WO2024078658A1 - Ladevorrichtung - Google Patents

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WO2024078658A1
WO2024078658A1 PCT/DE2023/100738 DE2023100738W WO2024078658A1 WO 2024078658 A1 WO2024078658 A1 WO 2024078658A1 DE 2023100738 W DE2023100738 W DE 2023100738W WO 2024078658 A1 WO2024078658 A1 WO 2024078658A1
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WO
WIPO (PCT)
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rocker
contact
distance
bearing
contact rail
Prior art date
Application number
PCT/DE2023/100738
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcel Völker
Martin Brinker
Dirk Holke
Original Assignee
Stemmann-Technik 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 Stemmann-Technik Gmbh filed Critical Stemmann-Technik Gmbh
Publication of WO2024078658A1 publication Critical patent/WO2024078658A1/de

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    • 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
    • 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
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/36—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles with means for collecting current simultaneously from more than one conductor, e.g. from more than one phase
    • 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
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/42—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles for collecting current from individual contact pieces connected to the power supply line
    • 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
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/04—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using rollers or sliding shoes in contact with trolley wire
    • B60L5/12—Structural features of poles or their bases

Definitions

  • the invention relates to a charging device for electric vehicles with a rocker which is movable relative to electrical contact surfaces on the upper side of the vehicle.
  • EP 3 568 313 B1 discloses a generic charging device with a contact unit for a charging station of an electrically powered vehicle, in particular for electric buses or the like.
  • the contact unit is arranged above a vehicle for charging.
  • electrical charging contacts of the contact unit can be moved relative to contact surfaces of the vehicle and can be contacted with these.
  • the contact unit has at least two charging contact carriers, each with at least two charging contacts arranged thereon.
  • the charging contact carriers are connected to two parallel arranged connecting rods and two parallel support rods.
  • the support rods are each connected to the connecting rods in two parallel planes of movement via spaced-apart connecting joints. They form a parallelogram with the connecting rods.
  • the connecting rods are connected to a base support of the contact unit in a support plane running parallel and centrically to the planes of movement via two spaced-apart support joints.
  • the charging contact supports are each connected to the support rod via a swivel joint.
  • the swivel joints are arranged orthogonally relative to the connecting joints.
  • the charging contact supports each hold the charging contacts coaxially relative to the axis of rotation.
  • the contact force on the contact surfaces should be kept as constant as possible. This should be achieved using a double rocker in the form of a parallelogram.
  • Such loading devices can also be used, for example, to load watercraft, especially ferries.
  • watercraft tend to roll more heavily. This particularly concerns rolling movements in the direction of travel, which can also occur in a similar way in land vehicles, such as buses that are lowered on one side to make it easier to get on and off.
  • the electrical contact surfaces on the top of the vehicle are arranged at a certain distance from the vehicle roof so that a charging device does not touch the top of the vehicle even if the vehicle rolls a certain amount. Since the vehicle is not always positioned exactly below the charging station and may also move slightly to the side, the contact rails of the charging device must have a certain length to compensate for these lateral deviations. However, the longer the contact rails of the charging device, the greater the risk that the ends of the contact rails will be below a minimum distance from the roof or even touch the roof. Installing the roof-side contact surfaces at a greater distance from the roof is generally not an option because this increases the overall height of the vehicle.
  • the invention is based on the object of providing a charging device for electric vehicles in which the risk of unwanted contact of the loading device with the roof of the vehicle is reduced when the vehicle rolls.
  • the charging device for electric vehicles has a rocker that can be moved relative to the electrical contact surfaces on the top of the vehicle.
  • the charging device itself can be part of a stationary charging station to which the electric vehicle, e.g. a land or water vehicle, is brought.
  • the charging device can also be designed so that it is brought up to the electric vehicle or can be moved into the desired position relative to the vehicle.
  • the charging device can be guided on rails or can be brought up to the electric vehicle without being bound by rails.
  • the charging device is used to transmit electrical energy, in particular to charge the vehicle's electrical storage devices, for example when a bus stops at a bus stop or is in the depot or on ships that are moored at a jetty.
  • the charging device is connected to an electrical supply network for this purpose.
  • the arrangement is suitable for transmitting direct current, e.g. for buses, as well as alternating current, e.g. for ferry applications.
  • a rocker with at least two contact rails is used according to the invention, which compensates for rolling movements of the vehicle during contact with roof-side contact surfaces.
  • the invention is based on the fact that the vehicle-side contact surfaces are essentially rigid and in this sense are arranged in a fixed position on the vehicle.
  • the contact rails of the charging device are adjusted according to the movement of the vehicle.
  • the rocker according to the invention has a central, upright rocker support that carries a rocker beam.
  • the rocker beam is mounted in a rocker beam bearing on the rocker support, so that the rocker beam is mounted so that it can rotate about a horizontal plane.
  • the rocker support is located in a central vertical plane of the rocker and divides the rocker beam in two rocker arms on opposite sides of the vertical plane.
  • a contact rail carrier is attached to each of the rocker arms. The attachment is made via upper pivot bearings, which can also be rotated in a horizontal plane.
  • the contact rail carriers each carry contact rails for contacting the electrical contact surfaces on the top of the vehicle.
  • the contact rail carriers are guided via guide links opposite the rocker arm.
  • the guide links are in particular rods or struts, which are connected on the one hand to the rocker arm via an inner guide link bearing and on the other hand to the contact rail carriers via a lower pivot bearing. These bearings can also be rotated in a horizontal plane.
  • crank rocker is formed on each side of the vertical plane, with the rocker arm forming the frame for one rocker arm and one guide link, with the rocker arm and the guide link guiding the contact rail carrier, which can be referred to as a coupling.
  • the two four-bar linkages on either side of the vertical plane move in opposite directions due to the connection via the rocker beam.
  • the arrangement of the pivot joints is particularly symmetrical with respect to the central vertical plane.
  • the special feature of the loading device according to the invention is that the distance between an upper pivot bearing and a lower pivot bearing of a contact rail support is significantly greater than the distance between the rocker beam bearing and the guide link bearings.
  • the distance between the bearing points on the frame is smaller than the length of the coupling.
  • the situation is exactly the opposite.
  • the angular position of the contact rails in relation to the horizontal essentially corresponds to the angular position of the rocker beam.
  • the inner end of the lowered contact rail, which was raised by pivoting, is therefore at a greater distance from the vehicle roof. This reduces the risk of contact with the vehicle roof.
  • the contact rails are essentially parallel to the vehicle roof when the inclination of the vehicle changes as a result of rolling.
  • it is consciously accepted that the contact point of the contact rail with the electrical contact surface on the vehicle also shifts slightly horizontally and that the contact forces on the contact surfaces are not 100% identical, but these effects are subordinate to the advantage that larger rolling movements can be compensated.
  • the advantages according to the invention arise in particular when the distance between the lower pivot bearing and the upper pivot bearing, i.e. the length of the coupling, is at least twice as large as the distance between the rocker beam bearing and the guide link bearings, i.e. the distance of the fixed bearings on the frame.
  • the adjustment is even better when the distance is at least three times as large, in particular 3.1 to 3.5 times.
