EP4674009A1 - Ladebuchse für eine ladevorrichtung für elektrisch antreibbare fahrzeuge, ladebuchsenanordnung sowie kontaktvorrichtung mit einer derartigen ladebuchse - Google Patents

Ladebuchse für eine ladevorrichtung für elektrisch antreibbare fahrzeuge, ladebuchsenanordnung sowie kontaktvorrichtung mit einer derartigen ladebuchse

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Publication number
EP4674009A1
EP4674009A1 EP23709327.3A EP23709327A EP4674009A1 EP 4674009 A1 EP4674009 A1 EP 4674009A1 EP 23709327 A EP23709327 A EP 23709327A EP 4674009 A1 EP4674009 A1 EP 4674009A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
charging socket
radially
charging
housing wall
plug
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23709327.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Felix STRACKE
Axel Hemsing
Jens Hoffmann
Andreas Bretz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Publication of EP4674009A1 publication Critical patent/EP4674009A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5219—Sealing means between coupling parts, e.g. interfacial seal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5213—Covers

Definitions

  • Charging socket for a charging device for electrically driven vehicles Charging socket arrangement and contact device with such a charging socket
  • the invention relates to a charging socket for a charging device for electrically driven vehicles with a socket housing which has a radially circumferentially delimiting housing wall and an axially delimiting housing wall which delimit a plug-in space of the charging socket, electrical contact elements which extend axially through the axially delimiting housing wall and parallel to the radially delimiting housing wall into the plug-in space of the charging socket, contact sheaths which extend axially from the axially delimiting housing wall and parallel to the radially delimiting housing wall into the plug-in space and radially surround the contact elements, and a sealing element for sealing a gap between the charging socket and the plug when the plug is plugged in, which is fastened to the charging socket.
  • the invention further relates to a charging socket arrangement with such a charging socket and a receiving housing with an interior from which the charging socket protrudes outwards, as well as a contact device with such a charging socket and a plug which has a radially delimiting outer wall which surrounds contact pins corresponding to the contact elements of the charging socket.
  • Such charging sockets can be used on charging stations, loading curbs or wall boxes or on vehicles to charge electrically powered vehicles by inserting a plug, which is connected via a cable to the corresponding interface on the vehicle or charging unit, into the charging socket so that the A charging socket that is at least indirectly connected to a power source can be used to recharge the battery in the vehicle or to enable bidirectional charging.
  • this charging socket has the disadvantage that it is not sealed when the plug is not plugged in, and when plugged in, leaks can occur if there is slight contamination in the area of the seal. In addition, water can also penetrate into the charging socket's slot when plugged in.
  • the task is therefore to create a charging socket for a charging device for electrically powered vehicles, which both seals the cover when closed and ensures reliable sealing of the plug when plugged in and when inserted. Accordingly, the functionality of the charging socket when plugged in should be ensured in rain or snow by reducing the amount of water penetrating it. These functions should be fulfilled by a single sealing element that is easy to install or manufacture.
  • a charging socket for a charging device for electrically driven vehicles with the features of the main claim 1
  • a charging socket according to the invention can be used in particular for charging devices, such as charging stations or charging devices that are integrated into the curb or kerbstone or for wall boxes, such as those offered by the vehicle manufacturers for owners of electric vehicles, for example.
  • Such a socket can also be used for charging on the vehicle side.
  • the term electrically driven vehicle refers to any vehicle with an electric motor that is powered by a battery in the vehicle. These can be purely electric vehicles but also hybrid vehicles, bicycles with auxiliary motors, motorcycles or scooters.
  • the charging socket according to the invention consists of a housing which has a radially circumferentially delimiting housing wall which radially encloses the plug when plugged in and an axially delimiting housing wall which delimits an insertion space of the charging socket into which the plug is inserted for charging.
  • a radially circumferentially delimiting housing wall does not necessarily mean a cylindrical wall. Instead, almost any shape is conceivable, whereby the shape is usually specified by corresponding standards in the various countries.
  • the charging socket also has electrical contact elements, which are usually designed as slotted or non-slotted sleeves, which usually have a radially inward preload, so that these contact elements rest resiliently against the corresponding contacts of the plug after insertion.
  • These contact elements extend through the axially delimiting housing wall and run axially and parallel to the radially delimiting housing wall of the charging socket in the insertion space.
  • These contact elements are radially surrounded in the insertion space by contact sheaths, which extend axially and parallel to the radially delimiting housing wall from the axially delimiting housing wall into the insertion space. These contact sheaths stabilize the contact elements and serve as a firm guide for the contacts of the plug in the contact elements of the charging socket.
  • the axially delimiting housing wall can be manufactured in one piece with the radially delimiting housing wall and the contact sheaths by injection molding, whereby when the contact elements are inserted into the injection molding tool, they can be directly overmolded.
  • the charging socket has a sealing element, which seals a gap between the charging socket and the plug when the plug is plugged in and which is attached to the charging socket.
  • this sealing element has an axial sealing surface and a radial sealing surface, which ensures that even if dirt occurs in the area of the seal, at least one sealing surface continues to fully fulfill its sealing effect and thus prevents water from penetrating the plug-in space.
  • This seal can have both sealing surfaces to the outer walls of the plug to be inserted and sealing surfaces to seal against a cover, so that water can be prevented from penetrating in any operating state of the charging socket and thus the functionality of the charging socket can be ensured even in bad weather conditions.
  • the sealing element does not have to be a separately mounted part, but can be manufactured, for example, by molding it onto the housing of the charging socket.
  • the sealing element has a circumferential axial sealing section which is arranged on the axial end of the radially delimiting housing wall and whose side facing away from the housing wall forms the axial sealing surface. Both the underside of a closure cover and a corresponding collar of a plug can rest against this sealing surface for axial sealing.
  • the circumferential axial sealing section has a sealing lip that extends radially outward over the radially outer end of the radially delimiting housing wall of the charging socket. This can in particular ensure reliable sealing when using a closure cover that can rest against this sealing lip axially or at least with an axial component.
  • the sealing element advantageously has a circumferential, axially extending section that extends radially outward along the radially delimiting housing wall.
  • This section reliably prevents water from penetrating a gap between the end of the radially delimiting housing wall and the axial sealing section. Furthermore, after the sealing element has been pushed onto the radially delimiting housing wall, this sealing section acts to pre-fix the sealing element.
  • the sealing element has a radially extending fastening sealing section that extends on a flange surface of a fastening flange. With this fastening flange, the charging socket can be screwed onto any housing part that has a corresponding opening, with the fastening sealing section in between.
  • This radially extending fastening sealing section is directly connected to the axially extending and surrounding the housing wall, so that by fastening the charging socket to the housing, the sealing element is automatically fixed to the socket housing of the charging socket at the same time.
  • the circumferential, axially extending section of the sealing element preferably extends in a closed manner from the axial sealing section to the radially extending fastening sealing section, which extends on the flange surface of the fastening flange.
  • the sealing element can easily be manufactured in one piece.
  • the sealing element surrounds the fastening flange radially and rests against the fastening flange in a radially outer area of the fastening flange on the axial side opposite the flange surface.
  • the sealing element thus surrounds the flange, creating a positive-locking fixation of the sealing element to the socket housing. This allows the sealing element to be pre-assembled reliably on the socket housing.
  • the charging socket has a rotatably mounted cover, which closes the plug-in space to an open side when closed and rests on the sealing element This prevents water from entering the charging socket even when no plug is inserted into the charging socket.
  • the closure cover has an inner recess which, when the charging socket is closed, is arranged opposite the open side of the charging socket's insertion space and into which an axial end of the charging socket protrudes. Accordingly, the charging socket is radially enclosed by the cover in the upper area. Due to gravity, water flowing downwards on the underside of the closure cover cannot flow into the area of the charging socket, but is drained outwards along the surface of the closure cover facing the charging socket.
