuator 18 und einen Schleifaktuator (4) auf.
Der Kontaktierungsaktuator 18 kann einen Mantel 21, wie einen Faltenbalg 22 mit einem Innenraum 24 und einem Basisabschnitt 26 sowie eine Druckluftquelle 27, wie einen Kompressor 28, umfassen. Im Innenraum 24 des Faltenbalgs 22 oder in einem Luftzuführkanal zum Faltenbalg 22 kann zudem eine Heizwendel 29 vorgesehen sein, die die Luft im Innenraum 24 des Faltenbalgs 22 aufheizt.
Die Druckluftquelle 27 steht mit dem Innenraum 24 in fluidischer Verbindung, sodass die Druckluftquelle 27 den Faltenbalg 22 aufblasen kann.
Ein fahrzeugseitiges erstes Ende des Faltenbalgs 22 ist mittels des Basisabschnitts 26 am Fahrzeug 10, insbesondere am Unterboden des Fahrzeugs, befestigt. An dem vom Fahrzeug 10 abgewandten zweiten Ende des Faltenbalgs 22 ist die Fahrzeugkontakteinheit 16 befestigt.
Die Fahrzeugkontakteinheit 16 ist in 2 dargestellt und weist einen Sockel 30, beispielsweise in Form einer Platte, insbesondere einer kreisförmigen Platte auf, die das zweite Ende des Faltenbalgs 22 verschließt. Die Platte ist insbesondere aus Kunststoff.
An der dem Fahrzeug 10 abgewandten Vorderseite des Sockels 30, also der der Bodenkontakteinheit 12 zugewandten Seite des Sockels 30, weist der Sockel 30 einen Kontaktierungsbereich 32 auf, in dem wenigstens zwei Elektroden 34 angeordnet sind.
Im Sockel 30 ist zudem ein Luftauslass 36 vorgesehen, der einerseits aus dem Innenraum 24 gespeist wird und andererseits im Kontaktierungsbereich 32 mündet. Der Luftauslass 36 kann auch als Luftdüse ausgeführt sein.
Beispielsweise mündet der Luftauslass 36 zwischen zwei Elektroden 34 und im Mittelpunkt des Sockels 30, also zentral und im Bereich der Mitte des Kontaktierungsbereiches 32. Dadurch ist der Luftauslass 36 in einen Bereich vor dem Kontaktierungsbereich 32, also in einen Bereich zwischen Sockel 30 und Bodenkontakteinheit 12 gerichtet.
Der Luftauslass 36 ist mittels eines steuerbaren Ventils 38, das als Drossel ausgebildet sein kann, mit dem Innenraum 24 verbunden, sodass Luft aus dem Innenraum 24 bei Bedarf aus dem Luftauslass 36 geblasen werden kann.
Zudem weist der Sockel 30 eine Dichtlippe 40 auf, die am Außenumfang des Sockels 30 vorgesehen ist und die den Sockel 30 und den Kontaktierungsbereich 32 geschlossen umläuft.
Mithilfe des Kontaktierungsaktuators 18 kann die Fahrzeugkontakteinheit 16 zur Bodenkontakteinheit 12 hin und von ihr weg bewegt werden. Die Bewegungsrichtung verläuft dabei senkrecht zur Bodenkontakteinheit 12 und senkrecht zum Kontaktierungsbereich 32 und wird im Folgenden Kontaktierungsrichtung R_K genannt.
Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die Fahrzeugkontakteinheit 16 durch den Kontaktierungsaktuator 18 nicht nur in Kontaktierungsrichtung R_K bewegt wird, sondern beim Absenken der Fahrzeugkontakteinheit 16 gleichzeitig eine Bewegungskomponente in eine andere Richtung hinzukommen kann. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Kontaktierungsaktuator 18 ein Schwenkarm ist.
In den 3a und 3b ist eine Führungsvorrichtung 56 des Kontaktierungsaktuators 18 dargestellt, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 nicht gezeigt ist. Andererseits wurde in 3 auf die Darstellung des Luftauslasses 36 und des Kompressors 28 verzichtet. Die Führungsvorrichtung 56 weist einen Rückstellantrieb 58 und Zugelemente 60 auf.
Der Rückstellantrieb 58 hat eine gegenüber dem Fahrzeug 10 drehbar gelagerte Spule 59, Zugelemente 60 und eine Spiralfeder 61.
Die Spiralfeder 61 ist mit ihrem einen Ende an der Spule 59 befestigt und mit ihrem anderen Ende am Fahrzeug 10 fixiert, sodass die Spiralfeder 61 die Spule 59 mit einem Drehmoment beaufschlagen kann.
Denkbar ist auch, dass anstelle oder zusätzlich zur Spiralfeder 61 ein elektromotorischer Antrieb 61', wie ein Elektromotor, zur Rotation der Spule 59 vorgesehen ist. In 3a ist ein solcher als Elektromotor ausgeführter elektromotorischer Antrieb 61' gestrichelt dargestellt.
Auf diese Weise wird ein Wickelantrieb bereitgestellt.
Die Zugelemente 60 können Bänder, Schnüre oder Seile sein und sind mit einem Ende ebenfalls an der Spule 59 befestigt, sodass die Zugelemente 60 bei einer Rotation der Spule 59 auf die Spule 59 aufgerollt werden.
Das andere Ende jedes der Zugelemente 60 ist an einem Verbindungspunkt 62 mit dem Sockel 30 verbunden.