  • the guide member bearings are arranged at a horizontal distance from each other and are each located on one side of the vertical plane, wherein the said distance is smaller than the distance between the rocker beam bearings and the guide member bearings.
  • the invention is therefore based on the fact that the guide member bearings are not located in the area of the central vertical plane, but at a horizontal distance from the vertical plane. According to the invention, this distance does not have to be particularly large, but is preferably not larger and in particular equal to or smaller than the distance between the rocker beam bearing and the guide link bearing. Since the distance between the rocker beam bearing and the guide link bearing is less than half or less than a third of the distance between the pivot bearings, the horizontal distance between the guide link bearings is also comparatively small.
  • the distance between the pivot points of a contact rail support is greater than 70% of the distance between the contact rail and the upper pivot bearing.
  • the distance between the pivot points can be 140 mm, while the distance between the upper pivot point and the underside of the contact rail is 195 mm. In this case, the ratio is 0.72:1.
  • the charging device according to the invention is characterized primarily by the kinematics of the rocker.
  • the charging device can have more than one pair of contact rails for energy transmission, for example two pairs of contact rails, so that two contact rails are arranged on each contact rail carrier.
  • These two rails on a contact rail carrier can themselves be pivoted relative to each other about a pivot axis, which is, however, at a 90° angle to the other axes of rotation mentioned above. Rolling movements about two axes can be compensated for using these additional bearings.
  • the charging device according to the invention can be moved to the desired position in the horizontal and vertical direction via a support structure.
  • the contact surfaces on the top of the vehicle are preferably also designed in the form of rails or strips and run in particular transversely to the contact rails of the charging device.
  • the contact is made in the node area of the contact surfaces on the vehicle side and the contact rails on the charging device side.
  • the displacement of the charging device to establish the contact can be carried out pneumatically, hydraulically or electrically. Contact forces can be limited by springs or spring devices, in particular mechanical and/or pneumatic.
  • the charging device is not limited to certain designs of support structures or kinematic principles or means for relative movement with respect to the vehicle.
  • the means for relative movement of the charging device can be be coupled to a positioning device which moves the loading device automatically, semi-automatically or manually with the aid of sensors into the desired position and moves it out of this loading position again.
  • the rocker can have means for holding the rocker bar in a zero position.
  • the charging device according to the invention is in particular a component of a stationary charging station for electrically powered vehicles, in particular watercraft such as ferries or also for land vehicles such as electric buses.
  • a rocker with a central upright rocker support is brought to the top of the vehicle in a central vertical plane in such a way that a rocker beam, which is attached to a rocker beam bearing so that it can rotate in a horizontal plane, is deflected so that its two rocker levers, which are located on opposite sides of the vertical plane, are pivoted into the desired position.
  • the contact rail supports each carry contact rails for contacting the contact surfaces.
  • guide members serve to guide the contact rail carrier relative to the rocker carrier.
  • the guide members are connected to the rocker carrier via the inner guide member bearing on the one hand and to the contact rail carrier via a lower pivot bearing on the other hand so that they can rotate in a horizontal plane.
  • the distance between an upper pivot bearing and a lower pivot bearing of a contact rail carrier is chosen to be larger than the distance between the rocker beam bearing and each of the guide member bearings.
  • the individual contact rail carriers are not moved parallel and are each at an acute angle to the central rocker carrier, which is arranged in particular upright, i.e. vertically.
  • the rocker carrier is not pivoted, but only the contact rail supports that are at an angle to the rocker beam.
  • the contact rails attached to the contact rail supports are pivoted in the same way with the contact rail supports, in such a way that they are essentially parallel to the rocker beam. This reduces or eliminates the risk of the ends of the contact rails touching the vehicle roof when the vehicle rolls.
  • lower contact surfaces can be implemented without any loss of safety.
  • the permissible total height of a vehicle e.g. a bus, can be better utilized.
  • Figure 1 is a schematic representation of a vehicle
  • FIG. 2 shows an embodiment of a charging device according to the
  • Figure 3 is a schematic representation of an inventive
  • Figure 4 shows the loading device of Figure 3 in different positions.
  • Figure 1 shows a vehicle 1, in this case a ship.
  • the movements around the X-axis shown are referred to as rolling movements. They occur not only in watercraft due to weather conditions and loads, i.e. also when the watercraft is moored, but also in land vehicles, e.g. buses, rolling movements occur. In particular, buses are lowered on one side at stops to make boarding easier.
  • electric vehicles such as ships or land vehicles, it is known to provide options for coupling a charging device to the vehicle 1 for energy transfer on the top of the vehicle 1.
  • Figure 2 shows a rocker 2 as part of a charging device (not shown in detail) in accordance with the state of the art.
  • the charging device has, in particular, electrical supply lines for energy transmission.
  • the rocker is held on a support structure and can be brought into the desired position relative to the vehicle. to connect them to electrical contact surfaces 3, 4, which are attached to a roof 5 of the vehicle according to the example in Figure 2.
  • the rocker 2 shown has a central rocker support 6 which is essentially arranged upright.
  • the rocker support 6 is shown purely schematically. It can be attached to a supporting structure. The rocker support is brought into the desired position between the two contact surfaces 3, 4 above the roof 5. The rocker support 6 is lowered for contact or charging until a first component of the rocker 2 touches the higher contact surface 4.
  • rocker beam 7 which is mounted on the rocker support 6 so that it can rotate in a horizontal plane via a rocker beam bearing 8.
  • the rocker beam bearing 8 divides the rocker beam 7 into a left rocker lever 9 and a right rocker lever 10.
  • Contact rail supports 11, 12 are arranged at the ends of the rocker levers 9, 10 and the rocker beam 7.
  • the contact rail supports 11, 12 and the rocker support are located in three planes lying parallel to one another, with the rocker support 6 being located in a central vertical plane V.
  • the contact rail supports 11, 12 are each connected to the rocker beam 7 via upper pivot bearings 13, 14 so that they can also rotate about a horizontal plane.
  • the contact rail supports 11, 12 each have contact rails 15, 16 at their lower ends, which extend in the Y direction, ie essentially at right angles to the contact surfaces 3, 4.
  • the contact rail supports 11, 12 are guided via guide members 17, 18.
  • the guide members 17, 18 are connected to the contact rail supports 11, 12 via lower pivot bearings 19, 20 at a distance from the upper pivot bearings 13, 14 of the guide members.
  • the guide members 17, 18 are connected to the rocker support 6 via a single central guide member bearing 21.
  • the upper pivot bearings 13, 14 are the same distance from the lower pivot bearings 19, 20 of the contact rail supports 11, 12 as the rocker beam bearing 8 is from the guide link bearing 21.
  • the arrangement corresponds to a parallelogram. This causes the contact rails 15, 16 to be displaced upwards and downwards in a horizontal position.
  • FIG 3 shows a loading device according to the invention.
  • the loading device in Figure 3 again has a rocker 2 with a central, upright rocker support 6, which is arranged on a holding device in a manner not shown, in order to guide the loading device or the rocker 2 into the desired position relative to contact surfaces 3, 4 on the roof 5 of a vehicle that is otherwise not shown in detail.