  • the inner recess is radially delimited by a conical cover seat, which widens in the direction of the charging socket when closed and with which the closure cover rests on the sealing lip, in particular axially. Sealing is achieved by the conical cover seat resting on the sealing lip of the sealing element. By designing it as a protruding sealing lip, this is bent parallel to the cover seat and enables radial and axial sealing between the closure cover and the charging socket.
  • the charging socket arrangement consists of the charging socket and a receiving housing with an interior space from which the charging socket protrudes outwards, wherein the charging socket is fastened to the receiving housing via its fastening flange with the interposition of the radially extending fastening sealing section which extends on the flange surface of the fastening flange.
  • the charging socket is attached to the housing using screws, which are attached from the side opposite the cover. By attaching it from the side opposite the cover, the charging socket cannot be removed from the outside of the housing and is therefore protected from vandalism.
  • Attached from the side opposite the cover means that a tool can be attached to a screw head or nut from this side, while the side facing the outside of the housing is flat and therefore not accessible to a tool.
  • a screw can be screwed directly into a blind hole in the housing.
  • the contact device consists of a charging socket as described in the previous paragraphs and a plug which has a radially delimiting outer wall which surrounds contact pins corresponding to the contact elements of the charging socket.
  • the plug When plugged in, the plug rests with its radially delimiting outer wall radially against the radial sealing surface of the sealing element, so that a gap between the outer wall of the plug and the radial delimiting wall of the charging socket is reliably radially sealed.
  • the plug when plugged in, rests with its radially delimiting outer wall radially against the radial sealing section extending from the circumferential axial sealing section, which extends radially inward over the radially inner end of the radially delimiting housing wall of the charging socket.
  • the radial contact of the radial sealing section extending from the axial sealing section on the housing wall of the plug creates a seal directly in the upper area of the charging socket. This means that when When the plug is inserted into the charging socket, any water on the outside wall of the plug is sheared off when it is inserted and therefore cannot get into the inside of the charging socket with the plug.
  • a spring effect is created by the deformation of the radial sealing section, which keeps the plug in its position after it has been inserted into the charging socket.
  • the plug has a collar that extends radially outward from the radially delimiting housing wall and that has an axial stop surface with which the plug rests axially against the axial sealing surface when plugged in. Accordingly, after the plug is fully inserted into the charging socket, an additional axial seal is created that prevents water from penetrating when the plug is plugged in.
  • the axial extension of the radially delimiting housing wall of the charging socket from the axially delimiting housing wall of the charging socket is less than the axial extension of the radially delimiting outer wall of the plug from the axial stop surface and the axial extension of the radially delimiting housing wall of the charging socket from the axially delimiting housing wall of the charging socket plus the axial extension of the axial sealing surface is greater than the axial extension of the radially delimiting outer wall of the plug from the axial stop surface.
  • the sealing element according to the invention is easy to manufacture and assemble and to fix in its position relative to the charging socket.
  • the ingress of water in the axial direction and in the radial direction can be reliably prevented both when a plug is plugged in and when the plug is not plugged in, in which the cover rests on the charging socket.
  • FIG. 1 shows a charging socket according to the invention in perspective.
  • Figure 2 shows a side view of a charging socket arrangement according to the invention in a sectional view with the closure cover open.
  • Figure 3 shows a side view of a contact device according to the invention with an inserted charging socket and an open cover in a sectional view.
  • the charging socket 10 consists of a socket housing 11, which forms an insertion space 12 into which a plug 16 can be inserted from an open axial side 14 to produce an electrical contact device 18.
  • this insertion space 12 is delimited radially by a radially circumferentially delimiting, closed housing wall 20 and in the insertion direction by an axially delimiting housing wall 22.
  • a total of seven electrical contact elements 24 extend through the axially delimiting housing wall 22 from a space not visible in the figures, which is formed on the side of the insertion space 12 opposite the axially delimiting housing wall 22 and is also radially delimited by the radially delimiting housing wall 20, which are connected in the space to lines (not shown) that extend outwards through one or more openings (not shown) in a rear wall 26 of the charging socket 10.
  • the contact elements 24, which can be designed as slotted contact sleeves, for example, are overmolded with the plastic of the axially delimiting housing wall 22 and thus sealed. Alternatives such as subsequent casting or the installation of additional seals are also possible.
  • the contact elements 24 are each surrounded in the insertion space 12 by a contact sheath 28, the inner wall of which is arranged radially opposite the outer wall of the contact elements 24.
  • the contact sheaths 28 extend perpendicular to the axially delimiting housing wall 22 from this into the insertion space 12 and run parallel to the radially delimiting housing wall 20.
  • the radially delimiting housing wall 20 has a substantially round shape in a cross section that runs parallel to the axially delimiting housing wall 22 in a first circumferential region 30 that extends over an angle of approximately 270°.
  • the ends of this first circumferential region 30 are connected to one another by a straight second circumferential region 32, as a result of which the plug 16 can only be inserted into the charging socket 10 in a defined position.
  • the charging socket additionally has a locking actuator 34, via which the plug 16 is locked after insertion and before the charging socket 10 is supplied with power and is thus secured against unintentional removal.
  • This charging socket 10 can be installed either in a vertical position, i.e. with contact elements 24 pointing upwards or downwards, or in a horizontal position, i.e. with contact elements 24 pointing to the side, as well as in all intermediate positions. Furthermore, these can be connected to a swivel mechanism by which they can be swiveled by up to 90° between the horizontal and vertical positions. In all positions, however, when the charging socket 10 is open, water, for example from rain, can penetrate into the plug-in space 12, which can cause a fault current.
  • the charging socket 10 has a water drainage opening 36, which in the present embodiment extends from a corner region 38 between the axially delimiting housing wall 22 and the radially delimiting housing wall 20 through the radially delimiting housing wall 20 and opens into a water drainage channel 40.
  • the charging socket 10 has a sealing element 42, via which a gap 44 between the charging socket 10 and the plug 16 is sealed and which, according to the invention, has both an axial sealing surface 46 and a radial sealing surface 48.
  • the sealing element 42 has a circumferential axial sealing section 50 which rests on an axial end 52 of the radially delimiting housing wall 20 of the socket housing 11, as can be seen in Figure 1. can be seen. From this circumferential axial sealing section 50, a radial sealing section 54 extends radially inward and thus in the direction of the open side 14 of the insertion space 12, namely beyond a radially inner end 56 of the radially delimiting housing wall 20.
  • the axial sealing section 50 has a sealing lip 58 which extends radially outward and beyond the radially outer end of the radially delimiting housing wall 20.
  • a circumferential, axially extending section 62 of the sealing element 42 extends from the axial sealing section 50 along an outer wall surface 60 of the radially delimiting housing wall 20, which merges into a radially extending fastening sealing section 64 that rests directly on a flange surface 66 of a fastening flange 68 of the charging socket 10.
  • This radially extending fastening sealing section 64 has a shape corresponding to the flange surface 66 and a hole pattern corresponding to the hole pattern of the fastening flange 68.
  • a fixing section 70 extends from the radially extending fastening sealing section 64 around a radially outer region 72 of the fastening flange 68 and ends at an axial side 74 of the fastening flange 68 opposite the flange surface 66, whereby the sealing element 42 is held in a form-fitting manner in both its radial and axial position. Furthermore, it can be seen in Figure 1 that a circumferential sealing web 76 is formed on the radially extending fastening sealing section 64.
  • FIG. 2 shows a charging socket arrangement 78 according to the invention, in which the charging socket 10 is in a state installed on a charging device 80.
  • the charging socket 10 is here fastened with its sealing element 42 to a housing part 82 by being screwed with its fastening flange 68 to this housing part 82 by means of screws 84 with the interposition of the radially extending fastening section 64.
  • the housing part 82 is designed as a trough-shaped housing part 82, through which water can be drained from the area of the charging device 80 and has a hole pattern corresponding to the fastening flange 68.
  • the screws 84 are first passed through the housing part 82 and the fastening flange 68 and screwed there using nuts 86.
  • the screw heads 88 do not have any molded parts for producing a positive connection with a tool, so that these screws 84 can only be loosened from the axial side 74 of the fastening flange 68 opposite the flange surface 66.