In der gezeigten Ausführungsform sind, wie in 3b zu erkennen, drei Zugelemente 60 vorgesehen, die an jeweils einem Verbindungspunkt 62 mit dem Sockel 30 verbunden sind.
Die Verbindungspunkte 62 sind in einem gleichseitigen Dreieck angeordnet, dessen Mittelpunkt gleichzeitig der Mittelpunkt des Sockels 30 ist.
Die Zugelemente 60 laufen von den Verbindungspunkten 62 im Innenraum 24 des Faltenbalgs 22 senkrecht von Sockel 30 aus in Richtung des Basisabschnittes 26. Mittels Umlenkrollen 64, die im Innenraum 24 vorgesehen sein können, werden die Zugelemente 60 umgelenkt und dann zur Spule 59 hin geführt.
Die Länge der Zugelemente 60 ist dabei derart gewählt, dass die drei Verbindungspunkte 62 und damit der Sockel 30 stets horizontal ausgerichtet sind. Somit ist der Sockel 30 immer parallel zur Bodenkontakteinheit 12.
Zur Arretierung der Fahrzeugkontakteinheit 16 in ihrer eingefahrenen Position sind zudem in der Mitte des Sockels 30 im Innenraum 24 und auf der entgegengesetzten Seite am Basisabschnitt 26 ein erstes Arretierelement 66 und ein zweites Arretierelement 68 vorgesehen, die in der ersten gezeigten Ausführungsform als Rasthaken ausgeführt sind.
Dabei ist das zweite Arretierelement 68, also der Rasthaken am Basisabschnitt 26, schwenkbar gelagert und kann aus seiner senkrechten Position verschwenkt werden.
Befindet sich die Fahrzeugverbindungsvorrichtung 14 in ihrer eingefahrenen Position, d. h. dass die Fahrzeugkontakteinheit 16 nahe an den Basisabschnitt 26 herangezogen ist, ist der Faltenbalg 22 zusammengeschoben und die Arretierhaken, d. h. das erste Arretierelement 66 und das zweite Arretierelement 68, greifen ineinander ein.
Die Arretierelemente 66, 68 halten damit den Faltenbalg 22 in seiner zusammengeschobenen Position.
Wird nun das Fahrzeug 10 oberhalb einer Bodenkontakteinheit 12 abgestellt, soll das Fahrzeug geladen werden. Hierzu wird die Fahrzeugkontakteinheit 16 abgesenkt, also zur Bodenkontakteinheit 12 hin bewegt.
Zunächst wird das zweite Arretierelement 68 verschwenkt, sodass der Faltenbalg 22 freigegeben wird und aufgeblasen werden kann.
Dann wird die Druckluftquelle 27, hier also der Kompressor 28, aktiviert und führt dem Innenraum 24 des Faltenbalgs 22 Druckluft zu. Der Faltenbalg 22 wird durch die Druckluft aufgeblasen und gestreckt, wodurch die Fahrzeugkontakteinheit 16 zur Bodenkontakteinheit 12 in Kontaktierungsrichtung R_K bewegt wird.
Dabei werden die Zugelemente 60 von der Spule 59 gleichmäßig abgerollt, sodass die horizontale Ausrichtung des Sockels 30 der Fahrzeugkontakteinheit 16 auch während der Bewegung erhalten bleibt. Gleichzeitig wird die Spiralfeder 61 durch die Rotation der Spule 59 gespannt, sodass die Spiralfeder 61 die Spule 59 mit einem Drehmoment entgegen der Abrollrichtung der Zugelemente 60 beaufschlagt.
Auf diese Weise ist das Fahrzeug 10 mit der Ladeinfrastruktur elektrisch verbunden und kann geladen werden.
Beim Laden fließen durch die Elektroden 34 elektrischer Strom, der zur Erwärmung der Elektroden 34 und damit zu einer Erhöhung des elektrischen Widerstandes innerhalb der Elektroden 34 und zur thermischen Belastung der Elektroden 34 sowie der umliegenden Bauteile führt. Um die Elektroden 34 zu kühlen, kann während des gesamten Ladevorgangs das Ventil 38 des Luftauslasses 36 geöffnet sein, sodass ein stetiger Luftstrom die Elektroden 34 kühlt. Auf diese Weise werden Verluste beim Laden des Fahrzeugs 10 verringert und höhere Ladeleistungen realisiert.
Ist das Fahrzeug 10 vollständig geladen oder soll das Fahrzeug 10 bewegt werden, muss die Fahrzeugkontakteinheit 16 eingefahren werden.
Hierzu wird zunächst die Druckluft aus dem Innenraum 24 des Faltenbalgs 22 herausgelassen und die Druckluftquelle 27 wird deaktiviert, hier also der Kompressor 28 abgeschaltet. Der Druck aus dem Innenraum 24 kann entweder mittels des Luftauslasses 36 und/oder durch ein weiteres Ventil (nicht gezeigt) am Faltenbalg 22 ausgelassen werden.
Daraufhin wird der Rückstellantrieb 58 aktiviert. Hierzu wird die Sperre der Spule 59 oder der Spiralfelder 61 gelöst, sodass die Spiralfeder 61 die Spule 59 mit einem Drehmoment entgegen der Drehrichtung bei Abrollen beaufschlagt. Das Drehmoment führt zu einer Rotation der Spule 59, sodass auf die Zugelemente 60 eine Zugkraft wirkt, die die Zugelemente 60 zur Spule 59 hin zieht.