  • the dashed line in Figure 3 shows the horizontal plane.
  • the roof is inclined by the angle W1. This corresponds to rolling in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the rocker 2 has a rocker beam 7, which is centrally mounted in a rocker beam bearing 8.
  • the contact rail supports are connected to the rocker beam 6 via guide members 17, 18 so that they can pivot about a horizontal plane via lower pivot bearings 19, 20, but there are two separate guide members 17, 18 in the form of coupling rods, which are each connected to the rocker beam 6 via their own guide member bearings 24, 25.
  • the guide member bearings 24, 25 are arranged at a horizontal distance from one another.
  • the two guide members 17, 18 are arranged at an angle of approximately 15° to the horizontal and thus to the rocker beam 7 in its starting position.
  • the angle is relatively large, so that the guide members 17, 18 in no Position are parallel to the rocker beam 7.
  • the contact rail supports 11, 12 cannot move parallel to the rocker support 6.
  • the contact rails 15, 16 arranged at the ends of the contact rail supports 11, 12 follow this inclined position with the result that the contact rails 15, 16 are arranged essentially parallel to the roof 5 of the vehicle.
  • the ends 22, 23 of the contact rails 15, 16 are therefore at a greater distance from the roof than with contact rails 15, 16 that always remain horizontal.
  • Figure 4 shows the rocker 2 of Figure 3 in different positions.
  • the four consecutive figures show the rocker 2 in a neutral starting position in which the rocker beam 7 is in a horizontal position.
  • the following illustrations show the situation at 3.5°, 5° and 10° inclination of the roof of a vehicle not shown in detail.
  • the contact rail support 11 has a length A1 of 195 mm measured in the vertical direction, i.e. in the z-direction.
  • the distance A2 between the upper pivot bearing 13 and the lower pivot bearing 19 is 140 mm, whereas the distance A3 between the rocker beam bearing 8 and the guide link bearing 24 is only 45 mm.
  • the rocker beam 7 has a length A5 of 669.5 mm.
  • the horizontal distance A3 of the rocker support bearings 24, 25 is 30 mm.
  • the contact rails 15, 16 each have a length A6 of 569 mm. In the initial position, the contact rails are arranged perpendicular to the central vertical axis V, i.e. arranged horizontally.
  • the upper and lower pivot bearings 13, 19 are in the initial position in one vertically above the other.
  • the upper pivot bearings 13, 14 are at the same height, so the rocker beam 7 is arranged horizontally.
  • Only the guide members 17, 18 are significantly inclined to the horizontal due to the very short rocker support 6, in particular more than 10°, in particular 14 to 16°.
  • the following illustrations illustrate, on the one hand, that when the rocker 2 is deflected by 3.5°, 5° or 10°, the distance A8 of the outer end 26 of the contact rail 15 on the left in the image plane, which pivots downwards, increases from the starting position and is shifted by the dimension A8 in the direction of the central vertical plane V.
  • a circle with a diameter D1 of e.g. 30 mm is drawn in the cross section. This circle illustrates the outermost contact position with a contact surface on the roof of the vehicle.
  • the invention means that the dimension A8 increases slightly with increasing angle of inclination of the roof. With the proportions chosen here, the distance A8 is approximately 9 mm at 3.5°, approximately 14 mm at 5° and approximately 32 mm at 10°.
  • the right-hand end 22 of the contact rail 15 in the image plane is arranged at a distance A7 to a plane running through the lower ends of the contact rail supports 11, 12, the distance A7 increasing with increasing deflection of the blade.
  • the distance A7 is approximately 10 mm at 3.5°, approximately 15 mm at 5° and approximately 28 mm at 10° deflection. If one compares these deflections with the prior art embodiment, it becomes clear that with a deflection of 10° there is only an approximation of 28 mm if the dimensions are selected as in this embodiment.
  • the approach to the slanted roof would be considerably greater if the kinematics were selected as in the prior art. In particular, the approach remains smaller than 30 mm, and thus below the diameter D1, which in this example is 30 mm. With the same proportions, the approximation of the design to the state of the art would be 99 mm.
  • rocker linkage according to the invention is therefore configured in such a way that when the linkage is deflected, the contact rail supports 11, 12 cannot become parallel, but rather a position of the contact rails 15, 16 that is arranged almost parallel to the plane of the vehicle roof is achieved.

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Abstract

Ladevorrichtung für elektrische Fahrzeuge aufweisend eine Wippe (2), die relativ zu elektrischen Kontaktflächen (3,4) an einer Oberseite des Fahrzeugs (1) bewegbar ist, wobei die Wippe (2) einen zentralen aufrechten Wippenträger (6) in einer zentralen Vertikalebene V mit einem Wippenbalkenlager (8) aufweist, an dem ein (Wippenbalken (7) in waagerechter Ebene drehbar angebracht ist, der zwei Wippenhebel (9,10) auf gegenüberliegenden Seiten der Vertikalebene V aufweist, wobei an jedem Wippenhebel (9,10) Kontaktschienenträger (11,12) über in waagerechter Ebene drehbar obere Drehlager (13,14) angebracht sind, wobei die Kontaktschienenträger (11,12) jeweils Kontaktschienen (15,16) tragen, wobei die Kontaktschienenträger (11,12) über Führungsglieder (17,18) gegenüber dem Wippenträger (6) geführt werden, die mit dem Wippenträger (6) über ein inneres Führungsgliedlager 24, 25 einerseits und mit dem Kontaktschienenträger (11,12) über ein unteres Drehlager (19,20) andererseits in waagerechter Ebene drehbar verbunden sind, wobei ein Abstand zwischen einem oberen Drehlager (13,14) und einem unteren Drehlager (19,20) eines Kontaktschienenträgers (11,12) größer ist als ein Abstand zwischen dem Wippenbalkenlager (8) und jedem der Führungsgliedlager (24,25).

Description

Ladevorrichtunq
Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung für elektrische Fahrzeuge mit einer Wippe, die relativ zu elektrischen Kontaktflächen an der Oberseite des Fahrzeuges bewegbar ist.
Die EP 3 568 313 B1 offenbart eine gattungsgemäße Ladevorrichtung mit einer Kontakteinheit für eine Ladestation eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, insbesondere für Elektrobusse oder dgl. Die Kontakteinheit ist zum Laden oberhalb eines Fahrzeuges angeordnet. Mittels der Kontakteinheit sind elektrische Ladekontakte der Kontakteinheit relativ zu Kontaktflächen des Fahrzeuges bewegbar und mit diesen kontaktierbar. Die Kontakteinheit besitzt zumindest zwei Ladekontaktträger mit jeweils zumindest zwei daran angeordneten Ladekontakten. Die Ladekontaktträger sind über ein Parallelgestänge der Kontakteinheit mit zwei parallel angeordneten Verbindungsstangen und mit zwei parallel angeordneten Trägerstangen miteinander verbunden. Die Trägerstangen sind in jeweils einer zwei zueinander parallelen Bewegungsebenen über voneinander beabstandete Verbindungsgelenke mit den Verbindungsstangen verbunden. Sie bilden mit den Verbindungsstangen ein Parallelogramm aus. Die Verbindungsstangen sind in einer parallel und zentrisch zu den Bewegungsebenen verlaufenden Trägerebene über zwei voneinander beabstandete Trägergelenke mit einem Basisträger der Kontakteinheit verbunden. Die Ladekontaktträger sind jeweils über ein Drehgelenk mit der Trägerstange verbunden. Die Drehgelenke sind relativ zu den Verbindungsgelenken orthogonal angeordnet. Die Ladekontaktträger halten jeweils die Ladekontakte relativ zu der Drehachse koaxial. Die Kontaktkraft an den Kontaktflächen soll möglichst konstant gehalten werden. Dies soll über eine Doppelwippe in Form eines Parallelogramms erreicht werden.