  • the seal over the flange surface 66 by means of the radially extending fastening sealing section 64 is further reinforced by the compression of the sealing web 76.
  • the housing part 82 is attached to a cover 92 by means of screws with a seal 90 in between, which, for example, closes a receiving space of a loading ramp.
  • a closure cover 94 of the charging socket 10 is rotatably mounted on this cover 92 via a shaft 96. The closure cover can accordingly be rotated between a position in which the insertion space 12 of the charging socket 10 is covered and a position in which the insertion space is open for inserting the plug 16.
  • the closure cover 94 has an inner recess 98 on its side facing the charging socket 10 in the closed state, which is radially delimited by a conically shaped cover seat 100.
  • the cover seat 100 projects in the axial direction radially outside the charging socket in the axial Viewed in the direction beyond an axial end 101 of the charging socket 10 and thus beyond the sealing element 42, so that the cover seat 100 rests obliquely on the sealing lip 58 of the cover element 42 and deforms it for sealing.
  • a recess 102 is formed on the side of the closure cover 94 radially opposite to the shaft 96, into which a locking pin 104 engages in the closed state, which prevents the closure cover 94 from being opened without authorization, and which is pulled out of the recess 102 to release the closure cover 94 when authorization has been granted.
  • FIG. 3 now shows a contact device according to the invention, which shows the charging socket 10 with the plugged-in plug 16.
  • the plug 16 has a radially delimiting outer wall 106, which is designed to correspond to the radially circumferentially delimiting housing wall 20, so that the outer wall 106 of the plug 16 is arranged opposite the housing wall 20 of the charging socket 10 in the plugged-in state.
  • the radial extension of the outer wall 106 of the plug 16 is, however, slightly larger than the inner radial extension of the radial sealing section 54, so that the inner circumference of the radial sealing section 54 forms the radial sealing surface 48 to the outer wall 106 of the plug.
  • contact pins 108 are formed on the plug 16, which are arranged and shaped corresponding to the contact elements 24 of the charging socket 10 and are thus received in the contact elements 24 to establish an electrical connection when the plug 16 is plugged into the charging socket 10.
  • a circumferential collar 110 is formed on the plug 16, which serves as an axial stop surface 112 with which the plug 16 rests axially against the charging socket 10 in the plugged-in state.
  • the distance of this stop surface 112 to an axial extension end 114 of the radially delimiting outer wall 106 of the plug 16 is slightly greater than the axial extension of the radially circumferentially delimiting housing wall 20 from the axially delimiting housing wall 22 to the axial end of the radially delimiting housing wall 20 and at the same time slightly smaller than the entire axial extension of the charging socket 10 from the axially delimiting housing wall 22, i.e. the extension of the radially delimiting housing wall 20 plus the height of the circumferential axial sealing section 50 of the sealing element 42.
  • the plug 16 can be pushed into the insertion space 12 until the stop surface 112 rests firmly against the axial sealing section 50 and thus the axial sealing surface 46 and the axial sealing section 50 is slightly compressed before the axial extension end 114 of the plug 16 is pushed against the axial limiting housing wall 22 of the charging socket 10.
  • the locking actuator 34 When the plug 16 is plugged in, the locking actuator 34 is switched, whereby a locking pin 116 is moved through a through opening 118 in the radially delimiting housing wall 20 of the charging socket 10 into a hole 120 in the radially delimiting outer wall 106 of the plug 16, so that the plug 16 can only be removed from the charging socket 10 again with appropriate authorization.
  • the described charging socket, the charging socket arrangement and the contact device are easy to manufacture and install.
  • the ingress of water is reliably prevented both when the charging socket is closed by the cover and when it is plugged in.
  • a high level of functional reliability is achieved by using the various sealing surfaces and in particular the radial seal and axial seal when the plug is plugged in or when the charging socket is closed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Es sind Ladebuchsen für Ladevorrichtungen für elektrisch antreibbare Fahrzeuge mit einem Buchsengehäuse (11), welches eine radial umfänglich begrenzende Gehäusewand (20) und eine axial begrenzende Gehäusewand (22) aufweist, welche einen Einsteckraum (12) der Ladebuchse (10) begrenzen, elektrischen Kontaktelementen (24), die sich durch die axial begrenzende Gehäusewand (22) axial und parallel zur radial begrenzenden Gehäusewand (20) in den Einsteckraum (12) der Ladebuchse (10) erstrecken, Kontaktummantelungen (28), die sich von der axial begrenzenden Gehäusewand (22) axial und parallel zur radial begrenzenden Gehäusewand (20) in den Einsteckraum (12) erstrecken und die Kontaktelemente (24) radial umgeben, einem Dichtelement (42) zur Abdichtung eines Spaltes (44) zwischen der Ladebuchse (10) und dem Stecker (16) im eingesteckten Zustand des Steckers (16), welches an der Ladebuchse (10) befestigt ist, bekannt. Um diese gegenüber eindringendem Wasser abzudichten, wird 25 vorgeschlagen, dass das Dichtelement (42) eine axiale Dichtfläche (46) und eine radiale Dichtfläche (48) aufweist. Des Weiteren wird eine Ladebuchsenanordnung sowie eine Kontaktvorrichtung mit einer entsprechenden Ladebuchse offenbart.

Description

B E S C H R E I B U N G
Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge, Ladebuchsenanordnung sowie Kontaktvorrichtung mit einer derartigen Ladebuchse
Die Erfindung betrifft eine Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge mit einem Buchsengehäuse, welches eine radial umfänglich begrenzende Gehäusewand und eine axial begrenzende Gehäusewand aufweist, welche einen Einsteckraum der Ladebuchse begrenzen, elektrischen Kontaktelementen, die sich durch die axial begrenzende Gehäusewand axial und parallel zur radial begrenzenden Gehäusewand in den Einsteckraum der Ladebuchse erstrecken, Kontaktummantelungen, die sich von der axial begrenzenden Gehäusewand axial und parallel zur radial begrenzenden Gehäusewand in den Einsteckraum erstrecken und die Kontaktelemente radial umgeben, und einem Dichtelement zur Abdichtung eines Spaltes zwischen der Ladebuchse und dem Stecker im eingesteckten Zustand des Steckers, welches an der Ladebuchse befestigt ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Ladebuchsenanordnung mit einer derartigen Ladebuchse und einem aufnehmenden Gehäuse mit einem Innenraum, aus dem die Ladebuchse nach außen ragt, sowie eine Kontaktvorrichtung mit einer derartigen Ladebuchse und einem Stecker, der eine radial begrenzende Außenwand aufweist, welche zu den Kontaktelementen der Ladebuchse korrespondierende Kontaktstifte umgibt.
Derartige Ladebuchsen können an Ladesäulen, Ladebordsteinen oder Wall- Boxen oder an Fahrzeugen verwendet werden, um elektrisch antreibbare Fahrzeuge aufzuladen, indem ein Stecker, der über ein Kabel mit der entsprechenden Schnittstelle am Fahrzeug oder an der Ladeeinheit verbunden ist, in die Ladebuchse eingesteckt wird, so dass über die mit einer Stromquelle zumindest indirekt verbundene Ladebuchse die Batterie im Fahrzeug wieder aufgeladen werden kann oder auch ein bidirektionales Laden ermöglicht wird.
Die genaue Ausbildung dieser Ladebuchsen ist vielfach abhängig von den vor Ort gültigen Normen. Den Ladebuchsen ist jedoch gemeinsam, dass sie eine radial begrenzende Wand aufweisen müssen, die den einzusteckenden Stecker im Ladezustand nach radial außen begrenzt, eine axiale Begrenzungswand aufweisen müssen, sowie Kontaktelemente aufweisen müssen, über die der elektrische Kontakt hergestellt wird, und in die entsprechende Kontaktstifte des Steckers zur Aufladung geschoben werden.