Sofern ein elektromotorischer Antrieb 61' der Spule 59 vorgesehen ist, kann die Spule 59 natürlich auch durch diesen angetrieben bzw. die Spiralfeder 61 durch diesen unterstützt werden.
Die Zugelemente 60 werden dadurch auf die Spule 59 aufgerollt, wodurch der Sockel 30 gleichmäßig nach oben von der Bodenkontakteinheit 12 wegbewegt und der Faltenbalg 22 zusammengeschoben wird. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das technische System der Druckluftquelle 27 zur Erzeugung des Überdrucks auch in einen Unterdruckmodus umgeschaltet werden, sodass es den Faltenbalg 22 entleert und sich dieser zusammenzieht.
Wenn der Faltenbalg 22 seine zusammengeschobene Position erreicht hat, rasten die beiden Arretierelemente 66, 68 ineinander ein und halten den Faltenbalg 22 in dieser Position.
Die Fahrzeugkontakteinheit 16 ist nun sicher am Unterboden des Fahrzeugs 10 verstaut und das Fahrzeug 10 kann gefahrlos bewegt werden.
In 4 ist eine Ausführungsform des Schleifaktuators 20 dargestellt.
In dieser Ausführungsform ist der Schleifaktuator 20 getrennt von der Fahrzeugkontakteinheit 16 ausgeführt und direkt an einem Teil des Fahrzeugs 10 oder am Basisabschnitt 26 angebracht. Der Schleifaktuator 20 ist einerseits mit dem Fahrzeug 10 und andererseits mit dem fahrzeugseitigen Ende des Kontaktierungsaktuators 18 verbunden.
Der Kontaktierungsaktuator 18 ist in dieser Ausführungsform also über den Schleifaktuator 20 mit dem Fahrzeug 10 verbunden.
Der Schleifaktuator 20 weist einen Elektromotor 70 und ein Zahnrad 72 auf. Die Ausgangswelle des Elektromotors 70 ist in Kontaktierungsrichtung R_K ausgerichtet und das Zahnrad 72 ist an der Ausgangswelle des Elektromotors 70 in horizontaler Richtung, d. h. in Schleifrichtung R_S angebracht.
Das Zahnrad 72 kämmt mit einer Verzahnung 74 am fahrzeugseitigen Ende des Faltenbalgs 22, sodass durch den Elektromotor 70 und das Zahnrad 72 der Faltenbalg 22 und damit die gesamte Fahrzeugkontakteinheit 16 rotiert werden kann. Hierzu ist der Faltenbalg 22 mittels eines Lagers 76 am Fahrzeug 10 oder am Basisabschnitt 26 befestigt.
Um die Kontaktflächen 13 der Bodenkontakteinheit 12 freizuschleifen, wird der Elektromotor 70 aktiviert, der daraufhin das Zahnrad 72 in Bewegung versetzt, wodurch der gesamte Faltenbalg 22 mit dem Sockel 30 und den daran angebrachten Elektroden 34 rotiert wird. Der Schleifaktuator 20 ist damit über den Faltenbalg 22 und den Sockel 30 mit den Elektroden 34 verbunden.
Die Drehrichtung des Elektromotors 70 wird zum Beispiel dabei schnell gewechselt, sodass die Rotation des Sockels 30 lediglich wenige Grad, beispielsweise weniger als 10° umfasst. So entsteht eine oszillierende Bewegung auf einem kleinen Kreissegment.
Denkbar ist selbstverständlich auch, dass der Elektromotor 70 in nur einer Drehrichtung betrieben wird, sodass die Bewegung der Elektroden 34 auf einem Kreis verläuft.
In dieser Ausführungsform sind, obwohl der Faltenbalg 22 zur Kraftübertragung der Bewegung des Schleifaktuators 20 dient, die durch den Schleifaktuator 20 und die durch den Kontaktierungsaktuator 18 erzeugten Bewegungen getrennt voneinander.
In den 5 bis 9 ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktierungsaktuators 18 beschrieben, wobei diese weitere Ausführungsform im Wesentlichen der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform entspricht. Im Folgenden wird daher lediglich auf die Unterschiede eingegangen, und gleiche und funktionsgleiche Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Außerdem sind in den Figuren zur besseren Übersicht nur diejenigen Bauteile dargestellt, die im Fokus stehen.
Selbstverständlich können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen zu den verschiedenen Aspekten beliebig miteinander kombiniert werden. Die Kombinationen von verschiedenen Merkmalen zu den beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft.
Der Kontaktierungsaktuator 18 der weiteren Ausführungsform kann auch gleichzeitig den Schleifaktuator 20 darstellen, wie im Folgenden deutlich wird, oder es ist noch ein separater Schleifaktuator 20 vorgesehen.
In den 5, 6 und 7 ist die Fahrzeugverbindungsvorrichtung 14 in verschiedenen Ansichten in einer Position dargestellt, in denen der Sockel 30 teilweise ausgefahren ist.
Der Basisabschnitt 26 ist, wie insbesondere in 7 zu sehen, mehrteilig ausgeführt und weist ein erstes, rotierendes Funktionsteil 78 und ein zweites, feststehendes Funktionsteil 80 auf.
Das zweite, feststehende Funktionsteil 80 ist gegenüber dem Fahrzeug 10 fixiert und wird größtenteils vom ersten, rotierenden Funktionsteil 78 umgeben.