Derartige Ladevorrichtungen können z.B. auch zum Laden von Wasserfahrzeugen eingesetzt werden, insbesondere bei Fähren. Allerdings treten bei Wasserfahrzeugen größere Rollbewegungen auf. Hierbei handelt es sich insbesondere um Rollbewegungen in Fahrtrichtung, die in ähnlicher Art auch bei Landfahrzeugen auftreten können, wie z.B. bei Bussen, die einseitig abgesenkt werden, um das Ein- und Aussteigen zu erleichtern.
Die elektrischen Kontaktflächen an der Oberseite des Fahrzeuges sind in einem gewissen Abstand zum Fahrzeugdach angeordnet, so dass eine Ladevorrichtung, die Oberseite des Fahrzeuges auch dann nicht berührt, wenn das Fahrzeug eine gewisse Rollbewegung ausführt. Da das Fahrzeug nicht immer exakt unterhalb der Ladestation angeordnet ist und sich ggf. auch seitlich etwas bewegen kann, müssen die Kontaktschienen der Ladevorrichtung eine gewisse Länge haben, um diese lateralen Abweichungen auszugleichen. Je länger die Kontaktschienen der Ladevorrichtung sind, desto größer ist allerdings das Risiko, dass die Enden der Kontaktschienen einen Mindestabstand zum Dach unterschreiten oder sogar das Dach berühren. Die dachseitigen Kontaktflächen in größerem Abstand zum Dach anzubringen ist in der Regel keine Option, weil dadurch die Gesamthöhe des Fahrzeugs erhöht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladevorrichtung für elektrische Fahrzeuge aufzuzeigen, bei welcher das Risiko eines unerwünschten Kontaktes der Ladevorrichtung mit dem Dach des Fahrzeuges vermindert ist, wenn das Fahrzeug eine Rollbewegung ausführt.
Diese Aufgabe wird bei einer Ladevorrichtung für elektrische Fahrzeuge mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die Erfindung wird in den Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet.
Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung für elektrische Fahrzeuge besitzt eine Wippe, die relativ zu den elektrischen Kontaktflächen an der Oberseite des Fahrzeuges bewegbar ist. Die Ladevorrichtung selbst kann Bestandteil einer ortsfesten Ladestation sein, an die das elektrische Fahrzeug, z.B. ein Land- oder Wasserfahrzeug, herangeführt wird. Die Ladevorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass sie an das elektrische Fahrzeug herangeführt wird bzw. in die gewünschte Position relativ zu dem Fahrzeug verlagerbar ist. Hierzu kann die Ladevorrichtung auf Schienen geführt werden oder auch schienenungebunden an das elektrische Fahrzeug herangeführt werden. Die Ladevorrichtung dient zur Übertragung elektrischer Energie, insbesondere, um elektrische Speicher des Fahrzeugs aufzuladen, beispielsweise wenn ein Bus an einer Haltestelle anhält oder im Depot steht oder auch bei Schiffen, die an einem Anleger festgemacht haben. Die Ladevorrichtung ist zu diesem Zweck mit einem elektrischen Versorgungsnetz verbunden. Die Anordnung eignet sich zur Übertragung von Gleichstrom, z.B. für Busse, wie auch für Wechselstrom, z.B. für Fähranwendungen.
Es wird zum Ausgleich von Relativbewegungen der Kontaktflächen in Vertikalrichtung erfindungsgemäß eine Wippe mit mindestens zwei Kontaktschienen verwendet, welche Rollbewegungen des Fahrzeugs während des Kontakts mit dachseitigen Kontaktflächen ausgleicht. Die Erfindung geht davon aus, dass die fahrzeugseitigen Kontaktflächen im Wesentlichen starr und in diesem Sinne ortsfest am Fahrzeug angeordnet sind. Die Kontaktschienen der Ladevorrichtung werden entsprechend der Bewegung des Fahrzeuges nachgeführt. Hierfür besitzt die erfindungsgemäße Wippe einen zentralen, aufrechten Wippenträger, der einen Wippenbalken trägt. Der Wippenbalken ist in einem Wippenbalkenlager am Wippenträger gelagert, so dass der Wippenbalken um eine waagerechte Ebene drehbar angebracht ist. Der Wippenträger befindet sich in einer zentralen Vertikalebene der Wippe und teilt den Wippenbalken in zwei Wippenhebel auf gegenüberliegenden Seiten der Vertikalebene. An jedem der Wippenhebel ist ein Kontaktschienenträger befestigt. Die Befestigung erfolgt über obere Drehlager, die ebenfalls in waagerechter Ebene drehbar sind. Die Kontaktschienenträger tragen jeweils Kontaktschienen zur Kontaktierung der elektrischen Kontaktflächen an der Oberseite des Fahrzeuges. Die Kontaktschienenträger werden über Führungsglieder gegenüber dem Wippenträger geführt. Bei den Führungsgliedern handelt es sich insbesondere um Stangen oder Streben, die einerseits jeweils über ein inneres Führungsgliedlager mit dem Wippenträger und andererseits über ein unteres Drehlager mit den Kontaktschienenträgem verbunden sind. Auch diese Lager sind jeweils in waagerechter Ebene drehbar. Auf jeder Seite der Vertikalebene wird auf diese Weise eine Kurbelschwinge ausgebildet, wobei der Wippenträger das Gestell für jeweils einen Wippenhebel und ein Führungsglied bildet, wobei der Wippenhebel und das Führungsglied den Kontaktschienenträger führt, die als Koppel bezeichnet werden kann. Die beiden Gelenkvierecke beiderseits der Vertikalebene bewegen sich aufgrund der Verbindung über den Wippenbalken gegensinnig. Die Anordnung der Drehgelenke ist in Bezug auf die zentrale Vertikalebene insbesondere symmetrisch.
Das Besondere bei der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung ist, dass der Abstand zwischen einem oberen Drehlager und einem unteren Drehlager eines Kontaktschienenträgers bedeutend größer ist als der Abstand zwischen dem Wippenbalkenlager und den Führungsgliedlagern. Zurückgeführt auf die Begriffe eines Koppelgetriebes ist der Abstand der Lagerpunkte am Gestell kleiner als die Länge der Koppel. Dadurch wird erreicht, dass die Kontaktschienenträger jeweils der Bewegung einer Bahnkurve folgen, bei der die Kontaktschienenträger höchstens in der Ausgangslage, d.h. bei waagerechtem Wippenbalken parallel zueinander stehen, im Übrigen aber nicht-parallel zueinander sind und ihre Winkellage in Bezug auf die Vertikalebene (x-z-Ebene) ändern.