Bei diesen Ladebuchsen ist jedoch darauf zu achten, dass diese häufig im Freien angeordnet sind und somit den Wettereinflüssen ausgesetzt sind. Insbesondere Niederschläge, aber auch entsprechend feuchte Luft, aus der sich die Feuchtigkeit an den Wänden der Ladebuchse je nach Temperatureinfluss absetzen kann, können zu einem Eindringen von Wasser in die Ladebuchse führen, wodurch es zu Fehlerströmen, wie Kurzschlüssen kommen kann, wenn durch das Wasser eine Verbindung zwischen zwei oder mehreren der elektrischen Kontakte hergestellt wird. Zusätzlich muss ein Eindringen von Schmutz oder Staub verhindert werden.
Aus diesem Grund muss sowohl in einem Zustand, in dem der Stecker nicht in der Ladebuchse angeordnet ist als auch in einem eingesteckten Zustand des Steckers zuverlässig verhindert werden, dass Wasser oder Schmutz in das Innere der Ladebuchse eindringen kann. Dies erfolgt üblicherweise über entsprechende Dichtelemente.
So wird in der WO 2012/163736 Al eine Ladebuchse mit einem Dichtelement vorgeschlagen, welches über einen Halter von einer offenen Seite des Einsteckraums gegen die radial begrenzende Gehäusewand geschraubt wird und zwei umlaufende Dichtnasen aufweist, die gegen eine Gehäusewand des Steckers abdichten sollen.
Diese Ladebuchse weist jedoch die Nachteile auf, dass keine Abdichtung im nicht eingesteckten Zustand des Steckers erfolgt und im eingesteckten Zustand bei Auftreten geringer Verunreinigungen im Bereich der Dichtung Undichtigkeiten auftreten können. Zusätzlich kann auch während des Einsteckens Wasser in den Einsteckraum der Ladebuchse eindringen.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge zu schaffen, mit der sowohl eine Abdichtung zum Verschlussdeckel im geschlossenen Zustand erfolgt als auch ein prozesssicheres Dichten zum Stecker im gesteckten Zustand und beim Einstecken sichergestellt wird. Entsprechend soll die Funktionalität der Ladebuchse im gesteckten Zustand bei Regen oder Schnee durch eine Reduktion eindringenden Wassers sichergestellt werden. Diese Funktionen sollen durch ein einziges, leicht zu montierendes oder herzustellendes Dichtelement erfüllt werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1, durch eine Ladebuchsenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 sowie eine Kontaktvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Eine erfindungsgemäße Ladebuchse kann insbesondere für Ladevorrichtungen verwendet werden, wie Ladesäulen oder Ladevorrichtungen, die im Bordstein oder Randstein integriert sind oder für Wall-Boxen, wie sie beispielsweise für Besitzer elektrischer Fahrzeuge von den Herstellern der Fahrzeuge angeboten werden. Auch kann eine solche Buchse fahrzeugseitig zum Aufladen genutzt werden. Dabei wird unter dem Begriff elektrisch antreibbares Fahrzeug jedes Fahrzeug mit einem Elektromotor verstanden, das über eine Batterie im Fahrzeug mit Strom versorgt wird. Dies können rein elektrische Kraftwagen aber auch Hybridfahrzeuge, Fahrräder mit Hilfsmotor, Motorräder oder Roller sein.
Die erfindungsgemäße Ladebuchse besteht aus einem Gehäuse, welches eine radial umfänglich begrenzende Gehäusewand, welche im eingesteckten Zustand den Stecker radial umschließt und eine axial begrenzende Gehäusewand aufweist, welche einen Einsteckraum der Ladebuchse begrenzen, in den der Stecker zum Laden eingeführt wird. Unter einer radial umfänglich begrenzenden Gehäusewand ist nicht notwendigerweise eine zylinderförmige Wand zu verstehen. Stattdessen sind beinahe beliebige Formen denkbar, wobei die Form üblicherweise durch entsprechende Normen in den verschiedenen Ländern festgelegt ist.
Die Ladebuchse weist des Weiteren elektrische Kontaktelemente auf, die üblicherweise als geschlitzte oder nicht geschlitzte Hülsen ausgebildet sind, die zumeist eine Vorspannung nach radial innen aufweisen, so dass diese Kontaktelemente federnd gegen die korrespondierenden Kontakte des Steckers nach dem Einstecken anliegen. Diese Kontaktelemente erstrecken sich durch die axial begrenzende Gehäusewand und verlaufen im Einsteckraum axial und parallel zur radial begrenzenden Gehäusewand der Ladebuchse. Diese Kontaktelemente sind im Einsteckraum radial umgeben von Kontaktummantelungen, die sich von der axial begrenzenden Gehäusewand axial und parallel zur radial begrenzenden Gehäusewand in den Einsteckraum erstrecken. Durch diese Kontaktummantelungen werden die Kontaktelemente stabilisiert und sie dienen als feste Führung für die Kontakte des Steckers in die Kontaktelemente der Ladebuchse. Die axial begrenzende Gehäusewand kann mit der radial begrenzenden Gehäusewand und den Kontaktummantelungen einstückig im Spritzguss hergestellt werden, wobei bei Einlage der Kontaktelemente in das Spritzgusswerkzeug diese direkt mit umspritzt werden können. Des Weiteren weist die Ladebuchse ein Dichtelement auf, über welches ein Spalt zwischen der Ladebuchse und dem Stecker im eingesteckten Zustand des Steckers abgedichtet wird und welches an der Ladebuchse befestigt ist. Erfindungsgemäß weist dieses Dichtelement eine axiale Dichtfläche und eine radiale Dichtfläche auf, wodurch sichergestellt wird, dass auch bei auftretendem Schmutz im Bereich der Dichtung zumindest eine Dichtfläche weiterhin vollständig seine Dichtwirkung erfüllt und somit ein Eindringen von Wasser in den Einsteckraum verhindert. Diese Dichtung kann sowohl Dichtflächen zu Außenwänden des einzuführenden Steckers aufweisen als auch Dichtflächen zur Abdichtung gegenüber einem Verschlussdeckel, so dass in jedem Betriebszustand der Ladebuchse ein Eindringen von Wasser verhindert werden kann und somit die Funktionalität der Ladebuchse auch bei schlechten Wetterbedingungen sichergestellt werden kann. Des Weiteren muss das Dichtelement kein separat montiertes Teil sein, sondern kann beispielsweise durch Anspritzen an das Gehäuse der Ladebuchse hergestellt werden.
Vorzugsweise weist das Dichtelement einen umlaufenden axialen Dichtabschnitt auf, der auf dem axialen Ende der radial begrenzenden Gehäusewand angeordnet ist und dessen von der Gehäusewand axial abgewandte Seite die axiale Dichtfläche bildet. Gegen diese Dichtfläche kann sowohl die Unterseite eines Verschlussdeckels als auch ein entsprechender Kragen eines Steckers zur axialen Abdichtung anliegen.
In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform erstreckt sich von dem umlaufenden axialen Dichtabschnitt ein radialer Dichtabschnitt nach radial innen über das radial innere Ende der radial begrenzenden Gehäusewand der Ladebuchse, dessen radiale Innenfläche, die radiale Dichtfläche bildet. Diese radiale Dichtfläche dichtet entsprechend im eingesteckten Zustand der Ladebuchse gegen eine äußere Gehäusewand des Steckers ab und verhindert zuverlässig ein Eindringen durch einen Spalt zwischen den beiden radial begrenzenden Wänden des Steckers und der Ladebuchse. Zusätzlich verhindert dieser Dichtabschnitt auch ein Eindringen von Wasser während des Einsteckens des Steckers, da dieser mit Beginn des Erreichens der Ladebuchse gegen das Dichtelement anliegt, wodurch am Steckergehäuse vorhandenes Wasser abgeschert wird und nicht nach unten in den Einsteckraum fließen kann. Zusätzlich wird eine Presskraft im eingesteckten Zustand des Steckers erzeugt und durch die vorhandene Haftreibung der Stecker in seiner Position in der Ladebuchse fixiert.