Das rotierende Funktionsteil 78 und das feststehende Funktionsteil 80 sind koaxial ausgeführt, wobei sich das rotierende Funktionsteil 78 um das feststehende Funktionsteil 80 um die gemeinsame Mittelachse verdrehen kann.
Das rotierende Funktionsteil 78 ist größtenteils als Hohlzylinder ausgeführt, der eine Wand 82 aufweist.
Das dem Fahrzeug 10 abgewandte Ende des rotierenden Funktionsteils 78, das in der vorgesehenen Einbauposition unterhalb des Fahrzeugs 10 nach unten gerichtet ist, ist vollständig geöffnet. Im Bereich des dem Fahrzeug 10 zugewandten Endes, also dem oberen Ende, hat das rotierende Funktionsteil 78 einen Flanschabschnitt 84.
An dem Flanschabschnitt 84 ist das fahrzeugseitige Ende des Mantels 21 bzw. in dieser Ausführungsform des Faltenbalgs 22 befestigt. Der Mantel 21 bzw. Faltenbalg 22 ist in den 5, 6 und 7 lediglich angedeutet.
Das feststehende Funktionsteil 80 ist ebenfalls hohl ausgeführt und weist einen oberen Hohlzylinderabschnitt 86 und einen unteren Hohlzylinderabschnitt 88 auf.
Das vom Fahrzeug 10 abgewandte Ende des unteren Hohlzylinderabschnittes 88 fällt in etwa mit dem fahrzeugabgewandten Ende des rotierenden Funktionsteils 78 zusammen.
Außerdem kann der untere Hohlzylinderabschnitt 88 einen Außendurchmesser haben, der im Wesentlichen dem Inndurchmesser des rotierenden Funktionsteils 78 entspricht. Der untere Hohlzylinderabschnitt 88 kann somit an der Wand 82 innen anliegen.
Im Gegensatz dazu hat der obere Hohlzylinderabschnitt 86 einen verringerten Durchmesser, wodurch ein Abstand zwischen dem oberen Hohlzylinderabschnitt 86 und der Wand 82 des rotierenden Funktionsteils 78 entsteht. Im Bereich dieses Abschnittes weist die Wand 82 mehrere Führungslöcher 90 auf, die in den durch den Abstand erzeugten Hohlraum zwischen der Wand 82 und dem oberen Hohlzylinderabschnitt 86 münden.
Die Zugelemente 60 sind in dieser Ausführungsform am feststehenden Funktionsteil 80, genauer gesagt an der Außenseite des oberen Hohlzylinderabschnittes 86 befestigt, der gleichzeitig als Spule 59 fungiert.
Die Zugelemente 60 erstrecken sich durch die Führungslöcher 90 aus dem rotierenden Funktionsteil 78 heraus und verlaufen dann in Kontaktierungsrichtung R_K zum Sockel 30, an dem sie mit ihrem anderen Ende befestigt sind.
Der Sockel 30 kann hierzu an seinem vom Fahrzeug 10 abgewandten Ende einen Vorsprung 91 aufweisen, der einen Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des rotierenden Funktionsteils 78 ist.
Der Abschnitt der Zugelemente 60, der sich zwischen dem Sockel 30 und den Führungslöchern 90 befindet, verläuft somit in Kontaktrichtung R_K und bestimmt den Abstand zwischen dem Sockel 30 und dem Basisabschnitt 26. Dieser Abschnitt der Zugelemente 60 wird daher aktiver Bereich 92 genannt. Die Länge des aktiven Bereiches 92 jedes der Zugelemente 60 kann verändert werden, wodurch der Abstand zwischen Sockel 30 und Basisabschnitt 26 ebenfalls verändert wird.
Der Teil der Zugelemente 60, der nicht den aktiven Bereich 92 bildet, befindet sich im Hohlraum zwischen der Wand 82 des rotierenden Funktionsteils 78 und des als Spule 59 wirkenden oberen Hohlzylinderabschnittes 86 und ist zum größten Teil um den oberen Hohlzylinderabschnitt 86 aufgewickelt.
Zum Absenken des Sockels 30 wird der rotierende Funktionsteil 78 gegenüber dem feststehenden Funktionsteil 80 um die gemeinsame Mittelachse M der Funktionsteile 78, 80 verdreht. Dies kann beispielsweise durch einen Elektromotor 94 erfolgen, der in 7 lediglich angedeutet ist.
Bei der Rotation bewegen sich die Führungslöcher 90 in der Wand 82 entlang des als Spule 59 wirkenden oberen Hohlzylinderabschnittes 86, wodurch die Zugelemente 60 weiter von der Spule 59 abgewickelt werden. Durch das Gewicht des Sockels 30 und/oder durch gleichzeitiges Einbringen von Druckluft in den Innenraum 24 des Mantels 21 bzw. Faltenbalgs 22 wird der Sockel 30 vom Basisabschnitt 26 wegbewegt und die Zugelemente 60 gespannt, d. h. eine Zugkraft auf die Zugelemente 60 aufgebracht. Verschiedene Positionen des Sockels 30 sind in den 8a bis 8c dargestellt.
Im Ganzen verlängert sich dabei der aktive Bereich 92 der Zugelemente 60 und der Abstand zwischen dem Sockel 30 und dem Basisabschnitt 26 wird vergrößert. Auf diese Weise lässt sich der Abstand zwischen dem Sockel 30 und dem Basisabschnitt 26 sehr präzise kontrollieren.