Wenn beispielsweise ein Bus im Bereich einer Haltestelle einseitig abgesenkt wird, werden die dachseitigen Kontaktflächen ebenfalls geneigt. Eine Ladevorrichtung mit der erfindungsgemäßen Wippe, die gegen die Kontaktflächen gedrückt ist, wird der Bewegung der Kontaktflächen folgen. Gemäß dem Doppelhebelprinzip wird einer der Wippenhebel abgesenkt und der andere Wippenhebel angehoben. Dieses Verschwenken führt zu einer Verlagerung der Kontaktschienenträger, wobei das untere Ende desjenigen Kontaktschienenträgers, der nach unten verlagert wird, gleichzeitig in Richtung zur zentralen Vertikalebene, d.h. zusätzlich horizontal, verlagert wird. Die am unteren Ende des Kontaktschienenträgers befestigte Kontaktschiene wird dadurch verschwenkt. Das innere Ende der Kontaktschiene, das dem Wippenträger benachbart ist, wird angehoben, das äußere Ende abgesenkt. Am zweiten Wippenhebel sind die Verhältnisse genau umgekehrt. Im Ergebnis entspricht die Winkellage der Kontaktschienen gegenüber der Waagerechten im Wesentlichen der Winkellage des Wippenbalkens. Das innere Ende der abgesenkten Kontaktschiene, das durch das Verschwenken angehoben wurde, befindet sich dadurch in einem größeren Abstand zum Fahrzeugdach. Dadurch ist das Risiko eines Kontaktes mit dem Fahrzeugdach reduziert. Vereinfacht ausgedrückt liegen die Kontaktschienen im Wesentlichen parallel zum Fahrzeugdach, wenn sich die Neigung des Fahrzeuges durch Rollen verändert. Hierbei wird bewusst in Kauf genommen, dass sich auch der Berührpunkt der Kontaktschiene mit der elektrischen Kontaktfläche am Fahrzeug leicht horizontal verschiebt und auch, dass die Anpresskräfte auf die Kontaktflächen nicht zu 100 % identisch sind, allerdings sind diese Effekte gegenüber dem Vorteil, dass größere Rollbewegungen ausgeglichen werden können, untergeordnet. Die erfindungsgemäßen Vorteile ergeben sich insbesondere dann, wenn der Abstand zwischen dem unteren Drehlager und dem oberen Drehlager, d.h. die Länge der Koppel, mindestens doppelt so groß ist, wie der Abstand zwischen dem Wippenbalkenlager und den Führungsgliedlagern, d.h. der Abstand der Fixlager am Gestell. Noch besser ist die Anpassung, wenn der Abstand mindestens drei Mal so groß ist, insbesondere das 3,1 - bis 3,5-Fache beträgt.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Führungsgliedlager in einem waagerechten Abstand zueinander angeordnet sind und sich jeweils auf einer Seite der Vertikalebene befinden, wobei der besagte Abstand kleiner ist als der Abstand zwischen den Wippenbalkenlagern und den Führungsgliedlagern. Die Erfindung geht mithin davon aus, dass die Führungsgliedlager nicht im Bereich der zentralen Vertikalebene liegen, sondern in einem waagerechten Abstand zur Vertikalebene. Dieser Abstand muss erfindungsgemäß nicht besonders groß sein, ist aber bevorzugt nicht größer und insbesondere gleich oder kleiner dem Abstand zwischen dem Wippenbalkenlager und dem Führungsgliedlager. Da der Abstand zwischen Wippenbalkenlager und Führungsgliedlager ohnehin weniger als die Hälfte oder weniger als ein Drittel des Abstandes der Drehlager beträgt, ist auch der waagerechte Abstand der Führungsgliedlager vergleichsweise gering.
Schließlich ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Abstand der Drehpunkte eines Kontaktschienenträgers größer als 70 % des Abstandes der Kontaktschiene vom oberen Drehlager ist. Beispielsweise kann der Abstand der Drehpunkte 140 mm betragen, während der Abstand des oberen Drehpunktes von der Unterseite der Kontaktschiene 195 mm beträgt. In diesem Fall ergibt sich das Verhältnis von 0,72 : 1 .
Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung zeichnet sich maßgeblich durch die Kinematik der Wippe aus. Die Ladevorrichtung kann durchaus mehr als ein Paar von Kontaktschienen zur Energieübertragung aufweisen, beispielsweise zwei Paare von Kontaktschienen, so dass an einem Kontaktschienenträger jeweils zwei Kontaktschienen angeordnet sind. Diese beiden Schienen an einem Kontaktschienenträger können selbst wiederum um eine Schwenkachse zueinander verschwenkt werden, die allerdings im 90°-Winkel zu den übrigen vorstehend genannten Drehachsen steht. Über diese zusätzlichen Lagerungen können Rollbewegungen um zwei Achsen ausgeglichen werden.
Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung kann über eine Tragstruktur in Horizontal- und Vertikalrichtung in die gewünschte Position verlagert werden. Die Kontaktflächen an der Oberseite des Fahrzeuges sind bevorzugt ebenfalls schienenförmig- oder leistenförmig ausgebildet, und verlaufen insbesondere quer zu den Kontaktschienen der Ladevorrichtung. Der Kontakt kommt im Knotenbereich der fahrzeugseitigen Kontaktflächen und der ladevorrichtungsseitigen Kontaktschienen zustande. Die Verlagerung der Ladevorrichtung zur Herstellung des Kontakts kann pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen. Anpresskräfte können durch Federn oder Federeinrichtungen, insbesondere mechanische und/oder pneumatisch begrenzt werden. Die Ladevorrichtung ist nicht auf bestimmte Bauformen von Tragstrukturen oder kinematische Prinzipien oder Mittel zur Relativbewegung gegenüber dem Fahrzeug beschränkt. Die Mittel zur Relativbewegung der Ladevorrichtung können mit einer Positioniereinrichtung gekoppelt sein, welche die Ladevorrichtung sensorgestützt automatisch, halbautomatisch oder durch manuelle Bedienung in die gewünschte Position bewegt und aus dieser Ladeposition wieder herausführt. Die Wippe kann Mittel aufweisen, um den Wippenbalken in einer Null-Lage zu halten.
Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung ist insbesondere Bestandteil einer stationären Ladestation für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Wasserfahrzeuge, wie z.B. Fähren oder auch für Landfahrzeuge, wie z.B. Elektrobusse.