In einer wiederum weiterführenden Ausführung weist der umlaufende axiale Dichtabschnitt eine Dichtlippe auf, die sich nach radial außen über das radial äußere Ende der radial begrenzenden Gehäusewand der Ladebuchse erstreckt. Diese kann insbesondere eine zuverlässige Abdichtung bei Verwendung eines Verschlussdeckels sicherstellen, der gegen diese Dichtlippe axial oder zumindest mit einer axialen Komponente anliegen kann.
Des Weiteren weist das Dichtelement vorteilhafterweise einen umlaufenden, sich axial erstreckenden Abschnitt auf, der sich radial außen entlang der radial begrenzenden Gehäusewand erstreckt. Durch diesen Abschnitt wird ein Eindringen von Wasser in einen Spalt zwischen dem Ende der radial begrenzenden Gehäusewand und dem axialen Dichtabschnitt zuverlässig verhindert. Des Weiteren wirkt dieser Dichtabschnitt nach dem Aufschieben des Dichtelementes auf die radial begrenzende Gehäusewand zur Vorfixierung des Dichtelementes.
Zusätzlich weist das Dichtelement einen sich radial erstreckenden Befestigungsdichtabschnitt auf, der sich auf einer Flanschfläche eines Befestigungsflansches erstreckt. Mit diesem Befestigungsflansch kann die Ladebuchse an einem beliebigen Gehäuseteil, welches eine entsprechende Öffnung aufweist, unter Zwischenlage des Befestigungsdichtabschnitts angeschraubt werden. Dieser sich radial erstreckende Befestigungsdichtabschnitt schließt sich unmittelbar an den sich axial erstreckenden und die Gehäusewand umgebenden Abschnitt des Dichtelementes an, so dass das Dichtelement durch Befestigung der Ladebuchse am Gehäuse gleichzeitig automatisch auch am Buchsengehäuse der Ladebuchse fixiert wird. Ein Eindringen von Wasser in den unteren Teil der Ladebuchse beziehungsweise den hinter dem Flansch liegenden Raum der Ladebuchse wird so zuverlässig verhindert, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn diese Ladebuchse mit ihrem zur Einsteckseite des Steckers entgegengesetzten Ende in einem Raum angeordnet ist, in den möglichst kein Wasser eindringen soll, wie dies beispielsweise im Fall eines Ladebordsteins der Fall ist.
Entsprechend erstreckt sich der umlaufende, sich axial erstreckende Abschnitt des Dichtelementes vorzugsweise geschlossen vom axialen Dichtabschnitt bis zum sich radial erstreckenden Befestigungsdichtabschnitt, der sich auf der Flanschfläche des Befestigungsflansches erstreckt. So werden auch alle Spalte zwischen dem Buchsengehäuse der Ladebuchse und dem Dichtelement vor einem Eindringen von Wasser zuverlässig geschützt. Des Weiteren kann das Dichtelement auf einfache Weise einstückig hergestellt werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Dichtelement den Befestigungsflansch radial umgibt und in einem radial äußeren Bereich des Befestigungsflansches an der zur Flanschfläche entgegengesetzten axialen Seite gegen den Befestigungsflansch anliegt. Somit umgreift das Dichtelement den Flansch, wodurch eine formschlüssige Fixierung des Dichtelementes am Buchsengehäuse hergestellt wird. So kann zuverlässig eine Vormontage des Dichtelementes am Buchsengehäuse durchgeführt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ladebuchse einen drehbar gelagerten Verschlussdeckel aufweist, der im geschlossenen Zustand den Einsteckraum zu einer offenen Seite verschließt und auf dem Dichtelement aufliegt. So wird ein Eindringen von Wasser in die Ladebuchse auch in einem Zustand sichergestellt, in dem kein Stecker in die Ladebuchse gesteckt ist.
In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform weist der Verschlussdeckel eine innere Ausnehmung auf, die im geschlossenen Zustand der Ladebuchse gegenüberliegend zur offenen Seite des Einsteckraums der Ladebuchse angeordnet ist und in die ein axiales Ende der Ladebuchse ragt. Entsprechend wird die Ladebuchse vom Deckel im oberen Bereich radial umschlossen. Aufgrund der Schwerkraft an der Unterseite des Verschlussdeckels vorhandenes, nach unten fließendes Wasser, kann entsprechend nicht in den Bereich der Ladebuchse strömen, sondern wird entlang der zur Ladebuchse weisenden Oberfläche des Verschlussdeckels nach außen abgeleitet.
Vorzugsweise ist die innere Ausnehmung durch einen konisch geformten Deckelsitz radial begrenzt, der sich im geschlossenen Zustand in Richtung der Ladebuchse erweitert und mit dem der Verschlussdeckel auf der Dichtlippe insbesondere axial aufliegt. Entsprechend erfolgt die Abdichtung durch die Auflage des konisch geformten Deckelsitzes auf der Dichtlippe des Dichtelementes. Durch die Ausführung als vorstehende Dichtlippe wird diese entsprechend parallel zum Deckelsitz gebogen und ermöglicht eine radiale und axiale Abdichtung zwischen dem Verschlussdeckel und der Ladebuchse.
Die erfindungsgemäße Ladebuchsenanordnung besteht aus der Ladebuchse und einem aufnehmenden Gehäuse mit einem Innenraum, aus dem die Ladebuchse nach außen ragt, wobei die Ladebuchse über ihren Befestigungsflansch unter Zwischenlage des sich radial erstreckenden Befestigungsdichtabschnitts, der sich auf der Flanschfläche des Befestigungsflansches erstreckt an dem aufnehmenden Gehäuse befestigt ist. Auf diese Weise wird zuverlässig ein Eindringen von Flüssigkeit in den Innenraum des Gehäuses, an dem die Ladebuchse befestigt ist, verhindert. In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform ist die Ladebuchse über Schrauben am aufnehmenden Gehäuse befestigt, welche von der zum Verschlussdeckel gegenüberliegenden Seite aus befestigt sind. Durch diese Befestigung von der zum Verschlussdeckel gegenüberliegenden Seite, kann die Ladebuchse nicht von der Außenseite des Gehäuses aus gelöst werden und ist somit vor Vandalismus geschützt. Unter von der zum Verschlussdeckel gegenüberliegenden Seite befestigt, bedeutet, dass von dieser Seite ein Werkzeug an einem Schraubenkopf oder einer Mutter ansetzbar ist, während die zur Außenseite des Gehäuses gewandte Seite flach ausgebildet ist und somit nicht für ein Werkzeug zugänglich ist. Alternativ kann eine Schraube direkt in ein Sackloch des Gehäuses eingedreht werden.
Die erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung besteht aus einer wie in den vorherigen Absätzen beschriebenen Ladebuchse sowie einem Stecker, der eine radial begrenzende Außenwand aufweist, welche zu den Kontaktelementen der Ladebuchse korrespondierende Kontaktstifte umgibt.
Der Stecker liegt im eingesteckten Zustand mit seiner radial begrenzenden Außenwand radial gegen die radiale Dichtfläche des Dichtelementes an, so dass ein Spalt zwischen der Außenwand des Steckers und der radialen Begrenzungswand der Ladebuchse zuverlässig radial abgedichtet ist.
Insbesondere liegt der Stecker im eingesteckten Zustand mit seiner radial begrenzenden Außenwand radial gegen den sich von dem umlaufenden axialen Dichtabschnitt erstreckenden radialen Dichtabschnitt, der sich nach radial innen über das radial innere Ende der radial begrenzenden Gehäusewand der Ladebuchse erstreckt, an. Durch die radiale Anlage des sich vom axialen Dichtabschnitt aus erstreckenden radialen Dichtabschnitts an der Gehäusewand des Steckers wird eine Abdichtung unmittelbar im oberen Bereich der Ladebuchse hergestellt. Dies hat zur Folge, dass beim Einstecken des Steckers in die Ladebuchse an der Außenwand des Steckers vorhandenes Wasser beim Einstecken abgeschert wird und somit nicht mit dem Stecker in das Innere der Ladebuchse gelangen kann. Im Anlagebereich des radialen Dichtabschnitts an der Außenwand des Steckers entsteht eine Federwirkung durch die Verformung des radialen Dichtabschnitts, wodurch der Stecker nach dem Einschieben in der Ladebuchse in seiner Position gehalten wird.