Die Veränderung der Länge des aktiven Bereiches 92 erfolgt vorzugsweise gleichzeitig und im gleichen Maße, sodass der Sockel 30 nicht verkippt und z.B. parallel zur Bodenkontakteinheit 12 abgesenkt wird.
Beim Ablassen des Sockels 30 rotiert der Sockel 30 zusammen mit dem rotierenden Funktionsteil 78 gegenüber dem feststehenden Funktionsteil 80 in eine Drehrichtung D_S, insbesondere da das Drehmoment des rotierenden Funktionsteils 78 durch den Mantel 21 bzw. Faltenbalg 22 auf den Sockel 30 übertragen wird. Somit führt der Sockel 30 auch eine Bewegung in Schleifrichtung R_S aus, die, wenn die Elektroden 34 des Sockels 30 an der Bodenkontakteinheit 12 anliegen, dazu führt, dass eine Schleifbewegung ausgeführt wird.
Somit dient der Kontaktierungsaktuator 18 gleichzeitig als Schleifaktuator 20.
Zum Einholen des Sockels 30 wird die Rotationsrichtung des rotierenden Funktionsteils 78 gegenüber dem feststehenden Funktionsteil 80 umgekehrt, wodurch die Zugelemente 60 auf die Spule 59 mittels des rotierenden Funktionsteils 78 aufgewickelt werden. Dadurch wird der aktive Bereich 92 der Zugelemente 60 verkleinert und die Zugelemente 60 bringen eine Zugkraft entgegen der Kontaktierungsrichtung R_K auf den Sockel 30 auf. Der Sockel 30 bewegt sich dadurch zum Basisabschnitt 26 hin.
Der Sockel 30 kann so weit eingeholt werden, dass seine eingefahren Position innerhalb des Basisabschnittes 26 liegt.
Hierzu ist der Sockel 30 zumindest teilweise mit einer Außenkontur versehen, die der Innenkontur des unteren Hohlzylinderabschnitts 88 des feststehenden Funktionsteils 80 entspricht, wodurch zumindest dieser Teil des Sockels 30 vollständig im unteren Hohlzylinderabschnitt 88 aufgenommen werden kann, wie beispielsweise in 8c zu sehen ist.
Das erste Funktionsteil 78 und das zweite Funktionsteil 80 bilden somit zusammen mit dem Elektromotor 94 den Rückstellantrieb 58, der als Wickelantrieb ausgebildet ist und der insbesondere alle Zugelemente 60 gleichzeitig betätigt.
Damit die Zugelemente 60 in der eingefahrenen Position des Sockels 30 nicht permanent belastet werden und um zu verhindern, dass der Sockel 30 während der Fahrt des Fahrzeugs 10 durch eine Fehlfunktion abgelassen wird, weist der Basisabschnitt 26 eine mechanische Verriegelung 96 auf.
Die mechanische Verriegelung 96 hat in der gezeigten Ausführungsform drei Zapfen 98, die an der Außenkontur des Sockels 30 befestigt sind und die radial nach außen abstehen.
Außerdem hat die mechanische Verriegelung 96 einen Aufnahmeschlitz 100, der in der Wand 82 des rotierenden Funktionsteils 78 ausgebildet ist und einen Verriegelungsschlitz 102, der im unteren Hohlzylinderabschnitt 88 des feststehenden Funktionsteils 80 ausgebildet ist.
Sowohl der Aufnahmeschlitz 100 als auch der Verriegelungsschlitz 102 gehen von dem vom Fahrzeug 10 abgewandten Ende des Basisabschnittes 26 aus und verlaufen entgegen der Kontaktrichtung R_K.
Der Aufnahmeschlitz 100 erstreckt sich also von dem fahrzeugabgewandten Ende 10 der Wand 82 und der Verriegelungsschlitz 102 erstreckt sich von dem vom Fahrzeug 10 abgewandten Ende des unteren Hohlzylinderabschnittes 88.
Sowohl der Aufnahmeschlitz 100 als auch der Verriegelungsschlitz 102 verlaufen zumindest zum Teil entgegen der Kontaktierungsrichtung R_K und ihr Verlauf hat jeweils eine weitere Komponente in Umfangsrichtung U, d. h. quer zur Kontaktierungsrichtung R_K.
Der Aufnahmeschlitz 100 und der Verriegelungsschlitz 102 laufen jedoch in Umfangsrichtung U entgegengesetzt, d.h. sie haben gegenläufige Steigungen, wie besonders gut in 8b zu erkennen ist, in der sich der Aufnahmeschlitz nach links und der Verriegelungsschlitz 102 nach rechts neigt.
Der Verriegelungsschlitz 102 geht somit in einer Radialansicht auf den unteren Hohlzylinderabschnitt 88 von dem vom Fahrzeug 10 abgewandten Ende des Basisabschnittes 26 aus und erstreckt sich zunächst schräg entgegen der Kontaktierungsrichtung R_K. Anschließend läuft er ein Stück weit vollständig in Umfangsrichtung U. Dadurch hat der untere Hohlzylinderabschnitt 88 einen Fortsatz 104, der sich zwischen dem Ende des Verriegelungsschlitzes 102 und dem fahrzeugabgewandten Ende des unteren Hohlzylinderabschnittes 88 erstreckt und der das Ende des Verriegelungsschlitzes 102 in Kontaktierungsrichtung R_K begrenzt.
