Vorrichtung zum konduktiven Laden mit verbesserten Kontakten Conductive charging device with improved contacts
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum konduktiven Laden, insbesondere von Elektrofahrzeugen an einer Feststation, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 The invention relates to a device for conductive charging, in particular of electric vehicles at a fixed station, according to the features of the preamble of claim 1
Aus der WO 2016/119001 A1 ist zum konduktiven Laden schon eine Steckverbindung zum Verbinden von insbesondere elektrischen Leitungen bekannt, umfassend zumindest ein weibliches Verbindungselement und ein männlichesFrom WO 2016/119001 A1, a plug connection for connecting in particular electrical lines is known for conductive charging, comprising at least one female connecting element and one male
Verbindungselement, wobei das weibliche Verbindungselement das männliche Verbindungselement formschlüssig aufnimmt und wobei die beiden Verbindungselemente bei formschlüssigen Kontakt kraftschlüssig lösbar verbindbar sind und wobei ein in Verbindung tretender Bereich des männlichen Verbindungselementes koaxial zulaufend ausgebildet ist und zumindest einen verschiebbaren Kontaktkörper umfasst, welcher in einer ersten Position innerhalb und in einer zweiten Position aus dem männlichen Verbindungselement vorragend angeordnet ist. Mit der in dieser internationalen Patentanmeldung beschriebenen Vorrichtung ist ein konduktives Laden insbesondere von Elektrofahrzeugen an einer Feststation möglich. Das eine Verbindungselement ist an dem autonom fahrenden Fahrzeug angeordnet, wohingegen das andere Verbindungselement ortsfest, dort jedoch in gewissen Grenzen bewegbar, angeordnet ist. Bewegt sich das Fahrzeug mit seinem Verbindungselement in Richtung des feststehenden Verbindungselementes, werden diese beiden Verbindungselemente in Wirkverbindung miteinander gebracht, indem für eine elektrische Kontaktierung die jeweiligen Kontaktkörper der beiden
Verbindungselemente in Verbindung miteinander gebracht werden, sodass danach der Ladestrom fließen kann. Connecting element, the female connecting element receiving the male connecting element in a form-fitting manner and wherein the two connecting elements can be non-positively and releasably connected in the case of form-fitting contact, and wherein a connecting region of the male connecting element is formed coaxially tapering and comprises at least one displaceable contact body which is in a first position within and is arranged projecting from the male connecting element in a second position. With the device described in this international patent application, conductive charging, in particular of electric vehicles, is possible at a base station. One connecting element is arranged on the autonomously driving vehicle, whereas the other connecting element is arranged in a stationary manner, but can be moved there within certain limits. If the vehicle moves with its connecting element in the direction of the fixed connecting element, these two connecting elements are brought into operative connection by the respective contact bodies of the two for electrical contacting Connecting elements are brought into connection with one another so that the charging current can then flow.
Bei diesem Stand der Technik sind jedoch die Kontaktelemente (Kontaktkörper) des männlichen Verbindungselementes bewegbar in diesem männlichen Verbindungselement angeordnet. In einer ersten Position sind sie vollständig innerhalb des männlichen Verbindungselementes angeordnet, sodass ein Berührungs- und Verschmutzungsschutz dieser Kontaktkörper gegeben ist. Erst wenn die beiden Verbindungselemente zusammengebracht worden sind, bewegt sich der Kontaktkörper, der sich bisher innerhalb des Verbindungselementes befand, aus dem männlichen Verbindungselement heraus, sodass diese Kontaktkörper mit den zugehörigen Kontaktkörpern des weiblichen Verbindungselementes kontaktiert werden können. Die Erfindung stellt eine verbesserte Vorrichtung zum konduktiven Laden zur Verfügung. Unter konduktivem Laden ist zu verstehen, dass die elektrischen Kontakte einer Feststation, an der Ladeenergie zur Verfügung gestellt wird, mit elektrischen Kontakten eines autonom fahrenden Fahrzeuges in Wirkverbindung gebracht werden, sodass diese sich zum Laden berühren. Dieses konduktive Laden hat gegenüber dem ebenfalls bekannten induktiven Laden, welches berührungslos erfolgt, den Vorteil der deutlich höheren Energieübertragung, sodass autonom fahrende Fahrzeuge wesentlich schneller aufgeladen werden und wieder betriebsbereit sind. In this prior art, however, the contact elements (contact body) of the male connecting element are arranged movably in this male connecting element. In a first position, they are arranged entirely within the male connecting element, so that this contact body is protected against contact and contamination. Only when the two connecting elements have been brought together does the contact body, which was previously located within the connecting element, move out of the male connecting element, so that these contact bodies can be contacted with the associated contact bodies of the female connecting element. The invention provides an improved device for conductive charging. Conductive charging means that the electrical contacts of a base station at which charging energy is made available are operatively connected to electrical contacts of an autonomously driving vehicle, so that they touch each other for charging. Compared to the well-known inductive charging, which takes place without contact, this conductive charging has the advantage of significantly higher energy transmission, so that autonomously driving vehicles are charged much faster and are ready for operation again.