Vorzugsweise weist der Stecker einen Kragen auf, der sich nach radial außen von der radial begrenzenden Gehäusewand aus erstreckt und der eine axiale Anschlagfläche aufweist, mit der der Stecker im eingesteckten Zustand gegen die axiale Dichtfläche axial anliegt. Entsprechend entsteht nach dem vollständigen Einstecken des Steckers in die Ladebuchse zusätzlich eine axiale Abdichtung, durch die ein Eindringen von Wasser im eingesteckten Zustand des Steckers verhindert wird.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die axiale Erstreckung der radial begrenzenden Gehäusewand der Ladebuchse von der axial begrenzenden Gehäusewand der Ladebuchse aus geringer ist als die axiale Erstreckung der radial begrenzenden Außenwand des Steckers von der axialen Anschlagfläche aus und die axiale Erstreckung der radial begrenzenden Gehäusewand der Ladebuchse von der axial begrenzenden Gehäusewand der Ladebuchse zuzüglich der axialen Erstreckung der axialen Dichtfläche größer ist als die axiale Erstreckung der radial begrenzenden Außenwand des Steckers von der axialen Anschlagfläche aus. So kann sichergestellt werden, dass nach dem vollständigen Einschieben des Steckers in die Ladebuchse die axiale Dichtfläche verformt werden kann und dennoch ein ausreichendes Einstecken der Kontaktstifte in die Kontaktelemente zur Herstellung der elektrischen Verbindung stattfindet.
Es wird somit eine Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge geschaffen, mit der Fehlerströme durch ein Eindringen von Wasser in die Ladebuchse zuverlässig verhindert werden können. Das erfindungsgemäße Dichtelement ist einfach herzustellen und zu montieren sowie in seiner Lage zur Ladebuchse zu fixieren. Sowohl im eingesteckten Zustand eines Steckers als auch im nicht eingesteckten Zustand des Steckers, in dem der Verschlussdeckel auf der Ladebuchse aufliegt, kann ein Eindringen von Wasser in axialer Richtung und in radialer Richtung zuverlässig verhindert werden.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ladebuchse in perspektivischer Darstellung.
Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ladebuchsenanordnung in geschnittener Darstellung mit geöffnetem Verschlussdeckel.
Die Figur 3 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung mit einer eingesteckten Ladebuchse und geöffnetem Verschlussdeckel in geschnittener Darstellung.
Die erfindungsgemäße Ladebuchse 10 besteht aus einem Buchsengehäuse 11, welches einen Einsteckraum 12 bildet, in den von einer offenen axialen Seite 14 ein Stecker 16 zur Herstellung einer elektrischen Kontaktvorrichtung 18 eingesteckt werden kann.
Im Einzelnen wird dieser Einsteckraum 12 radial durch eine radial umfänglich begrenzende, geschlossene Gehäusewand 20 begrenzt und in der Einsteckrichtung durch eine axial begrenzende Gehäusewand 22 begrenzt. Durch die axial begrenzende Gehäusewand 22 erstrecken sich aus einem in den Figuren nicht sichtbaren Raum, der an der zur axial begrenzenden Gehäusewand 22 entgegengesetzten Seite des Einsteckraums 12 ausgebildet ist und radial ebenfalls durch die radial begrenzende Gehäusewand 20 begrenzt wird, insgesamt sieben elektrische Kontaktelemente 24, welche im Raum mit nicht dargestellten Leitungen verbunden sind, die sich durch eine oder mehrere nicht dargestellte Öffnungen in einer Rückwand 26 der Ladebuchse 10, nach außen erstrecken.
Bei der Herstellung der Ladebuchse 10 werden die Kontaktelemente 24, die beispielsweise als geschlitzte Kontakthülsen ausgebildet sein können, mit dem Kunststoff der axial begrenzenden Gehäusewand 22 umspritzt und dadurch abgedichtet. Alternativen wie nachträgliches Vergießen oder der Einbau zusätzlicher Dichtungen sind ebenfalls möglich.
Die Kontaktelemente 24 werden im Einsteckraum 12 jeweils von einer Kontaktummantelung 28 umgeben, deren innere Wand radial gegenüberliegend zur äußeren Wand der Kontaktelemente 24 angeordnet ist. Die Kontaktummantelungen 28 erstrecken sich senkrecht zur axial begrenzenden Gehäusewand 22 von dieser in den Einsteckraum 12 und verlaufen parallel zur radial begrenzenden Gehäusewand 20.
Die radial begrenzende Gehäusewand 20 weist in einem Querschnitt, der parallel zur axial begrenzenden Gehäusewand 22 verläuft, in einem ersten Umfangsbereich 30, der sich über einen Winkel von etwa 270° erstreckt, eine im Wesentlichen runde Form auf. Die Enden dieses ersten Umfangsbereiches 30 sind durch einen gerade verlaufenden zweiten Umfangsbereich 32 miteinander verbunden, wodurch der Stecker 16 lediglich in einer definierten Position zur Ladebuchse 10 eingeschoben werden kann. Die Ladebuchse weist zusätzlich einen Verriegelungsaktuator 34 auf, über den der Stecker 16 nach dem Einstecken und vor der Versorgung der Ladebuchse 10 mit Strom verriegelt wird und so gegen unbeabsichtigtes Herausziehen gesichert wird.
Diese Ladebuchse 10 kann entweder in vertikaler Position, also mit nach oben oder unten weisenden Kontaktelementen 24 oder in horizontaler Position, also mit zur Seite weisenden Kontaktelementen 24 sowie in allen Zwischenpositionen eingebaut werden. Des Weiteren können diese mit einem Schwenkmechanismus verbunden werden, durch den sie um bis zu 90° zwischen der horizontalen und der vertikalen Position verschwenkt werden. In allen Positionen kann es jedoch bei offener Ladebuchse 10 passieren, dass Wasser, beispielsweise durch Regen in den Einsteckraum 12 eindringt, wodurch ein Fehlerstrom entstehen kann.
Um dies zu verhindern, weist die Ladebuchse 10 eine Wasserablauföffnung 36 auf, die sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Eckbereich 38 zwischen der axial begrenzenden Gehäusewand 22 und der radial begrenzenden Gehäusewand 20 durch die radial begrenzende Gehäusewand 20 erstreckt und in einem Wasserablaufkanal 40 mündet.
Um jedoch in allen Einbau- und Verstellpositionen der Ladebuchse 10 zu verhindern, dass Wasser überhaupt in den Einsteckraum 12 eindringen kann, weist die Ladebuchse 10 ein Dichtelement 42 auf, über welches ein Spalt 44 zwischen der Ladebuchse 10 und dem Stecker 16 abgedichtet wird und welches erfindungsgemäß sowohl eine axiale Dichtfläche 46 als auch eine radiale Dichtfläche 48 aufweist.
Hierzu weist das Dichtelement 42 einen umlaufenden axialen Dichtabschnitt 50 auf, der auf einem axialen Ende 52 der radial begrenzenden Gehäusewand 20 des Buchsengehäuses 11 aufliegt, wie in Figur 1 zu erkennen ist. Von diesem umlaufenden axialen Dichtabschnitt 50 erstreckt sich ein radialer Dichtabschnitt 54 nach radial innen und somit in Richtung der offenen Seite 14 des Einsteckraums 12 und zwar über ein radial inneres Ende 56 der radial begrenzenden Gehäusewand 20 hinaus.
Des Weiteren weist der axiale Dichtabschnitt 50 eine Dichtlippe 58 auf, die sich radial nach außen und über das radial äußere Ende der radial begrenzenden Gehäusewand 20 hinaus.