In den 8a bis 8c kann auch die Funktionsweise der mechanischen Verriegelung 96 erkannt werden. Gezeigt sind drei Radialansichten auf den Basisabschnitt 26 und den Sockel 30 in verschiedenen Positionen des Sockels 30, wobei die Ansicht immer auf einen der Zapfen 98 zentriert ist. Somit sieht es in den 8a bis 8c so aus, als würde sich der feststehende Funktionsteil 80 drehen, was jedoch nicht der Fall ist, da der rotierende Funktionsteil 78 und der Sockel 30 sich gegenüber dem feststehenden Funktionsteil 80 drehen.
In der in 8a gezeigten Stellung besteht noch ein Abstand zwischen dem Sockel 30 und dem Basisabschnitt 26 und auch der Verriegelungsschlitz 102 ist vom Aufnahmeschlitz 100 in Umfangsrichtung U beabstandet.
Wird der Sockel 30 nun weiter herangezogen, d. h. das rotierende Funktionsteil 78 und der Sockel 30 verdreht (in der in 8 gezeigten Darstellung nach rechts), wird der Abstand in axialer Richtung, d. h. in Kontaktierungsrichtung R_K zwischen Sockel 30 und Basisabschnitt 26 verringert und auch der Aufnahmeschlitz 100 nähert sich dem Verriegelungsschlitz 102 an.
In der in 8b gezeigten Stellung befindet sich der Zapfen 98 des Sockels 30 am dem vom Fahrzeug 10 abgewandten Ende des Basisabschnittes 26. In dieser Position fallen die axialen Öffnungen des Verriegelungsschlitzes 102 und des Aufnahmeschlitzes 100 an dem vom Fahrzeug 10 abgewandten Ende des Basisabschnittes 26 zusammen, sodass der Zapfen 98 in die Schlitze 100, 102 eingeführt werden kann.
Wird der rotierende Funktionsteil 78 weiter gegenüber dem feststehenden Funktionsteil 80 verdreht, so wird der Sockel 30 weiter in axialer Richtung entgegen der Kontaktierungsrichtung R_K angehoben und greift tiefer in den Aufnahmeschlitz 100 und den Verriegelungsschlitz 102 ein, bis sich schließlich der Fortsatz 104 unterhalb des Zapfens 98, d. h. auf der vom Fahrzeug 10 abgewandten Seite 10 des Zapfens 98, hineinschiebt und den Aufnahmeschlitz 100 somit verschließt.
Die Schließbewegung erfolgt also durch die Relativdrehung vom außenliegenden rotierenden Funktionsteil 78 gegenüber dem innenliegenden, feststehenden Funktionsteil 80.
In dieser Position kann der Zapfen 98 und damit der gesamte Sockel 30 nicht mehr in Kontaktierungsrichtung R_K bewegt werden und ist dadurch gesichert.
Der Fortsatz 104 führt somit zur Verriegelung, weswegen der untere Hohlzylinderabschnitt 88 auch als Verriegelungselement 106 angesehen werden kann.
Zur elektrischen Verbindung des Sockels 30 bzw. der Elektroden 34 mit dem Fahrzeug 10 ist ein Kabelstrang 108 vorgesehen, der sich vom Sockel 30 aus in den Basisabschnitt 26 erstreckt, wie in den 6 und 7 dargestellt ist. Der Kabelstrang 108 ist zum Beispiel an nicht dargestellten Teilen des Basisabschnittes 26 befestigt.
Der Kabelstrang 108 weist ein zentrales Kabel 110, das beispielsweise als Kabel zur Datenübertragung ausgebildet ist, und weitere Kabel 112 auf. In der gezeigten Ausführungsform sind sieben weitere Kabel 112 vorgesehen.
Das zentrale Kabel 110 bildet die bzw. verläuft entlang der Kabelstrangmittelachse, die unter Umständen als neutrale Faser des Kabelstrangs 108 angesehen werden kann.
Um das zentrale Kabel 110 herum sind weitere Kabel 112 angeordnet, die beispielsweise jeweils eine der Elektroden 34 des Sockels 30 kontaktieren. Die weiteren Kabel 112 verlaufen um das zentrale Kabel 110, d. h. um die Kabelstrangmittelachse herum, sie sind also spiralförmig verdrillt.
Von dem dem Basisabschnitt 26 zugeordneten Ende des Kabelstrangs 108 aus verlaufen die weiteren Kabel 112 in einer Uhrzeigerrichtung D_K entgegen dem Uhrzeigersinn um die Kabelstrangmittelachse.
In anderen Worten verlaufen die Kabel 112 vom Basisabschnitt 26 ausgehend zum Sockel 30 in einer linksdrehenden Spirale um das zentrale Kabel 110 herum.
Dies ist in den 9a bis 9c zu erkennen, in denen der Kabelstrang 108 in drei verschiedenen Positionen des Sockels 30 dargestellt ist. Aus Gründen der Übersicht sind der Basisabschnitt 26 und der Sockel 30 lediglich angedeutet.
In der in 9a gezeigten Situation (die der Situation der 8c entspricht) ist der Sockel 30 in seiner eingefahrenen Position und der Kabelstrang 108 befindet sich vollständig innerhalb des Basisabschnittes 26.
Hierzu ist der Kabelstrang 108 um die Mittelachse des Sockels 30 herum gelegt, die gleichzeitig die Mittelachse M der Funktionsteile 78, 80 des Basisabschnittes 26 ist.