Für die gesamte Vorrichtung zum konduktiven Laden ist eine Fahrzeugeinheit vorgesehen, die an dem Fahrzeug, insbesondere dem Elektrofahrzeug, angeordnet ist. Unabhängig und an jeder beliebigen anderen Stelle ist eine Robotereinheit vorgesehen, die von dem Fahrzeug zwecks auf Ladevorgang angesteuert werden kann. Die Robotereinheit ist somit ortsfest, jedoch in gewissen Grenzen an dem Ort,
an dem geladen werden soll, bewegbar. Dies hat den Zweck, dass das Fahrzeug mit seiner Fahrzeugeinheit nicht 100-prozentig die Robotereinheit überdeckend ansteuern muss, sondern dass sich die Robotereinheit die Fahrzeugeinheit sucht, wenn das Fahrzeug zwecks Laden abgestellt worden ist. A vehicle unit is provided for the entire device for conductive charging, which is arranged on the vehicle, in particular the electric vehicle. Independently and at any other point, a robot unit is provided which can be controlled by the vehicle for the purpose of charging. The robot unit is thus stationary, but within certain limits at the location, on which to load, movable. The purpose of this is that the vehicle with its vehicle unit does not have to control the robot unit 100 percent, but rather that the robot unit searches for the vehicle unit when the vehicle has been parked for charging.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Kontakte sowohl auf Seiten der Fahrzeugeinheit als auch auf Seiten der Robotereinheit der Vorrichtung zum konduktiven Laden verbessern. Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Proceeding from this, the object of the invention is to improve the contacts both on the vehicle unit side and on the robot unit side of the device for conductive charging. This object is solved by the features of claim 1.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der zumindest eine Kontakt der Robotereinheit eine Basis aufweist, von der ein Zylinderabschnitt und eine Kontaktfahne ausgeht und der zumindest eine Kontakt der Fahrzeugeinheit eine Basis aufweist, von der mindestens eine Kontaktfeder und eine Kontaktfahne ausgeht. Durch die Basis des Kontaktes der Robotereinheit wird eine Steifigkeit dieses Kontaktes erreicht, die zusätzlich von dem von der Basis abstehenden Zylinderabschnitt erhöht wird. Der Zylinderabschnitt wiederum bildet eine ausreichend große Kontaktfläche für den zumindest einen Kontakt, vorzugsweise für die mehreren Kontakte der Robotereinheit. Dadurch ist eine robuste Kontaktierung und eine hohe Betriebssicherheit gegeben. Dies wird zusätzlich noch dadurch erhöht, dass der zumindest eine Kontakt der Fahrzeugeinheit die Basis aufweist, von der zumindest eine Kontaktfeder, wiederum vorzugsweise mehrere Kontaktfedern, ausgeht. Dadurch wird der Nachteil des Standes der Technik beseitigt, bei dem umlaufend vollflächig die Kontakte des männlichen und des weiblichen Verbindungselementes zur Anlage kommen. Dadurch entsteht eine hohe Reibung, die einerseits die Kontaktierung und andererseits die Zentrierung zueinander erschwert. Durch die Anlage bzw. das in Verbindung bringen der zumindest einen Kontaktfeder des Kontaktes der einen Einheit mit einer möglichst
großen Kontaktfläche, die von dem Zylinderabschnitt gebildet wird, wird die Kontaktierung verbessert, insbesondere durch eine punktuelle oder kleine abschnittsweise Kontaktfläche, und darüber hinaus die Reibung während des Zusammenführens von Robotereinheit und Fahrzeugeinheit minimiert. According to the invention, it is provided that the at least one contact of the robot unit has a base from which a cylinder section and a contact lug originates and the at least one contact of the vehicle unit has a base from which at least one contact spring and a contact lug originates. The base of the contact of the robot unit achieves a stiffness of this contact, which is additionally increased by the cylinder section protruding from the base. The cylinder section in turn forms a sufficiently large contact area for the at least one contact, preferably for the multiple contacts of the robot unit. This ensures robust contacting and high operational reliability. This is further increased by the fact that the at least one contact of the vehicle unit has the base from which at least one contact spring, again preferably a plurality of contact springs, originates. This eliminates the disadvantage of the prior art, in which the contacts of the male and female connecting elements come into contact all over the surface. This creates a high level of friction, which on the one hand makes contacting and on the other hand centering with each other more difficult. Through the system or the connection of the at least one contact spring of the contact of the one unit with one if possible Large contact area, which is formed by the cylinder section, the contacting is improved, in particular by a selective or small section-wise contact area, and moreover the friction during the bringing together of the robot unit and vehicle unit is minimized.
Darüber hinaus versteht es sich von selbst, dass jeder Kontakt zumindest eine Kontaktfahne, vorzugsweise genau eine Kontaktfahne, aufweist, mit der dieser jeweilige Kontakt über nachgeordnete Leitungen, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Steckverbindungen, mit einer Steuereinrichtung und/oder einer Energiequelle zum Laden und/oder dergleichen verbunden werden kann. In addition, it goes without saying that each contact has at least one contact lug, preferably exactly one contact lug, with which this respective contact via downstream lines, optionally with the interposition of plug connections, with a control device and / or an energy source for charging and / or the like can be connected.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zylinderabschnitt zumindest eine Ausnehmung, vorzugsweise mehrere über den Umfang des Zylinderabschnittes angeordnete Ausnehmungen, aufweist. Die zumindest eine Ausnehmung bzw. die mehreren über den Umfang des Zylinderabschnittes angeordneten Ausnehmungen haben den Vorteil, dass dadurch gezielt die Steifigkeit des Zylinderabschnittes etwas herabgesetzt wird, um einen Spielausgleich zu ermöglichen, wenn der Kontakt der Robotereinheit mit dem zugehörigen Kontakt der Fahrzeugeinheit zusammengebracht wird. Hierbei versteht es sich von selbst, dass der Kontakt, insbesondere eine Kontaktfeder, der Fahrzeugeinheit nicht in den Bereich einer jeweiligen Ausnehmung, sondern in einen Bereich des Zylinderabschnittes neben einer jeweiligen Ausnehmung geführt wird und dort zwecks Kontaktierung zur Anlage kommt. In a development of the invention, it is provided that the cylinder section has at least one recess, preferably a plurality of recesses arranged over the circumference of the cylinder section. The at least one recess or the plurality of recesses arranged over the circumference of the cylinder section have the advantage that the rigidity of the cylinder section is deliberately reduced somewhat in order to enable play compensation when the contact of the robot unit with the associated contact of the vehicle unit is brought together. It goes without saying that the contact, in particular a contact spring, of the vehicle unit is not guided into the area of a respective recess, but into an area of the cylinder section next to a respective recess and comes into contact there for the purpose of contacting.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Basis des Kontaktes von mehreren über den Umfang angeordnete Basisabschnitten gebildet ist, wobei zwischen jeweils zwei Basisabschnitten eine Kontaktfeder senkrecht absteht. Damit steht eine geometrische Ausführungsform dieses Kontaktes zur Verfügung, die sich sehr gut automatisiert und in hohen Stückzahlen und damit kostenreduziert in einem