Zusätzlich erstreckt sich vom axialen Dichtabschnitt 50 entlang einer Außenwandfläche 60 der radial begrenzenden Gehäusewand 20 ein umlaufender sich axial erstreckender Abschnitt 62 des Dichtelementes 42, der in einen sich radial erstreckenden Befestigungsdichtabschnitt 64 übergeht, der unmittelbar auf einer Flanschfläche 66 eines Befestigungsflansches 68 der Ladebuchse 10 aufliegt. Dieser sich radial erstreckende Befestigungsdichtabschnitt 64 weist eine zur Flanschfläche 66 korrespondierende Form sowie ein zum Lochmuster des Befestigungsflansches 68 korrespondierendes Lochmuster auf. Vom sich radial erstreckenden Befestigungsdichtabschnitt 64 aus erstreckt sich ein Fixierungsabschnitt 70 um einen radial äußeren Bereich 72 des Befestigungsflansches 68 herum und endet an einer zur Flanschfläche 66 entgegengesetzten axialen Seite 74 des Befestigungsflansches 68, wodurch das Dichtelement 42 sowohl in seiner radialen als auch in seiner axialen Position formschlüssig gehalten wird. Des Weiteren ist in der Figur 1 zu erkennen, dass auf dem sich radial erstreckenden Befestigungsdichtabschnitt 64 ein umlaufender Dichtsteg 76 ausgebildet ist.
In der Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Ladebuchsenanordnung 78 dargestellt, bei der sich die Ladebuchse 10 in einem an einer Ladevorrichtung 80 eingebauten Zustand befindet. Die Ladebuchse 10 ist hier mit ihrem Dichtelement 42 an einem Gehäuseteil 82 befestigt, indem sie mit ihrem Befestigungsflansch 68 unter Zwischenlage des sich radial erstreckenden Befestigungsabschnitts 64 an dieses Gehäuseteil 82 mittels Schrauben 84 verschraubt ist.
Das Gehäuseteil 82 ist in vorliegendem Fall als wannenförmiges Gehäuseteil 82 ausgeführt, über welches Wasser aus dem Bereich der Ladevorrichtung 80 abgeführt werden kann und weist ein zum Befestigungsflansch 68 korrespondierendes Lochmuster auf. Zur Befestigung werden entsprechend die Schrauben 84 zunächst durch das Gehäuseteil 82 und den Befestigungsflansch 68 hindurchgeführt und dort über Muttern 86 verschraubt. Die Schraubenköpfe 88 weisen keine Formteile zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit einem Werkzeug auf, so dass ein Lösen dieser Schrauben 84 nur von der zur Flanschfläche 66 entgegengesetzten axialen Seite 74 des Befestigungsflansches 68 möglich ist. Die Abdichtung über die Flanschfläche 66 mittels des sich radial erstreckenden Befestigungsdichtabschnitts 64 wird noch durch die Kompression des Dichtstegs 76 verstärkt.
Das Gehäuseteil 82 ist mittels Schrauben unter Zwischenlage einer Dichtung 90 an einem Deckel 92 befestigt, der beispielsweise einen Aufnahmeraum eines Ladebordsteins verschließt. An diesem Deckel 92 ist ein Verschlussdeckel 94 der Ladebuchse 10 über eine Welle 96 drehbar gelagert. Entsprechend ist der Verschlussdeckel zwischen einer Position, in der der Einsteckraum 12 der Ladebuchse 10 verdeckt wird und einer Position, in der der Einsteckraum zum Einführen des Steckers 16 geöffnet ist, drehbar.
Der Verschlussdeckel 94 weist an seiner im geschlossenen Zustand zur Ladebuchse 10 weisenden Seite eine innere Ausnehmung 98 auf, die radial durch einen konisch geformten Deckelsitz 100 begrenzt wird. Der Deckelsitz 100 ragt in axialer Richtung radial außerhalb der Ladebuchse in axialer Richtung betrachtet über ein axiales Ende 101 der Ladebuchse 10 und somit über das Dichtelement 42 hinaus, so dass der Deckelsitz 100 schräg auf der Dichtlippe 58 des Deckelelementes 42 aufliegt und dieses zur Abdichtung verformt.
Entsprechend wird eine umlaufende Abdichtung zwischen dem geschlossenen Deckelelement und der Ladebuchse 10 geschaffen. Wasser, welches sich an der Unterseite des Verschlussdeckels 94 befindet, wird durch die Form des Deckelsitzes daran gehindert in Richtung des Inneren der Ladebuchse 10 zu strömen, da der Deckelsitz 100 radial außerhalb der Ladebuchse 10 seine tiefste Position aufweist, so dass das Wasser von dort nach unten abgeführt wird, statt in Richtung der Dichtlippe 58 zu strömen.
Des Weiteren ist an der zur Welle 96 radial gegenüberliegenden Seite des Verschlussdeckels 94 eine Ausnehmung 102 ausgebildet, in die im geschlossenen Zustand ein Verriegelungsstift 104 eingreift, durch den ein Öffnen des Verschlussdeckels 94 ohne erfolgte Autorisierung verhindert wird, und der bei erfolgter Autorisierung zur Freigabe des Verschlussdeckels 94 aus der Ausnehmung 102 ausgezogen wird.
Die Figur 3 zeigt nun eine erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung, die die Ladebuchse 10 mit eingestecktem Stecker 16 zeigt. Der Stecker 16 weist eine radial begrenzende Außenwand 106 auf, die korrespondierend zur radial umfänglich begrenzenden Gehäusewand 20 ausgebildet ist, so dass die Außenwand 106 des Steckers 16 im eingesteckten Zustand gegenüberliegend zur Gehäusewand 20 der Ladebuchse 10 angeordnet ist. Die radiale Ausdehnung der Außenwand 106 des Steckers 16 ist jedoch geringfügig größer als die innere radiale Ausdehnung des radialen Dichtabschnitts 54, so dass der innere Umfang des radialen Dichtabschnitts 54 die radiale Dichtfläche 48 zur Außenwand 106 des Steckers bildet. Im Innern der Außenwand 106 sind am Stecker 16 Kontaktstifte 108 ausgebildet, die korrespondierend zu den Kontaktelementen 24 der Ladebuchse 10 angeordnet und geformt sind und somit in den Kontaktelementen 24 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung aufgenommen werden, wenn der Stecker 16 in die Ladebuchse 10 gesteckt wird.
Des Weiteren ist am Stecker 16 ein umlaufender Kragen 110 ausgebildet, der als axiale Anschlagfläche 112 dient, mit dem der Stecker 16 im eingesteckten Zustand gegen die Ladebuchse 10 axial anliegt. Der Abstand dieser Anschlagfläche 112 zu einem axialen Erstreckungsende 114 der radial begrenzenden Außenwand 106 des Steckers 16 ist geringfügig größer als die axiale Erstreckung der radial umfänglich begrenzenden Gehäusewand 20 von der axial begrenzenden Gehäusewand 22 zum axialen Ende der radial begrenzenden Gehäusewand 20 und gleichzeitig etwas kleiner als die gesamte axiale Erstreckung der Ladebuchse 10 von der axial begrenzenden Gehäusewand 22 aus, also als die Erstreckung der radial begrenzenden Gehäusewand 20 zuzüglich der Höhe des umlaufenden axialen Dichtabschnitts 50 des Dichtelementes 42. Entsprechend kann der Stecker 16 in den Einsteckraum 12 geschoben werden, bis die Anschlagfläche 112 gegen den axialen Dichtabschnitt 50 und somit die axiale Dichtfläche 46 fest anliegt und der axiale Dichtabschnitt 50 geringfügig komprimiert wird, bevor das axiale Erstreckungsende 114 des Steckers 16 gegen die axial begrenzende Gehäusewand 22 der Ladebuchse 10 anschlägt.
Somit entsteht einerseits eine axiale Abdichtung zwischen der Anschlagfläche 112 und dem axialen Dichtabschnitt 50 des Dichtelementes 42 und andererseits eine radiale Abdichtung zwischen dem radialen Dichtabschnitt 54 des Dichtelementes 42 und der Außenwand 106 des Steckers 16. Zusätzlich dient der radiale Dichtabschnitt 54 zur Vorfixierung des Steckers 16 in der Ladebuchse aufgrund der zwischen dem Dichtelement 42 und der Außenwand 106 des Steckers 16 entstehenden Reibung.