Wiederum vom Basisabschnitt 26 zum Sockel 30 hin betrachtet verläuft der Kabelstrang 108 in einer ersten Uhrzeigerrichtung D₁, im gezeigten Ausführungsbeispiel im Uhrzeigersinn um die Mittelachse M herum.
Im Vergleich mit der Uhrzeigerrichtung D_K der Kabel 112 verläuft die erste Uhrzeigerrichtung D₁ (im Uhrzeigersinn) somit entgegen der Uhrzeigerrichtung D_K der Kabel 112 (entgegen dem Uhrzeigersinn).
Wird, wie in den 9b und 9c zu sehen, der Sockel 30 nun vom Basisabschnitt 26 entfernt, so wird der Kabelstrang 108 gestreckt. Dabei wird gleichzeitig das fahrzeugabgewandte Ende des Kabelstrangs 108 gegenüber dem fahrzeugseitigen Ende des Kabelstrangs 108 verdreht, da das fahrzeugseitige Ende des Kabelstrangs 108 am Basisabschnitt 26 befestigt und das fahrzeugabgewandte Ende des Kabelstrangs 108 am Sockel 30 befestigt ist. Dadurch wird das fahrzeugabgewandte Ende des Kabelstrangs 108 zusammen mit dem Sockel 30 beim Ablassen des Sockels 30 gegenüber dem Basisabschnitt 26 in Drehrichtung D_S verdreht.
Die Drehrichtung D_S bzw. Uhrzeigerrichtung dieser Drehung erfolgt, ebenfalls vom Basisabschnitt 26 zum Sockel 30 gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn und somit entgegen der ersten Uhrzeigerrichtung D₁.
Auf diese Weise wird der Kabelstrang 108 beim Strecken, d. h. beim Absenken des Sockels 30, trotz der Drehung des Sockels 30 nicht abgedrillt, sondern behält seine Struktur.
Gleichzeitig werden Zugkräfte entgegen der Kontaktierungsrichtung R_K vermieden, die entstehen würden, wenn das fahrzeugabgewandte Ende des Kabelstrangs 108 einfach nur nach unten in Kontaktierungsrichtung R_K gezogen oder gedrückt würde.

Claims

Fahrzeugverbindungsvorrichtung als fahrzeugseitiges Teil eines Fahrzeugbatterieladesystem zur automatischen, konduktiven Verbindung mit einer stromquellenseitigen Bodenkontakteinheit (12), umfassend eine Fahrzeugkontakteinheit (16) mit einem Elektroden (34) tragenden Sockel (30) und einen Kontaktierungsaktuator (18), der einen am Fahrzeug (10) fixierbaren Basisabschnitt (26), einen Rückstellantrieb (58) für den Sockel (30) und wenigstens ein Zugelement (60) aufweist, wobei der Sockel (30) gegenüber dem Basisabschnitt (26) in einer Kontaktierungsrichtung (R_K) zur Bodenkontakteinheit (12) hin bewegbar ist, wobei das Zugelement (60) einerseits mit dem Sockel (30) und andererseits mit dem Rückstellantrieb (58) verbunden ist und einen längenveränderlichen aktiven Bereich (92) aufweist, der zwischen dem Sockel (30) und dem Basisabschnitt (26) in Kontaktierungsrichtung (R_K) verläuft, wobei der Abstand zwischen dem Sockel (30) und dem Basisabschnitt (26) von der Länge des aktiven Bereiches (92) abhängig ist, und wobei der Rückstellantrieb (58) derart eingerichtet ist, dass er die Länge des aktiven Bereiches (92) des Zugelementes (60) verändern und damit die Bewegung des Sockels (30) gegenüber dem Basisabschnitt (26) kontrollieren kann.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsaktuator (18) eine Druckluftquelle (27) und einen Mantel (21) mit einem Innenraum (24), insbesondere einen Faltenbalg (22) aufweist, wobei sich der Mantel (21) vom Basisabschnitt (26) zum Sockel (30) erstreckt und die Druckluftquelle (27) derart eingerichtet ist, dass sie den Innenraum (24) des Mantels (21) zum Absenken der Fahrzeugkontakteinheit (16) mit Druckluft beaufschlagen kann, sodass eine Kraft in Kontaktierungsrichtung (R_K) auf den Sockel (30) wirkt und eine Zugspannung auf das wenigstens eine Zugelement (60) aufbringt.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zugelement (60) flexibel ausgebildet ist, insbesondere als Draht, Band, Schnur, Seil oder Stahlseil.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Zugelementes (60), der nicht den aktiven Bereich (92) bildet, zumindest teilweise aufgewickelt ist.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellantrieb (58) ein Wickelantrieb für das zumindest eine Zugelement (60) ist, mit welchem dieses mehr oder weniger aufgewickelt wird, um die Länge seines aktiven Bereichs (92) zu verändern.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zugelemente (60) den Sockel (30) mit dem Basisabschnitt (26) mechanisch koppeln und deren Abstand definieren, wobei der Wickelantrieb ein gemeinsamer Antrieb für alle Zugelemente (60) bildet und diese auf eine gemeinsame Spule (59) aufwickelt und von dieser abwickelt.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelantrieb ein feststehendes Funktionsteil (80) und ein rotierendes Funktionsteil (78) hat, die koaxial zueinander angeordnet sind, wobei eines der beiden Funktionsteile (80) eine Spule (59) bildet, auf die das wenigstens eine Zugelement (60) aufgewickelt wird.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes der beiden Funktionsteile (78) ein Führungsloch (90) zum Durchtritt des Zugelements (60) aufweist, insbesondere wobei das erste Funktionsteil das rotierende Funktionsteil (78) ist.