bekannten Stanz-Biege-Verfahren bzw. einem bekannten Stanz-Roll-Verfahren oder einer Kombination dieser beiden Verfahren hersteilen lässt. In a further development of the invention, it is provided that the base of the contact is formed by a plurality of base sections arranged over the circumference, a contact spring projecting vertically between two base sections in each case. A geometrical embodiment of this contact is thus available, which can be automated very well and in large numbers and thus reduced in cost known stamping and bending process or a known stamping and rolling process or a combination of these two processes can be produced.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktfeder an ihrem freien Ende eine Abwinklung aufweist. Zum einen bewirkt die Anbindung der Kontaktfeder an die Basis dieses Kontaktes eine gewisse Nachgiebigkeit, um Toleranzen auszugleichen und vor allen Dingen die Zentrierung bei dem Zusammenführen von Fahrzeugeinheit und Robotereinheit zu erleichtern. Diese Erleichterung der Zentrierung und auch die Erhöhung der Kontaktkraft wird dadurch weiter verbessert, dass die Kontaktfeder an ihrem freien Ende eine Abwinklung aufweist. Diese vorteilhafte Erleichterung wird insbesondere dann erreicht, wenn sich das abgewinkelte Ende des an sich freien Endes der Kontaktfeder auf Abstand, insbesondere auf planparallelen Abstand, zu dem Basisabschnitt der Kontaktfeder befindet. Somit wird eine Federkraft nicht nur durch das Abstehen der Kontaktfeder, vorzugsweise senkrecht, von der Basis erzielt, sondern auch durch die Abwinklung des Endabschnittes der Kontaktfeder an ihrem freien Ende. In a further development of the invention it is provided that the contact spring has an angled portion at its free end. On the one hand, the connection of the contact spring to the base of this contact brings about a certain flexibility, in order to compensate for tolerances and, above all, to facilitate centering when the vehicle unit and robot unit are brought together. This ease of centering and also the increase in the contact force is further improved in that the contact spring has an angled portion at its free end. This advantageous relief is achieved in particular when the angled end of the free end of the contact spring is at a distance, in particular at a plane-parallel distance, from the base section of the contact spring. Thus, a spring force is achieved not only by the contact spring projecting, preferably perpendicularly, from the base, but also by angling the end portion of the contact spring at its free end.
Die Kontaktelemente der Robotereinheit sind versenkt in einem Gehäuse und damit vor äußeren Berührungen oder Verschmutzungen geschützt angeordnet, jedoch für die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit zugänglich. Die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit müssen ebenfalls vor Berührungen oder Verschmutzungen geschützt sein. Zu diesem Zweck sind nach der Erfindung die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit von einem Greifschutz abgedeckt, sodass die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit nicht zugänglich sind, solange nicht geladen wird und solange die Fahrzeugeinheit nicht mit der Robotereinheit in Wirkverbindung gebracht worden ist. Erst wenn die Robotereinheit in Richtung der Fahrzeugeinheit bewegt wird, wird dieser Greifschutz durch die Robotereinheit relativ in Bezug auf das Gehäuse der Fahrzeugeinheit bewegt, sodass die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit, die
feststehend in dem Gehäuse der Fahrzeugeinheit angeordnet sind, freigegeben werden und in die entsprechenden Freiräume in der Robotereinheit eingreifen können, um die dort liegenden Kontaktelemente der Robotereinheit zu berühren und damit zu kontaktieren. Zu diesem Zweck ist der Greifschutz über Federn an dem Gehäuse der Fahrzeugeinheit abgestützt. Diese Ausgestaltung hat den wesentlichen Vorteil, dass der Greifschutz als mechanisches Bauteil in Bezug auf das Gehäuse der Fahrzeugeinheit bewegt wird, wohingegen die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit feststehend in dieser angeordnet sind, da sich in der Praxis ein bewegbares mechanisches Bauteil (ohne elektrische Funktion) wesentlich besser realisieren lässt als ein elektrisch leitfähiges Bauteil, welches in dem Falle des Standes der Technik nicht nur der elektrische Kontaktierung dient, sondern welches gleichzeitig auch noch bewegt werden muss. Dadurch realisiert die Erfindung einen wesentlich einfacheren und sichereren Aufbau der Vorrichtung für das konduktive Laden. Ebenso sind die Kontakte feststehend in dem Gehäuse der Robotereinheit angeordnet. Beispielsweise sind die Kontakte in der Robotereinheit und der Fahrzeugeinheit bereichsweise zwecks ihrer Festlegung in dem jeweiligen Gehäuse von einem Kunststoffmaterial umspritzt, wobei nach dem Umspritzvorgang ein Teilbereich der Kontakte zwecks Kontaktierung bzw. Anschluss von Zufuhrleitungen freibleibt. Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und ein Verfahren, wie diese Vorrichtung betrieben wird, wird im Folgenden beschrieben und anhand der Figuren 1 bis 13 erläutert. The contact elements of the robot unit are recessed in a housing and are therefore protected from external contact or contamination, but are accessible to the contact elements of the vehicle unit. The contact elements of the vehicle unit must also be protected against contact or contamination. For this purpose, according to the invention, the contact elements of the vehicle unit are covered by a gripping protection, so that the contact elements of the vehicle unit are not accessible as long as there is no charging and as long as the vehicle unit has not been brought into operative connection with the robot unit. Only when the robot unit is moved in the direction of the vehicle unit is this gripping protection moved by the robot unit relative to the housing of the vehicle unit, so that the contact elements of the vehicle unit, the are fixedly arranged in the housing of the vehicle unit, can be released and can intervene in the corresponding free spaces in the robot unit in order to touch and contact the contact elements of the robot unit located there. For this purpose, the gripping protection is supported on the housing of the vehicle unit by means of springs. This configuration has the essential advantage that the gripping protection is moved as a mechanical component in relation to the housing of the vehicle unit, whereas the contact elements of the vehicle unit are arranged in a fixed position in it, since in practice a movable mechanical component (without electrical function) is much better can be realized as an electrically conductive component, which in the case of the prior art not only serves for electrical contacting, but which also has to be moved at the same time As a result, the invention realizes a much simpler and safer construction of the device for conductive charging. The contacts are also arranged fixed in the housing of the robot unit. For example, the contacts in the robot unit and the vehicle unit are extrusion-coated in some areas for the purpose of their fixing in the respective housing, a portion of the contacts remaining free after the molding process for the purpose of contacting or connecting supply lines. An exemplary embodiment of the device according to the invention and a method of how this device is operated are described below and explained with reference to FIGS. 1 to 13.
Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 für das konduktive Laden. Es ist eine Fahrzeugeinheit 2 dargestellt, die ein Gehäuse aufweist, in dem (hier nicht dargestellte) Kontaktelemente und gegebenenfalls weitere Funktionsbauteile angeordnet sind. Diese Fahrzeugeinheit 2 wird an geeigneter Stelle, insbesondere an einem Unterboden, eines Elektrofahrzeuges, welches vorzugsweise
sich autonom bewegt, angeordnet. Weiterhin ist eine sogenannte Robotereinheit 3 vorhanden, die ebenfalls ein Gehäuse aufweist, in dem (hier ebenfalls nicht dargestellte) Kontaktelemente und auch gegebenenfalls weitere Funktionsbauteile aufweist. Diese beiden Einheiten 2, 3 werden in etwa überdeckend in Wirkverbindung gebracht, wenn das Fahrzeug an einer Ladestation, an der die Robotereinheit 3 vorhanden ist, angekommen ist. Figure 1 shows the basic structure of a device 1 according to the invention for conductive charging. A vehicle unit 2 is shown, which has a housing in which contact elements (not shown here) and, if appropriate, further functional components are arranged. This vehicle unit 2 is at a suitable location, in particular on an underbody, of an electric vehicle, which is preferably moves autonomously, arranged. Furthermore, there is a so-called robot unit 3, which likewise has a housing in which contact elements (also not shown here) and also, if appropriate, further functional components. These two units 2, 3 are brought into operative connection approximately overlapping when the vehicle has arrived at a charging station at which the robot unit 3 is present.
In Figur 1 ist gezeigt, dass die Robotereinheit 3 schon im Eingriff mit der Fahrzeugeinheit 2 steht. Weitere Mittel, die zur Bewegung und Positionserfassung für die Robotereinheit 3 bzw. die Fahrzeugeinheit 2 erforderlich sind, sind vorhanden, jedoch nicht dargestellt. FIG. 1 shows that the robot unit 3 is already in engagement with the vehicle unit 2. Other means that are required for movement and position detection for the robot unit 3 or the vehicle unit 2 are present, but are not shown.
Figur 2 zeigt die in Richtung der Fahrzeugeinheit 2 weisende Seite der Robotereinheit 3. Es ist erkennbar, dass die Robotereinheit 3 ein Gehäuse 4, vorzugsweise aus Kunststoff, aufweist. In diesem Kunststoffgehäuse 4 ist ein Leiterring 5 (dargestellt sind mehrere Leiterringe 5) vorhanden, die mit einer nicht dargestellten Energiequelle zum Laden des Fahrzeuges verbunden sind. Ein jeder Leiterring 5 endet mit einer Kontaktfahne 6, die zum Beispiel zwecks Kontaktierung mit einem nicht dargestellten Steckverbinder vorhanden ist. FIG. 2 shows the side of the robot unit 3 pointing in the direction of the vehicle unit 2. It can be seen that the robot unit 3 has a housing 4, preferably made of plastic. In this plastic housing 4 there is a conductor ring 5 (several conductor rings 5 are shown) which are connected to an energy source (not shown) for charging the vehicle. Each conductor ring 5 ends with a contact lug 6, which is present, for example, for contacting a connector, not shown.
Ein Leiterring 5 ist beispielsweise in Figur 3 dargestellt. Vorzugsweise wird ein solcher Leiterring 5 als Tiefziehblech realisiert, welches den Strom zum Fahrzeug weiterleitet und der in geeigneter Position und Größe in dem Gehäuse 4 der Robotereinheit 3 angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung sind mehrere Leiterringe 5 konzentrisch ineinander angeordnet. Ein jeder Leiterring 5 weist eine Basis auf, die am umlaufenden Ende eines Zylinderabschnittes 8 angeordnet ist und von diesem absteht. Damit kann der Leiterring 5 sehr gut in dem Gehäuse 4 angeordnet, insbesondere festgelegt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein Teilbereich des Zylinderabschnittes 8
zusammen mit der Basis 7 von einem Kunststoffmaterial umgeben ist, welches das Gehäuse 4 bildet. Über den Umfang des Zylinderabschnittes 8 ist mindestens eine Ausnehmung 9 vorhanden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind genau drei Ausnehmungen 9 vorhanden. A conductor ring 5 is shown in FIG. 3, for example. Such a conductor ring 5 is preferably realized as a deep-drawn sheet, which forwards the current to the vehicle and which is arranged in a suitable position and size in the housing 4 of the robot unit 3. In this embodiment, a plurality of conductor rings 5 are arranged concentrically one inside the other. Each conductor ring 5 has a base which is arranged at the circumferential end of a cylinder section 8 and protrudes therefrom. The conductor ring 5 can thus be arranged very well in the housing 4, in particular it can be fixed. This applies in particular if a partial area of the cylinder section 8 together with the base 7 is surrounded by a plastic material which forms the housing 4. At least one recess 9 is present over the circumference of the cylinder section 8. In this embodiment there are exactly three recesses 9.