Im eingesteckten Zustand des Steckers 16 wird der Verriegelungsaktor 34 geschaltet, wodurch ein Verriegelungsstift 116 durch eine Durchgangsöffnung 118 in der radial begrenzenden Gehäusewand 20 der Ladebuchse 10 in ein Loch 120 in der radial begrenzenden Außenwand 106 des Steckers 16 bewegt wird, so dass der Stecker 16 nur durch entsprechende Autorisierung aus der Ladebuchse 10 wieder entfernt werden kann.
Die beschriebene Ladebuchse, die Ladebuchsenanordnung und die Kontaktvorrichtung sind einfach herstellbar und montierbar. Es wird sowohl im durch den Verschlussdeckel geschlossenen Zustand der Ladebuchse als auch im eingesteckten Zustand ein Eindringen von Wasser zuverlässig verhindert. Durch die Verwendung der verschiedenen Dichtflächen und insbesondere der radialen Abdichtung und axialen Abdichtung im eingesteckten Zustand des Steckers oder im geschlossenen Zustand der Ladebuchse wird eine hohe Funktionssicherheit erreicht.
Es sollte deutlich sein, dass die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. So sind selbstverständlich verschiedene Formen von Ladebuchsen mit unterschiedlicher Anzahl an Kontaktelementen bekannt. Auch kann die Ladebuchse an unterschiedlichen Orten eingebaut werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge mit einem Buchsengehäuse (11), welches eine radial umfänglich begrenzende Gehäusewand (20) und eine axial begrenzende Gehäusewand (22) aufweist, welche einen Einsteckraum (12) der Ladebuchse (10) begrenzen, elektrischen Kontaktelementen (24), die sich durch die axial begrenzende Gehäusewand (22) axial und parallel zur radial begrenzenden Gehäusewand (20) in den Einsteckraum (12) der Ladebuchse (10) erstrecken, Kontaktummantelungen (28), die sich von der axial begrenzenden Gehäusewand (22) axial und parallel zur radial begrenzenden Gehäusewand (20) in den Einsteckraum (12) erstrecken und die Kontaktelemente (24) radial umgeben, einem Dichtelement (42) zur Abdichtung eines Spaltes (44) zwischen der Ladebuchse (10) und dem Stecker (16) im eingesteckten Zustand des Steckers (16), welches an der Ladebuchse (10) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (42) eine axiale Dichtfläche (46) und eine radiale Dichtfläche (48) aufweist.
2. Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (42) einen umlaufenden axialen Dichtabschnitt (50) aufweist, der auf dem axialen Ende (52) der radial begrenzenden Gehäusewand (20) angeordnet ist und dessen von der radial begrenzenden Gehäusewand (20) axial abgewandte Seite die axiale Dichtfläche (46) bildet.
3. Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich von dem umlaufenden axialen Dichtabschnitt (50) ein radialer Dichtabschnitt (54) nach radial innen über das radial innere Ende (56) der radial begrenzenden Gehäusewand (20) der Ladebuchse (10) erstreckt, dessen radiale Innenfläche, die radiale Dichtfläche (48) bildet.
4. Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende axiale Dichtabschnitt (50) eine Dichtlippe (58) aufweist, die sich nach radial außen über das radial äußere Ende der radial begrenzenden Gehäusewand (20) der Ladebuchse erstreckt.
5. Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (42) einen umlaufenden, sich axial erstreckenden Abschnitt (62) aufweist, der sich radial außen entlang der radial begrenzenden Gehäusewand (20) erstreckt.
6. Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (42) einen sich radial erstreckenden Befestigungsdichtabschnitt (64) aufweist, der sich auf einer Flanschfläche (66) eines Befestigungsflansches (68) erstreckt.
7. Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der umlaufende, sich axial erstreckende Abschnitt (62) des Dichtelementes (42) vom axialen Dichtabschnitt (50) bis zum sich radial erstreckenden Befestigungsdichtabschnitt (64) erstreckt, der sich auf der Flanschfläche (66) des Befestigungsflansches (68) erstreckt.
8. Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (42) den Befestigungsflansch (68) radial umgibt und in einem radial äußeren Bereich des Befestigungsflansches (68) an der zur Flanschfläche (66) entgegengesetzten axialen Seite (74) gegen den Befestigungsflansch (68) anliegt.
9. Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebuchse (10) einen drehbar gelagerten Verschlussdeckel (94) aufweist, der im geschlossenen Zustand den Einsteckraum (12) zu einer offenen Seite (14) verschließt und auf dem Dichtelement (42) aufliegt.
10. Ladebuchse (10) für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussdeckel (94) eine innere Ausnehmung (98) aufweist, die im geschlossenen Zustand der Ladebuchse (10) gegenüberliegend zur offenen Seite (14) des Einsteckraums (12) der Ladebuchse (10) angeordnet ist und in die ein axiales Ende (101) der Ladebuchse (10) ragt.
11. Ladebuchse für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge nach Anspruch 4 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Ausnehmung (98) durch einen konisch geformten Deckelsitz (100) radial begrenzt ist, der sich im geschlossenen Zustand in Richtung der Ladebuchse (10) erweitert und mit dem der Verschlussdeckel (94) auf der Dichtlippe (58) aufliegt.
12. Ladebuchsenanordnung mit einer Ladebuchse (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 11 und einem aufnehmenden Gehäuse mit einem Innenraum, aus dem die Ladebuchse (10) nach außen ragt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebuchse (10) über ihren Befestigungsflansch (68) unter Zwischenlage des sich radial erstreckenden Befestigungsdichtabschnitts (64), der sich auf der Flanschfläche (66) des Befestigungsflansches (68) erstreckt an einem Gehäuseteil (82) befestigt ist.
13. Ladebuchsenanordnung für eine Ladevorrichtung für elektrisch antreibbare Fahrzeuge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebuchse (10) über Schrauben (84) am Gehäuseteil (82) befestigt ist, welche von der zum Verschlussdeckel (94) gegenüberliegenden Seite aus befestigt sind.
14. Kontaktvorrichtung mit einer Ladebuchse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Stecker (16), der eine radial begrenzende Außenwand (106) aufweist, welche zu den Kontaktelementen (24) der Ladebuchse (10) korrespondierende Kontaktstifte (108) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (16) im eingesteckten Zustand mit seiner radial begrenzenden Außenwand (106) radial gegen die radiale Dichtfläche (48) des Dichtelementes (42) anliegt.
15. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (16) im eingesteckten Zustand mit seiner radial begrenzenden Außenwand (106) radial gegen den sich von dem umlaufenden axialen Dichtabschnitt (50) erstreckenden radialen Dichtabschnitt (54) anliegt, der sich nach radial innen über das radial innere Ende (56) der radial begrenzenden Gehäusewand (20) der Ladebuchse (10) erstreckt.
16. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stecker (16) einen Kragen (110) aufweist, der sich nach radial außen von der radial begrenzenden Gehäusewand (20) aus erstreckt und der eine axiale Anschlagfläche (112) aufweist, mit der der Stecker (16) im eingesteckten Zustand gegen die axiale Dichtfläche (46) axial anliegt.
17. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der radial begrenzenden Gehäusewand (20) der Ladebuchse (10) von der axial begrenzenden Gehäusewand (20) der Ladebuchse (10) aus geringer ist als die axiale Erstreckung der radial begrenzenden Außenwand (106) des Steckers (16) von der axialen Anschlagfläche (112) aus und die axiale Erstreckung der radial begrenzenden Gehäusewand (20) der Ladebuchse (10) von der axial begrenzenden Gehäusewand (20) der Ladebuchse (10) zuzüglich der axialen Erstreckung der axialen Dichtfläche (46) größer ist als die axiale Erstreckung der radial begrenzenden Außenwand (106) des Steckers (16) von der axialen Anschlagfläche (112) aus.
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