Bei Verwendung der Ladevorrichtung wird diese relativ zur elektrischen Kontaktfläche an der Oberseite des Fahrzeuges bewegt und mit den Kontaktflächen in Kontakt gebracht. Zum Ausgleich vertikaler Höhenverlagerungen der Kontaktflächen wird eine Wippe mit einem zentralen aufrechten Wippenträger in einer zentralen Vertikalebene so an die Oberseite des Fahrzeuges herangeführt, dass ein Wippenbalken, der an einem Wippenbalkenlager in waagerechter Ebene drehbar angebracht ist, so ausgelenkt wird, dass seine beiden Wippenhebel, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Vertikalebene befinden, in die gewünschte Position verschwenkt werden. An jedem Wippenhebel befindet sich ein Kontaktschienenträger, der ebenfalls über in waagerechter Ebene drehbar obere Drehlager mit dem jeweiligen Wippenhebel verbunden ist. Die Kontaktschienenträger tragen jeweils Kontaktschienen zur Kontaktierung der Kontaktflächen. Wenn eine erste Kontaktfläche, d.h. eine obere oder höher liegende Kontaktfläche berührt wird, wird die ladevorrichtungsseitige Kontaktschiene nach oben gedrängt. Der Wippenbalken wird verschwenkt. Gleichzeitig wird die Kontaktschiene am anderen Wippenhebel nach unten gedrückt. Hierbei dienen Führungsglieder dazu, den Kontaktschienenträger gegenüber dem Wippenträger zu führen. Die Führungsglieder sind mit dem Wippenträger über das innere Führungsgliedlager einerseits und mit dem Kontaktschienenträger über ein unteres Drehlager andererseits in waagerechter Ebene drehbar verbunden. Der Abstand zwischen einem oberen Drehlager und einem unteren Drehlager eines Kontaktschienenträgers ist größer gewählt als der Abstand zwischen dem Wippenbalkenlager und jedem der Führungsgliedlager. Dadurch werden die einzelnen Kontaktschienenträger nicht-parallel bewegt und stehen jeweils in einem spitzen Winkel zum zentralen Wippenträger, der insbesondere aufrecht, d.h. vertikal, angeordnet ist. Der Wippenträger wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht verschwenkt, sondern nur die Kontaktschienenträger, die im Winkel zum Wippenträger stehen. Mit den Kontaktschienenträgem werden die an den Kontaktschienenträgern angebrachten Kontaktschienen in gleicher Weise verschwenkt, und zwar derart, dass sie im Wesentlichen parallel zum Wippenbalken stehen. Dadurch wird das Risiko einer Berührung der Enden der Kontaktschienen mit dem Fahrzeugdach bei Rollbewegung des Fahrzeuges reduziert oder ausgeschlossen. Fahrzeugseitig sind ohne Sicherheitsverlust niedriger bauende Kontaktflächen realisierbar. Die zulässige Gesamthöhe eines Fahrzeugs, z.B. einen Buses, kann besser ausgenutzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges;
Figur 2 eine Ausführungsform einer Ladevorrichtung gemäß dem
Stand der Technik;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Ladevorrichtung und
Figur 4 die Ladevorrichtung der Figur 3 in verschiedenen Positionen.
Die Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 1 , in diesem Fall ein Schiff. Die Bewegungen um die eingezeichnete X-Achse werden als Rollbewegung bezeichnet. Sie treten nicht nur bei Wasserfahrzeugen aufgrund von Wetterbedingungen und Beladungen auf, d.h. auch, wenn das Wasserfahrzeug festgemacht ist, sondern auch bei Landfahrzeugen, z.B. Bussen, treten Rollbewegungen auf. Insbesondere werden Busse an Haltestellen einseitig abgesenkt, um das Einsteigen zu erleichtern. Bei elektrischen Fahrzeugen, wie beispielsweise bei Schiffen oder Landfahrzeugen, ist es bekannt, zur Energieübertragung an der Oberseite des Fahrzeuges 1 Möglichkeiten vorzusehen, eine Ladevorrichtung mit dem Fahrzeug 1 zu koppeln.
Die Figur 2 zeigt zum Stand der Technik eine Wippe 2 als Bestandteil einer näher nicht dargestellten Ladevorrichtung. Die Ladevorrichtung besitzt insbesondere elektrische Zuleitungen zur Energieübertragung. Zudem ist die Wippe an einer Tragstruktur gehalten und kann relativ zu dem Fahrzeug in die gewünschte Position gebracht werden, um sie mit elektrischen Kontaktflächen 3, 4, die gemäß dem Beispiel der Figur 2 an einem Dach 5 des Fahrzeuges befestigt sind. Das Koordinatensystem der Figur
1 wurde in die Figur 2 übernommen. Es ist zu erkennen, dass das Dach 5 um einen Winkel W1 von z.B. 10° geneigt ist. Dies entspricht einer Rollbewegung um die X- Achse. Die elektrischen Kontaktflächen sind Kontaktschienen, die in X-Richtung also in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufen. Durch die Neigung um den Winkel W1 im Gegenuhrzeigersinn bzw. die Schrägstellung der Dachfläche 5 befindet sich in der Bildebene eine rechte Kontaktfläche 4 höher als die linke Kontaktfläche 3. Gemäß dem Stand der Technik ist es bekannt, zum Ausgleich der unterschiedlichen Höhenlagen der Kontaktflächen 4 bedingt durch das Rollen des Fahrzeuges Wippen zu verwenden. Die dargestellte Wippe 2 besitzt einen zentralen Wippenträger 6, der im Wesentlichen aufrecht angeordnet ist. Der Wippenträger 6 ist rein schematisch dargestellt. Er kann an einer Tragkonstruktion befestigt sein. Der Wippenträger wird in die gewünschte Position zwischen den beiden Kontaktflächen 3, 4 oberhalb des Daches 5 gebracht. Der Wippenträger 6 wird für den Kontakt, bzw. das Laden so weit abgesenkt, bis eine erste Komponente der Wippe 2 die höher liegende Kontaktfläche 4 berührt. Die Wippe
2 besitzt einen Wippenbalken 7, der in waagerechter Ebene drehbar über ein Wippenbalkenlager 8 an dem Wippenträger 6 gelagert ist. Das Wippenbalkenlager 8 teilt den Wippenbalken 7 in einen linken Wippenhebel 9 und einen rechten Wippenhebel 10. An den Enden der Wippenhebel 9, 10 bzw. des Wippenbalkens 7 sind Kontaktschienenträger 11 , 12 angeordnet. Die Kontaktschienenträger 11 , 12 und der Wippenträger befinden sich in drei parallel zueinander liegenden Ebenen, wobei sich der Wippenträger 6 in einer zentralen Vertikalebene V befindet. Die Kontaktschienenträger 11 , 12 sind jeweils über obere Drehlager 13, 14 ebenfalls um eine waagerechte Ebene drehbar mit dem Wippenbalken 7 verbunden. Die Kontaktschienenträger 11 , 12 tragen an ihren unteren Enden jeweils Kontaktschienen 15,16, die sich in Y-Richtung erstrecken, d.h. im Wesentlichen im rechten Winkel zu den Kontaktflächen 3, 4. Die Kontaktschienenträger 11 , 12 werden über Führungsglieder 17, 18 geführt. Die Führungsglieder 17, 18 sind über jeweils untere Drehlager 19, 20 im Abstand von den oberen Drehlagern 13, 14 der Führungsglieder mit den Kontaktschienenträgem 11 , 12 verbunden. Zudem sind die Führungsglieder 17, 18 über ein einziges zentrales Führungsgliedlager 21 mit dem Wippenträger 6 verbunden. Die oberen Drehlager 13, 14 haben von den unteren Drehlagern 19, 20 der Kontaktschienenträger 11 , 12 denselben Abstand wie das Wippenbalkenlager 8 von dem Führungsgliedlager 21. Die Anordnung entspricht einem Parallelogramm. Dadurch werden die Kontaktschienen 15, 16 in horizontaler Lage aufwärts und abwärts verlagert werden. Dies führt bei Neigung des Daches 5 um den Winkel W1 dazu, dass Enden 22, 23 der relativ langen Kontaktschienen 15, 16 sich dem Dach 5 nähern, wie der eingezeichnete Kreis andeutet. Der Winkel W1 darf daher nicht zu groß werden, damit die Kontaktschienen 15, 16 sicherheitsrelevante Luftstrecken nicht unterschreiten und nicht das Dach 5 berühren.