Figur 4 zeigt die Fahrzeugeinheit 2, die mit ihrer Unterseite (bei Betrachtung der Figur 4) vorzugsweise an einer Unterseite des Fahrzeuges (nicht dargestellt) angeordnet ist. Auch die Fahrzeugeinheit 2 weist ein Gehäuse 10, vorzugsweise aus Kunststoff, auf. Der Oberseite (bei Betrachtung der Figur 4) der Fahrzeugeinheit 2 zugewandt ist ein vorzugsweise plattenförmiger Greifschutz 12, der in etwa planparallel zu der Oberseite des Gehäuses 10 der Fahrzeugeinheit 2 bewegbar angeordnet ist. Die Kontakte 11 in der Fahrzeugeinheit 2, die vorhanden, aber hier noch nicht vollständig erkennbar sind, sind feststehend in dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 angeordnet. Für die entsprechenden Kontakte 11 in der Fahrzeugeinheit 2 sind in dem Greifschutz 12 Ausschnitte vorhanden, sodass dann, wenn der Greifschutz 12 in Richtung der Oberseite der Fahrzeugeinheit 2 von der Robotereinheit 3 zusammengedrückt wird, die Kontakte 11 diese Ausschnitte durchdringen können und damit freigegeben werden, um an die Kontakte 5 in der Robotereinheit 3 angelegt werden zu können. Eine beispielhafte Ausgestaltung des flächig ausgeführten Greifschutzes 12 mit den entsprechenden Ausschnitten für die Kontakte 11 (Federkontakte) ist in Figur 5 dargestellt. Ein solcher Greifschutz 12 kann ebenfalls wie die Gehäuse 4, 10 der beiden Einheiten 2, 3 zum Beispiel in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt werden. Wesentlich ist es, dass der Greifschutz 12 relativ zu der Fahrzeugeinheit 2 bewegbar ist, um die Kontakte 11 in dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 entweder zu schützen oder freizugeben, wobei die Kontakte 11 in dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 feststehend angeordnet sind.
Weiterhin ist erkennbar und dargestellt, dass der Greifschutz 12 eine Basis 13 mit einer Mittenöffnung 14 aufweist. Um die Mittenöffnung 14 herum ist ein schräg zu der Basis 13 verlaufender Bereich vorgesehen, in dem umlaufend und dazu noch abgeschrägt mehrere Ausnehmungen 15 angeordnet sind. Über diese Ausnehmungen 15 werden die entsprechenden Leiterfedern 11 der Fahrzeugeinheit 2 hindurchgeführt und freigegeben, wenn geladen werden soll, oder unter diesen Ausnehmungen 15 angeordnet, wenn nicht geladen werden soll, sodass insgesamt der Greifschutz 12 bewirkt, dass im letztgenannten Fall die Leiterfedern 11 abgedeckt sind. Außerdem weist der Greifschutz 12 noch umlaufend mehrere Aussparungen 16 auf, durch die weitere Elemente durchgeführt werden können, um beispielsweise ein lagekorrektes aufeinander Zuführen von Fahrzeugeinheit 2 und Robotereinheit 3 zu bewirken. Um den Greifschutz 12 lagerichtig montieren zu können, kann weiterhin eine Kodiernase 17 (oder gegebenenfalls weiterer Elemente oder auch mehr als eine Kodiernase) vorhanden sein. FIG. 4 shows the vehicle unit 2, which is preferably arranged with its underside (when viewing FIG. 4) on an underside of the vehicle (not shown). The vehicle unit 2 also has a housing 10, preferably made of plastic. Facing the top (when viewing FIG. 4) of the vehicle unit 2 is a preferably plate-shaped gripping protection 12 which is arranged to be movable approximately plane-parallel to the top of the housing 10 of the vehicle unit 2. The contacts 11 in the vehicle unit 2, which are present but not yet fully recognizable here, are arranged in a fixed manner in the housing 10 of the vehicle unit 2. Cutouts are provided in the grip guard 12 for the corresponding contacts 11 in the vehicle unit 2, so that when the grip guard 12 is pressed together by the robot unit 3 in the direction of the upper side of the vehicle unit 2, the contacts 11 can penetrate these cutouts and are thus released. in order to be able to be applied to the contacts 5 in the robot unit 3. An exemplary embodiment of the flat gripping protection 12 with the corresponding cutouts for the contacts 11 (spring contacts) is shown in FIG. Such a gripping protection 12, like the housings 4, 10 of the two units 2, 3, can also be produced, for example, in a plastic injection molding process. It is essential that the gripping protection 12 can be moved relative to the vehicle unit 2 in order to either protect or release the contacts 11 in the housing 10 of the vehicle unit 2, the contacts 11 being arranged in a fixed manner in the housing 10 of the vehicle unit 2. It can also be seen and illustrated that the gripping protection 12 has a base 13 with a central opening 14. Around the center opening 14 there is an area that extends obliquely to the base 13, in which a plurality of recesses 15 are arranged all around and also beveled. The corresponding conductor springs 11 of the vehicle unit 2 are guided through these recesses 15 and released if charging is to be carried out, or arranged under these recesses 15 if no charging is to be carried out, so that overall the gripping protection 12 has the effect that the conductor springs 11 are covered in the latter case . In addition, the gripping guard 12 also has a plurality of recesses 16 all around, through which further elements can be carried out, for example in order to bring the vehicle unit 2 and the robot unit 3 to the correct position on top of one another. In order to be able to mount the gripping protection 12 in the correct position, a coding lug 17 (or possibly further elements or more than one coding lug) can also be present.