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Funktionsteil (78) das dazu innenliegende zweite, feststehende, die Spule (59) bildende Funktionsteil (80) umläuft und elektromotorisch antreibbar ist, um das zumindest eine Zugelement (60) auf die Spule (59) auf- und von ihr abzuwickeln.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (21) einerseits am außenliegenden der beiden Funktionsteile (78), insbesondere an einem daran vorgesehenen Flanschabschnitt (84), und andererseits am Sockel (30) angebracht ist.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsteile (78, 80) einen Teil des Basisabschnitts (26) bilden und eine mechanische Verriegelung (96) aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass sie den Sockel (30) in seiner eingefahrenen Position in Kontaktierungsrichtung (R_K) fixiert, insbesondere wobei die mechanische Verriegelung (96) einen Zapfen (98) und einen Aufnahmeschlitz (100) aufweist, wobei der Zapfen (98) in der eingefahrenen Position des Sockels (30) in den Aufnahmeschlitz (100) eingreift, und wobei der Zapfen (98) am Sockel (30) und der Aufnahmeschlitz (100) am Basisabschnitt (26) oder der Zapfen am Basisabschnitt und der Aufnahmeschlitz am Sockel ausgebildet ist.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (30) zumindest teilweise eine Außenkontur hat, die an die Kontur des Basisabschnittes (26) angepasst ist, insbesondere wobei die Innenkontur des Basisabschnittes (26) im Wesentlichen der Außenkontur des Sockels (30) entspricht, um den Sockel (30) zumindest teilweise aufzunehmen.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenkontur wenigstens ein Zapfen (98) vorgesehen ist, wobei in der Wand (82) zumindest eines der Funktionsteile (78) wenigstens ein Aufnahmeschlitz (100) vorgesehen ist, der sich von dem vom Fahrzeug (10) abgewandten Ende des Funktionsteils (78) aus entgegen der Kontaktierungsrichtung (R_K) erstreckt, und wobei sich der Zapfen (98) in der eingefahrenen Position des Sockels (30) vollständig im Aufnahmeschlitz (100) des Funktionsteils (78) befindet und der Aufnahmeschlitz (100) durch ein Verrieglungselement (106) des Basisabschnittes (26) versperrt ist.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (26) ein hohlzylinderförmiges Verriegelungselement (106) aufweist, das innerhalb des außenliegenden, hohlzylindrisch ausgebildeten Funktionsteils (78) vorgesehen ist, und insbesondere an dessen Innenseite anliegt, wobei das Verriegelungselement (106) einen Fortsatz (104) aufweist, der in der verriegelten Stellung den Aufnahmeschlitz (100) in Kontaktierungsrichtung (R_K) schließt, insbesondere wobei die Schließbewegung durch die Relativdrehung vom außenliegenden Funktionsteil (78) zum Verriegelungselement (106) erfolgt.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (106) Teil des feststehenden Funktionsteils (80) ist.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (106) einen Verriegelungsschlitz (102) hat, der in Umfangsrichtung (U) von der Stelle ausgeht, die mit dem Aufnahmeschlitz (100) des rotierenden Funktionsteils (78) zusammenfällt, wenn sich der Zapfen (98) des Sockels (30) am fahrzeugabgewandten Ende des rotierenden Funktionsteils (78) und des feststehenden Funktionsteils (80) befindet, insbesondere wobei der Verriegelungsschlitz (102) eine gegenläufige Steigung verglichen zum Aufnahmeschlitz (100) hat.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsaktuator (18) einen Elektromotor (94) aufweist, der dazu eingerichtet ist, das rotierende Funktionsteil (78) gegenüber dem feststehenden Funktionsteil (80) zu verdrehen.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kabelstrang (108) den Basisabschnitt (26) mit dem Sockel (30) elektrisch verbindet, wobei der Kabelstrang (108), bezogen auf die zumindest teilweise ausgefahrene Position des Sockels (30) und bezogen auf eine Mittelachse des Sockels (30), in einer ersten Uhrzeigerrichtung (D₁) vom Basisabschnitt (26) um die Mittelachse herum gewunden zum Sockel (30) verläuft, dass der Kabelstrang (108) mehrere Kabel (112) umfasst und eine Kabelstrangmittelachse besitzt, wobei die Kabel (112) um die Kabelstrangmittelachse vom Basisabschnitt (26) zum Sockel (30), bezogen auf die zumindest teilweise ausgefahrene Position des Sockels (30), in einer zur ersten Uhrzeigerrichtung (D₁) entgegengesetzten Uhrzeigerrichtung (D_K) gewunden verlaufen, und dass der Sockel (30) um die Mittelachse des Sockels (30), vom Basisabschnitt (26) in Richtung zum Sockel (30) gesehen, entgegen der ersten Uhrzeigerrichtung (D₁) beim Absenken des Sockels (30) gedreht wird.
Fahrzeugverbindungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelstrang (108) ein zentrales Kabel (110) entlang der Kabelstrangmittelachse aufweist, das insbesondere ein Datenkabel ist, wobei die weiteren Kabel (112), die insbesondere Stromkabel sind, um das zentrale Kabel (110) gewunden verlaufen.