Die Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung. Für funktionsgleiche Komponenten wird auf die Bezugszeichen zugegriffen, die in Figur 2 eingeführt worden sind. Die Ladevorrichtung der Figur 3 weist wiederum eine Wippe 2 auf mit einem zentralen, aufrechten Wippenträger 6, der in nicht dargestellter Weise an einer Haltevorrichtung angeordnet ist, um die Ladevorrichtung bzw. die Wippe 2 in die gewünschte Position relativ zu Kontaktflächen 3, 4 am Dach 5 eines im Übrigen nicht näher dargestellten Fahrzeuges heranzuführen. Die gestrichelte Linie in Figur 3 zeigt die Horizontalebene. Genau wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist das Dach um den Winkel W1 geneigt. Das entspricht einem Rollen in Längsrichtung des Fahrzeuges. Die Wippe 2 besitzt einen Wippenbalken 7, der in einem Wippenbalkenlager 8 zentral gelagert ist. An seinen Enden bzw. den Enden der Wippenhebel 9, 10 beiderseits des Wippenbalkenlagers 8 befinden sich obere Drehlager 13, 14, über die Kontaktschienenträger 11 , 12 um eine waagerechte Ebene drehbar mit dem Wippenbalken 7 verbunden sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Kontaktschienenträger über Führungsglieder 17, 18 schwenkbeweglich über untere Drehlager 19, 20 um eine waagerechte drehbar mit dem Wippenträger 6 verbunden, allerdings handelt es sich um zwei getrennte Führungsglieder 17, 18 in Form von Koppelstangen, die über jeweils eigene Führungsgliedlager 24, 25 mit dem Wippenträger 6 verbunden sind. Die Führungsgliedlager 24, 25 sind in einem horizontalen Abstand zueinander angeordnet. Darüber hinaus sind die beiden Führungsglieder 17, 18 in einem Winkel von ca. 15° zur Horizontalen und damit zum Wippenbalken 7 in seiner Ausgangsposition angeordnet. Der Winkel ist relativ groß, so dass die Führungsglieder 17, 18 in keiner Position parallel zu dem Wippenbalken 7 sind. Infolgedessen können die Kontaktschienenträger 11 , 12 keine Bewegung parallel zum Wippenträger 6 ausführen. Das führt dazu, dass Kontaktschienenträger 11 , 12 in ihrer Längsrichtung (y-Richtung in der Ausgangsposition) geneigt werden, d.h. in einem von 90° abweichenden Winkel zur x-y-Ebene stehen. Die an den Enden der Kontaktschienenträger 11 , 12 angeordneten Kontaktschienen 15, 16 folgen dieser Schrägstellung mit dem Ergebnis, dass die Kontaktschienen 15, 16 im Wesentlichen parallel zum Dach 5 des Fahrzeuges angeordnet sind. Die Enden 22, 23 der Kontaktschienen 15, 16 befinden sich also in einem größeren Abstand zum Dach als bei Kontaktschienen 15, 16, die stets waagerecht bleiben. Mit einer solchen Wippe 2 kann ein Kontakt mit dem Fahrzeugdach sicher verhindert werden. Die Wippe 2 kann auch bei größeren Rollwinkeln des Fahrzeuges eingesetzt werden.
Der Abstand zwischen einem oberen Drehlager 13, 14 und einem unteren Drehlager 19, 20 eines Kontaktschienenträgers 11 , 12 ist größer als der vertikale Abstand zwischen dem Wippenbalkenlager 8 und jedem der Führungsgliedlager 24, 25. Einzelheiten sind dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 zu entnehmen.
Die Figur 4 zeigt die Wippe 2 der Figur 3 in unterschiedlichen Positionen. Die vier aufeinander folgenden Abbildungen zeigen die Wippe 2 in einer neutralen Ausgangslage, in welcher sich der Wippenbalken 7 in einer waagerechten Position befindet. Die nachfolgenden Darstellungen zeigen die Situation bei 3,5°, 5° und 10° Neigung des Daches eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges.
Der Kontaktschienenträger 11 besitzt eine in Vertikalrichtung, d.h. in z-Richtung gemessene Länge A1 von 195 mm. Der Abstand A2 zwischen dem oberen Drehlager 13 und dem unteren Drehlager 19 beträgt 140 mm, wohingegen der Abstand A3 zwischen dem Wippenbalkenlager 8 und dem Führungsgliedlager 24 lediglich 45 mm beträgt. Der Wippenbalken 7 hat bei diesem Ausführungsbeispiel eine Länge A5 von 669,5 mm. Der horizontale Abstand A3 der Wippenträger Lager 24, 25 beträgt 30 mm. Die Kontaktschienen 15, 16 haben jeweils eine Länge A6 von 569 mm. In der Ausgangslage sind die Kontaktschienen senkrecht zur zentralen Vertikalachse V angeordnet, d.h. waagerecht angeordnet. Aufgrund der beiderseitigen Symmetrie der Wippe befinden sich die oberen und unteren Drehlager 13, 19 in der Ausgangslage in einer lotrecht übereinander. Die oberen Drehlager 13, 14 befinden sich in derselben Höhe, daher ist der Wippenbalken 7 waagerecht angeordnet. Lediglich die Führungsglieder 17, 18 sind aufgrund des sehr kurzen Wippenträgers 6 gegenüber der Horizontalen deutlich geneigt, insbesondere mehr als 10°, insbesondere 14 bis 16°.
Die nachfolgenden Darstellungen verdeutlichen einerseits, dass bei Auslenkung der Wippe 2 um 3,5°, 5° oder 10° der Abstand A8 des äußeren Endes 26 der in der Bildebene linken, nach unten verschwenkenden Kontaktschiene 15 von der Ausgangsposition zunimmt und in Richtung zur zentralen Vertikalebene V um das Maß A8 verlagert wird. Es ist jeweils im Querschnitt ein Kreis mit dem Durchmesser D1 von z.B. 30 mm eingezeichnet. Dieser Kreis verdeutlicht die äußerste Kontaktposition mit einer Kontaktfläche am Dach des Fahrzeuges. Die Erfindung bringt es mit sich, dass das Maß A8 mit zunehmendem Neigungswinkel des Daches geringfügig zunimmt. Bei den hier gewählten Proportionen beträgt der Abstand A8 bei 3,5° ca. 9 mm, bei 5° ca. 14 mm und bei 10° ca. 32 mm.