Eine beispielhafte Ausgestaltung eines Kontaktes 11 (Leiterfeder) der Fahrzeugeinheit 2 ist in Figur 6 dargestellt. Dieser beispielhaft dargestellte Kontakt 11 ist wiederum ein Tiefziehblech, welches ebenfalls den Strom zu dem Fahrzeug weiterleitet. Erkennbar ist ein außenliegender Ring als Basis 18, von dem ausgehend nach außen abstehend eine Kontaktfahne (wiederum für den Anschluss eines nicht dargestellten Steckverbinders) und in Richtung des Inneren abgewinkelte Kontakte 20 sich nach oben erstrecken, wobei diese Kontakte 20 von dem Greifschutz 12 entweder freigegeben oder abgedeckt werden zwecks Berührungs- bzw. Verschmutzungsschutz. Wenn mehrere solcher Leiterfedern 11 konzentrisch in der Robotereinheit bzw. hier der Fahrzeugeinheit 2 angeordnet sind, variieren diese in ihren Durchmessern.
Figur 7 zeigt das Verfahren zum Betreiben der beiden Einheiten 2, 3, wie sie vorstehend beschrieben und in den Figuren 1 bis 6 gezeigt sind. An exemplary embodiment of a contact 11 (conductor spring) of the vehicle unit 2 is shown in FIG. 6. This contact 11, which is shown as an example, is in turn a deep-drawn sheet, which likewise forwards the current to the vehicle. An outer ring can be seen as the base 18, from which a contact tab (again for the connection of a connector, not shown) protruding outwards and contacts 20 angled toward the inside extend upwards, these contacts 20 either being released by the gripping protection 12 or are covered for the purpose of protection against contact or contamination. If a plurality of such conductor springs 11 are arranged concentrically in the robot unit or here the vehicle unit 2, they vary in their diameters. FIG. 7 shows the method for operating the two units 2, 3 as described above and shown in FIGS. 1 to 6.
In der linken Darstellung der Figur 7 ist erkennbar, dass zwar die Fahrzeugeinheit 2 schon in den Bereich der Robotereinheit 3 gebracht worden ist, jedoch noch keine Kontaktierung stattgefunden hat. Das bedeutet, dass die Robotereinheit 3 erst noch ihre genaue Position in Bezug auf die Fahrzeugeinheit 2 suchen und einstellen muss, wozu entsprechende Sensoren und Mittel für die Bewegung der Robotereinheit 3 vorhanden, aber nicht dargestellt sind In the left-hand illustration of FIG. 7 it can be seen that although the vehicle unit 2 has already been brought into the area of the robot unit 3, no contact has yet been made. This means that the robot unit 3 still has to find and set its exact position in relation to the vehicle unit 2, for which purpose appropriate sensors and means for the movement of the robot unit 3 are present, but are not shown
Die erforderliche Überdeckung der Robotereinheit 3 mit der Fahrzeugeinheit 2 ist, nachdem sie erzielt worden ist, in der mittleren Darstellung der Figur 7 dargestellt. Hier ist erkennbar, dass die Kontaktelemente 11 in der Fahrzeugeinheit noch innerhalb des Gehäuses 10 der Fahrzeugeinheit 2 angeordnet und von dem Greifschutz 12 abgedeckt sind. Der Greifschutz 12 wird gegen die Federkraft von der Robotereinheit 3 in Richtung des Gehäuses 10 gedrückt, sodass dadurch die Kontakte 11 in der Fahrzeugeinheit 2 von dem Greifschutz 12 freigegeben werden, damit diese zur Anlage kommen können mit den Kontakten 5 der Robotereinheit 3. Dieses in Wirkverbindung bringen und damit die Kontaktierung der Kontakte 5, 11 der beiden Einheiten ist in der rechten Darstellung der Figur 7 erkennbar, sodass nunmehr der Ladevorgang erfolgen kann. The required coverage of the robot unit 3 with the vehicle unit 2, after it has been achieved, is shown in the middle representation in FIG. It can be seen here that the contact elements 11 in the vehicle unit are still arranged within the housing 10 of the vehicle unit 2 and are covered by the gripping protection 12. The gripping protection 12 is pressed against the spring force by the robot unit 3 in the direction of the housing 10, so that the contacts 11 in the vehicle unit 2 are thereby released by the gripping protection 12 so that they can come into contact with the contacts 5 of the robot unit 3 Bring active connection and thus the contacting of contacts 5, 11 of the two units can be seen in the right-hand illustration of FIG. 7, so that the charging process can now take place.
Damit die Fahrzeugeinheit 2 und die Robotereinheit 3 in einer definierten Position zueinander zusammengeführt werden können, weist das Gehäuse 4 der Robotereinheit 3 einen Dom 21 auf, der durch die Mittenöffnung 14 des Greifschutzes 12 durchgeführt wird. Der Dom 21 der Robotereinheit 3 wird dabei geführt durch ein entsprechendes Gegenelement auf Seiten der Fahrzeugeinheit 2, welches dazu
ausgebildet und geeignet ist, mit dem Dom 21 in Verbindung zu treten und dabei die Robotereinheit 3 bei der Bewegung auf die Fahrzeugeinheit 2 hin zu führen. So that the vehicle unit 2 and the robot unit 3 can be brought together in a defined position, the housing 4 of the robot unit 3 has a dome 21, which is passed through the central opening 14 of the gripping protection 12. The dome 21 of the robot unit 3 is guided by a corresponding counter element on the part of the vehicle unit 2, which is used for this is designed and suitable to connect to the dome 21 and to guide the robot unit 3 during the movement towards the vehicle unit 2.
In der mittleren Darstellung von Figur 7 ist noch zur Verdeutlichung dargestellt, dass der Greifschutz 12 in einer Bewegungsrichtung 22 von seiner Ausgangsstellung 23, und umgekehrt, bewegt werden kann. Die Ausgangsstellung 23 des Greifschutzes 12 ist eine solche Stellung, bei der der Greifschutz 12 planparallel beabstandet zu einem definierten Bezugspunkt (bzw. Bezugsfläche) des Gehäuses 10 der Fahrzeugeinheit 2 angeordnet ist. Der Abstand bei dieser Ausgangsstellung 23 zwischen dem Greifschutz 12 und dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 ist definiert und wird beispielsweise durch eine zwischen dem Greifschutz 12 und dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 angeordnete Feder, vorzugsweise mehrere Federn, wiederum vorzugsweise an jedem Eckpunkt des vorzugsweise quadratisch ausgebildeten Greifschutzes 12, realisiert. Diese zumindest eine Feder wird in Bewegungsrichtung 22 zusammengedrückt und der Greifschutz 12 in Richtung des definierten Punktes an dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 bewegt, wenn ein definierter Punkt (bzw. eine definierte Fläche) des Gehäuses 4 der Robotereinheit 3 auf die Fahrzeugeinheit 2 zu bewegt wird. Mit weiterer Bewegung der Robotereinheit 3 in Bewegungsrichtung 22 auf die Fahrzeugeinheit 2 wird auch der Greifschutz 12 weiter in Richtung des Gehäuses 10 der Fahrzeugeinheit 2 bewegt und dabei die zumindest eine Feder zusammengedrückt, sodass die Kontakte 11 der Fahrzeugeinheit 2 freigegeben werden und in Wirkverbindung mit denen Kontakten 5 der Robotereinheit 3 gebracht werden können. Diese Lage von Fahrzeugeinheit 2 und Robotereinheit 3 zueinander ist, wie schon ausgeführt, in der rechten unteren Darstellung von nur 7 gezeigt. For the sake of clarity, the middle representation of FIG. 7 also shows that the gripping guard 12 can be moved in one direction 22 from its starting position 23 and vice versa. The starting position 23 of the gripping protection 12 is such a position in which the gripping protection 12 is spaced plane-parallel to a defined reference point (or reference surface) of the housing 10 of the vehicle unit 2. The distance in this starting position 23 between the gripping protection 12 and the housing 10 of the vehicle unit 2 is defined and is, for example, by a spring arranged between the gripping protection 12 and the housing 10 of the vehicle unit 2, preferably a plurality of springs, again preferably at each corner point of the preferably square trained gripping protection 12, realized. This at least one spring is compressed in the direction of movement 22 and the gripping guard 12 moves in the direction of the defined point on the housing 10 of the vehicle unit 2 when a defined point (or a defined area) of the housing 4 of the robot unit 3 moves towards the vehicle unit 2 becomes. With further movement of the robot unit 3 in the direction of movement 22 onto the vehicle unit 2, the gripping protection 12 is also moved further in the direction of the housing 10 of the vehicle unit 2 and the at least one spring is compressed, so that the contacts 11 of the vehicle unit 2 are released and in operative connection with them Contacts 5 of the robot unit 3 can be brought. This position of the vehicle unit 2 and the robot unit 3 relative to one another is, as already explained, shown in the lower right illustration of only 7.
Es versteht sich von selbst, dass nach Abschluss des Ladevorganges die beiden Einheiten 2, 3 in umgekehrter Vorgehensweise wieder voneinander getrennt werden, wobei die in dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 feststehenden Kontakte 11
wieder von dem Greifschutz 12 abgedeckt werden, nachdem die Robotereinheit 3 von der Fahrzeugeinheit 2 entfernt worden ist. It goes without saying that after the charging process is complete, the two units 2, 3 are separated from one another in the reverse procedure, the contacts 11 fixed in the housing 10 of the vehicle unit 2 are again covered by the gripping protection 12 after the robot unit 3 has been removed from the vehicle unit 2.
Die Figuren 8 bis 13 zeigen besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Kontakte 5 insbesondere der Fahrzeugeinheit 2 und der Kontakte 11 insbesondere der Robotereinheit 3. Bei mehreren Kontakten 5 bzw. Kontakten 11 wird die koaxiale Anordnung bei diesem Ausführungsbeispiel beibehalten, wobei allgemein jedoch auch andere Anordnung denkbar sind. In Figur 8 ist dargestellt, dass der zumindest eine Kontakt 5 der Robotereinheit 3 eine Basis 7 aufweist, von der ein Zylinderabschnitt 8 und eine Kontaktfahne 6 ausgeht. Außerdem ist erkennbar, dass der Zylinderabschnitt 8 zumindest eine Ausnehmung 9, vorzugsweise mehrere über den Umfang des Zylinderabschnittes 8 angeordnete Ausnehmungen 9, aufweist. Der Zylinderabschnitt 8 erhöht die Steifigkeit dieses Kontaktes 5, insbesondere dann, wenn der Zylinderabschnitt 8 genau senkrecht oder etwa senkrecht von der Basis 7 absteht. Mit der Basis 7 kann der jeweilige Kontakt 5 sehr gut in dem Gehäuse 4, insbesondere auf dem Boden des Gehäuses 4, der Robotereinheit 3 angeordnet werden. Vorzugsweise wird die Basis 7 dann in dem Gehäuse 4 festgelegt, wenn das Gehäuse 4 aus Kunststoff besteht und in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt wird. FIGS. 8 to 13 show particularly advantageous configurations of the contacts 5, in particular the vehicle unit 2, and the contacts 11, in particular the robot unit 3. If there are a plurality of contacts 5 or contacts 11, the coaxial arrangement is retained in this exemplary embodiment, although in general other arrangements are also conceivable . FIG. 8 shows that the at least one contact 5 of the robot unit 3 has a base 7, from which a cylinder section 8 and a contact lug 6 originate. It can also be seen that the cylinder section 8 has at least one recess 9, preferably a plurality of recesses 9 arranged over the circumference of the cylinder section 8. The cylinder section 8 increases the rigidity of this contact 5, in particular when the cylinder section 8 protrudes from the base 7 exactly perpendicular or approximately perpendicular. With the base 7, the respective contact 5 can be arranged very well in the housing 4, in particular on the bottom of the housing 4, of the robot unit 3. The base 7 is preferably fixed in the housing 4 if the housing 4 consists of plastic and is produced in a plastic injection molding process.