Darüber hinaus ist zu erkennen, dass das in der Bildebene rechte Ende 22 der Kontaktschiene 15 in einem Abstand A7 zu einer durch die unteren Enden der Kontaktschienenträger 11 , 12 verlaufenen Ebene angeordnet ist, wobei der Abstand A7 mit zunehmender Auslenkung der Wppe zunimmt. Der Abstand A7 beträgt bei 3,5° ca. 10 mm, bei 5° ca. 15 mm und bei 10° Auslenkung ca. 28 mm. Vergleicht man diese Auslenkungen mit dem Ausführungsbeispiel zum Stand der Technik wird deutlich, dass bei einer Auslenkung von 10° lediglich eine Annäherung von 28 mm erfolgt, sofern die Abmessungen so gewählt werden, wie bei diesem Ausführungsbeispiel. Die Annäherung an das schräg gestellte Dach wäre wesentlich größer, wenn Kinematik so gewählt werden würde, wie im Stand der Technik. Insbesondere bleibt die Annäherung kleiner als 30 mm, und damit unter dem Durchmesser D1 , der bei diesem Beispiel 30 mm beträgt. Bei gleichen Proportionen würde die Annäherung bei der Bauform zum Stand der Technik 99 mm betragen.
Da die Wippe 2 aufgrund der schräg stehenden Führungsglieder 17, 18 gezielt keine Parallelität der Kontaktschienenträger 11 , 12 zum Wippenträger 8 erreichen kann und soll, ergibt sich auch keine gleichmäßige Kraftverteilung. Die Einbußen im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit der Kontaktkraftverteilung sind jedoch akzeptabel, wenn dadurch sichergestellt werden kann, dass das Fahrzeugdach nicht berührt werden kann, selbst wenn es in größeren Rollbewegungen des Fahrzeuges kommt. Das erfindungsgemäße Wippengestänge ist mithin so konfiguriert, dass sich bei Auslenkung des Gestänges keine Parallelität der Kontaktschienenträger 11 , 12 einstellen kann, sondern gezielt eine nahezu parallel zur Ebene des Fahrzeugdaches angeordnete Position der Kontaktschienen 15, 16 erreicht wird.
Die erfindungsgemäßen Vorteile kommen insbesondere beim elektrischen Laden von Wasserfahrzeugen, insbesondere von Fähren, zum Tragen, da hier auch durch das Be- und Entladen größere Rollbewegungen auftreten können und eine Berührung des Daches des Fahrzeuges hier bei größeren Rollbewegungen nicht auszuschließen ist, wenn die Wippe nicht entsprechend konfiguriert ist.
Bezuqszeichen:
1 - Fahrzeug
2 - Wippe
3 - Kontaktfläche an 5
4 - Kontaktfläche an 5
5 - Dach von 1
6 - Wippenträger
7 - Wippenbalken
8 - Wippenbalkenlager
9 - Wippenhebel von 7
10 - Wippenhebel von 7
11 - Kontaktschienenträger
12 - Kontaktschienenträger
13 - oberes Drehlager
14 - oberes Drehlager
15 - Kontaktschiene
16 - Kontaktschiene
17 - Führungsglied
18 - Führungsglied
19 - unteres Drehlager
20 - unteres Drehlager
21 - Führungsgliedlager
22 - Ende von 15
23 - Ende von 16
24 - Führungsgliedlager
25 - Führungsgliedlager
26 - Ende von 15
A1- Länge von 11
A2- Abstand zwischen 13 und 19
A3- Abstand zwischen 8 und 24, 25 A4- horizontaler Abstand zwischen 24 und 25
A5- Länge von 7
A6- Länge von 15, 16
A7- Abstand von 22
A8- Abstand von 26
D1 - Durchmesser von 3 und V-Vertikalebene

Claims

Patentansprüche Ladevorrichtung für elektrische Fahrzeuge (1 ) aufweisend eine Wippe (2), die relativ zu elektrischen Kontaktflächen (3, 4) an einer Oberseite des Fahrzeugs (1 ) bewegbar ist, wobei die Wippe (2) einen zentralen aufrechten Wippenträger (6) in einer zentralen Vertikalebene (V) mit einem Wippenbalkenlager (8) aufweist, an dem ein Wippenbalken (7) in waagerechter Ebene drehbar angebracht ist, der zwei Wippenhebel (9,10) auf gegenüberliegenden Seiten der Vertikalebene (V) aufweist, wobei an jedem Wippenhebel (9, 10) Kontaktschienenträger (11 , 12) über in waagerechter Ebene drehbar obere Drehlager (13, 14) angebracht sind, wobei die Kontaktschienenträger (11 , 12) jeweils Kontaktschienen (15, 16) tragen, wobei die Kontaktschienenträger (11 , 12) über Führungsglieder (17, 18) gegenüber dem Wippenträger (6) geführt werden, die mit dem Wippenträger (6) über ein inneres Führungsgliedlager (24, 25) einerseits und mit dem Kontaktschienenträger (11 , 12) über ein unteres Drehlager (19, 20) andererseits in waagerechter Ebene drehbar verbunden sind, wobei ein Abstand (A2) zwischen einem oberen Drehlager (13, 14) und einem unteren Drehlager (19, 20) eines Kontaktschienenträgers (11 , 12) größer ist als ein Abstand (A3) zwischen dem Wippenbalkenlager (8) und jedem der Führungsgliedlager (24, 25). Ladevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A2) zwischen dem oberen Drehlager (13, 14) und dem unteren Drehlager (19, 20) mindestens doppelt so groß ist, wie der Abstand (A3) zwischen dem Wippenbalkenlager (8) und den Führungsgliedlagern (24, 25). Ladvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A2) zwischen dem oberen Drehlager (13, 14) und dem unteren Drehlager (19, 20) mindestens dreifach so groß ist, wie der Abstand (A3) zwischen dem Wippenbalkenlager (8) und den Führungsgliedlagern (24, 25). Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgliedlager (24, 25) in einem waagerechten Abstand (A4) zueinander angeordnet sind und sich jeweils auf einer Seite der Vertikalebene (V) befinden, wobei der besagte Abstand (A4) kleiner ist als der der Abstand (A3) zwischen dem Wippenbalkenlager (8) und den Führungsgliedlagern (24, 25). Ladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A2) der Drehpunkte (13, 14; 19, 20 ) eines Kontaktschienenträgers (11 , 12) größer als 70% eines Abstandes (A1 ) der Kontaktschiene (15, 16) vom oberen Drehlager (13, 14) ist.
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EP3568313B1 (de) 2017-01-16 2022-03-09 Schunk Transit Systems GmbH Kontakteinheit für eine ladestation und verfahren zur kontaktierung
KR20220069356A (ko) * 2020-11-20 2022-05-27 주식회사 펌프킨 팬터그래프 충전장치

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