In Figur 9 ist gezeigt, dass der zumindest eine Kontakt 11 der Fahrzeugeinheit 2 eine Basis 18 aufweist, von der mindestens eine Kontaktfeder 20 und eine Kontaktfahne 19 ausgeht. Bei dem Kontakt 11 entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist die Basis 18 des Kontaktes 11 von mehreren über den Umfang angeordnete BasisabschnittenFIG. 9 shows that the at least one contact 11 of the vehicle unit 2 has a base 18 from which at least one contact spring 20 and a contact tab 19 originate. In the case of the contact 11 according to this exemplary embodiment, the base 18 of the contact 11 is composed of a plurality of base sections arranged over the circumference
24 gebildet ist, wobei zwischen jeweils zwei Basisabschnitten 24 eine Kontaktfeder 20 senkrecht absteht. Alternativ oder ergänzend können auch die Basisabschnitte 24 abgewinkelt, vorzugsweise um genau 90 Grad, zu den Kontaktfedern 20 ausgerichtet
sind. Weiterhin ist dargestellt, dass die Kontaktfeder 20 an ihrem freien Ende eine Abwinklung (25) aufweist. 24 is formed, a contact spring 20 protruding vertically between each two base sections 24. As an alternative or in addition, the base sections 24 can also be angled, preferably at exactly 90 degrees, aligned with the contact springs 20 are. It is also shown that the contact spring 20 has an angled portion (25) at its free end.
In Figur 10 ist dargestellt, wie ein jeweiliger Kontakt 5 mit seinem zugehörigen Kontakt 11 in Wirkverbindung gebracht worden ist, nachdem die Robotereinheit 3 mit derFIG. 10 shows how a respective contact 5 has been brought into operative connection with its associated contact 11 after the robot unit 3 has been connected to the
Fahrzeugeinheit 2 mittels des entsprechenden Zentriervorganges zusammengebracht worden ist. Dabei ist vor allen Dingen erkennbar, dass die jeweilige Kontaktfeder 20, insbesondere mit ihrem freien Endbereich, in dem sich weiterhin insbesondere die Abwinklung 25 befindet, des Kontaktes 11 mit dem Zylinderabschnitt 8 des Kontaktes 5 zusammengebracht worden ist. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die jeweilige Kontaktfeder 20 in einem Bereich des Zylinderabschnittes 8 neben der Ausnehmung 9 an dem Kontakt 5 zur Anlage gekommen ist. Vehicle unit 2 has been brought together by means of the corresponding centering process. Above all, it can be seen that the respective contact spring 20, in particular with its free end region, in which the bend 25 in particular is also located, of the contact 11 has been brought together with the cylinder section 8 of the contact 5. It should be pointed out here that the respective contact spring 20 has come into contact with the contact 5 in a region of the cylinder section 8 next to the recess 9.
Mit Blick beispielsweise auf die Figur 10 ist noch darauf hinzuweisen, dass der Basisabschnitt 24 streifenförmig in einem Stanz-Biege-Verfahren und separat dazu die jeweilige Kontaktfeder 20 ebenfalls in einem Stanz-Biege-Verfahren hergestellt werden. Nach der separaten Fierstellung der Kontaktfeder 20 werden diese mit ihrem der Abwinklung 25 abgewandten Ende durch einen Umbiegevorgang, einen Verstemmvorgang oder dergleichen an den Basisabschnitten 24 festgelegt. Dies erfolgt vorzugsweise durch einen Kraftschluss, kann aber auch alternativ oder ergänzend durch einen Formschluss (wie zum Beispiel Verlöten, Verschweißen, Verkleben mit einem elektrisch leitfähigen Kleber und dergleichen) erfolgen. With reference to FIG. 10, for example, it should also be pointed out that the base section 24 is produced in strip form in a stamping and bending process and separately the respective contact spring 20 is also produced in a stamping and bending process. After the contact spring 20 has been separately positioned, its end facing away from the bend 25 is fixed to the base sections 24 by a bending process, a caulking process or the like. This is preferably done by a frictional connection, but can alternatively or additionally by a positive connection (such as soldering, welding, gluing with an electrically conductive adhesive and the like).
In den Figuren 11 bis 13 schließlich ist noch einmal die koaxiale Anordnung der Kontakte 5, 11 gezeigt, wobei in der Mitte dieser koaxialen Anordnung die Zentriermittel angeordnet sind.
Bezugszeichenliste Finally, FIGS. 11 to 13 once again show the coaxial arrangement of the contacts 5, 11, the centering means being arranged in the middle of this coaxial arrangement. Reference symbol list
1. Vorrichtung zum Laden 1. Loading device
2. Fahrzeugeinheit 2. Vehicle unit
3. Robotereinheit 3. Robot unit
4. Gehäuse 4. Housing
5. Leiterring (= Kontakt oder Kontaktelement) 5. conductor ring (= contact or contact element)
6. Kontaktfahne 6. Contact flag
7. Basis 7. Base
8. Zylinderabschnitt 8. Cylinder section
9. Ausnehmung 9. Recess
10. Gehäuse 10. Housing
11. Leiterfedern (= Kontakt oder Kontaktelement) 11. Conductor springs (= contact or contact element)
12. Greifschutz 12. Grip protection
13. Basis 13. Base
14. Mittenöffnung 14. Center opening
15. Ausnehmung 15. Recess
16. Aussparung 16. Recess
17. Kodiernase 17. Coding nose
18. Basis 18th base
19. Kontaktfahne 19. Contact flag
20. Kontaktfedern 20. Contact springs
21. Dom 21. Cathedral
22. Bewegungsrichtung 22. Direction of movement
23. Ausgangsstellung 23. Starting position
24. Basisabschnitt 24th base section
25. Abwinklung
25. Angling