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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR CONDUCTIVE CHARGING COMPRISING AN IMPROVED CENTERING MEANS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/089390
Kind Code:
A1
Abstract:
A device (1) for conductive charging, having a vehicle unit (2) that is fixedly mounted on a vehicle, and a stationary, but moveably mounted robot unit (3), wherein: the vehicle unit (2) can be operatively connected to the robot unit (3) in order to carry out the charging process; the two units (2, 3) each have a housing (4, 10) in which associated contact elements (5, 11) are disposed; in the robot unit (3), the contact elements (5) are recessed in the housing (4) of the robot unit (3); the contact elements (11) in the housing (10) of the vehicle unit (2) are fixed in place; and the vehicle unit (2) has a centering cone (24) and the robot unit (3) has a mating cone (25), or vice versa, as centering means which can be mutually operatively connected, characterised in that the tapering angles of the centering cone (24) and of the mating cone (25) are different.

Inventors:
WEISS MARCO (AT)
JÄGER WERNER (AT)
HOESS BERNHARD (DE)
HOLZMANN MANFRED (DE)
EWALD ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/079819
Publication Date:
May 07, 2020
Filing Date:
October 31, 2019
Export Citation:
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Assignee:
HIRSCHMANN AUTOMOTIVE GMBH (AT)
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
B60L53/16; B60L53/35; H01R13/453; H01R24/38
Domestic Patent References:
WO2016119000A12016-08-04
WO2016119001A12016-08-04
WO2016119001A12016-08-04
Foreign References:
US20160332525A12016-11-17
CN201263019Y2009-06-24
EP2595252A12013-05-22
US20100173534A12010-07-08
EP1679474A22006-07-12
Attorney, Agent or Firm:
GREIF, Thomas (DE)
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Claims:
Vorrichtung zum konduktiven Laden mit einem verbesserten Zentriermittel

Patentansprüche

1. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden, aufweisend eine an einem Fahrzeug fest angeordnete Fahrzeugeinheit (2) und eine ortsfest, dort aber bewegbar angeordnete Robotereinheit (3), wobei die Fahrzeugeinheit (2) mit der Robotereinheit (3) zum Laden in Wirkverbindung gebracht werden kann, wobei die beiden Einheiten (2, 3) jeweils ein Gehäuse (4, 10) aufweisen, in dem zugehörige Kontakte (5, 11 ) angeordnet sind, wobei in der Robotereinheit (3) die Kontakte (5) vertieft in dem Gehäuse (4) der Robotereinheit (3) angeordnet sind und die Kontakte (11 ) in dem Gehäuse (10) der Fahrzeugeinheit (2) feststehend angeordnet sind, wobei und die Fahrzeugeinheit (2) einen Zentrierkonus (24) und die Robotereinheit (3) einen Gegenkonus (25) oder umgekehrt als miteinander in Wirkverbindung bringbare Zentriermittel aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufwinkel des Zentrierkonus (24) und des Gegenkonus (25) unterschiedlich sind. 2. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierkonus (24) und der Gegenkonus (25) jeweils einen inneren Abschnitt und einen äußeren Abschnitt aufweisen, wobei der Zentrierwinkel des inneren Abschnitts des Zentrierkonus (24) der Robotereinheit (3) größer ist als der Winkel des äußeren Abschnitts.

3. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Abschnitt des Gegenkonus (25) der

Fahrzeugeinheit (2) oder der Robotereinheit (3) eine Durchtrittsöffnung aufweist.

4. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnung an ihrer Innenseite eine Zentrierphase oder eine Abrundung aufweist. 5. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Abschnitt des Gegenkonus (25) der

Fahrzeugeinheit (2) eine dem inneren Abschnitt des Zentrierkonus (24) der Robotereinheit (3) angepasste Gegenkontur oder umgekehrt aufweist. 6. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Abschnitt des Zentrierkonus (24) vollflächig ausgebildet ist.

7. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenkonus (25), insbesondere dessen äußerer Abschnitt, vollflächig oder strebenartig, insbesondere von zumindest zwei Konusstreben (26) gebildet, ausgebildet ist.

8. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel des ersten Abschnitts des

Zentrierkonus (24) spitz, vorzugsweise größer 45 Grad, weiter vorzugsweise größer 60 Grad, sind, und die Winkel des jeweils zweiten Abschnitts des Zentrierkonus (24)

und des Gegenkonus (25) flach, vorzugsweise kleiner 10 Grad, weiter vorzugsweise gleich 0 Grad, sind.

9. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Fahrzeugeinheit (2) ein relativ zu dem Gehäuse (10) der Fahrzeugeinheit (2) bewegbarer Greifschutz (12) vorgesehen ist, mit dem die Kontakte (11 ) der Fahrzeugeinheit (2) geschützt oder freigegeben werden. 10. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (5) der Robotereinheit (3) versenkt in dem Gehäuse (4) vor äußeren Berührungen oder Verschmutzungen geschützt angeordnet, jedoch für die Kontaktelemente (11 ) der Fahrzeugeinheit (2) zugänglich sind.

11. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifschutz (12) über Federn an dem Gehäuse (10) der Fahrzeugeinheit (2) abgestützt ist. 12. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (11 ) der Fahrzeugeinheit (2) von dem Greifschutz (12) abgedeckt sind, sodass die Kontaktelemente (11 ) der Fahrzeugeinheit (2) nicht zugänglich sind, solange nicht geladen wird und solange die Fahrzeugeinheit (2) nicht mit der Robotereinheit (3) in Wirkverbindung gebracht worden ist, und erst wenn die Robotereinheit (3) in Richtung der Fahrzeugeinheit (2) bewegt wird, wird dieser Greifschutz (12) durch die

Robotereinheit (3) relativ in Bezug auf das Gehäuse (10) der Fahrzeugeinheit (2) bewegt, sodass die Kontaktelemente (11 ) der Fahrzeugeinheit (2), die feststehend in dem Gehäuse (10) der Fahrzeugeinheit (2) angeordnet sind, freigegeben werden und in entsprechende Freiräume in der Robotereinheit (3) eingreifen können, um die dort liegenden Kontaktelemente (5) der Robotereinheit (3) zu berühren und damit zu kontaktieren.

13. Vorrichtung (1 ) zum konduktiven Laden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (5) in der Robotereinheit (3) und/oder die Kontakte (11 ) der Fahrzeugeinheit (2) bereichsweise zwecks ihrer Festlegung in dem jeweiligen Gehäuse (4, 10) der Robotereinheit (3) und/oder der Fahrzeugeinheit (2) von einem Kunststoffmaterial umspritzt sind.

Description:
Vorrichtung zum konduktiven Laden mit einem verbesserten Zentriermittel

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum konduktiven Laden, insbesondere von Elektrofahrzeugen an einer Feststation, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Aus der WO 2016/119001 A1 ist zum konduktiven Laden schon eine Steckverbindung zum Verbinden von insbesondere elektrischen Leitungen bekannt, umfassend zumindest ein weibliches Verbindungselement und ein männliches

Verbindungselement, wobei das weibliche Verbindungselement das männliche Verbindungselement formschlüssig aufnimmt und wobei die beiden Verbindungselemente bei formschlüssigen Kontakt kraftschlüssig lösbar verbindbar sind und wobei ein in Verbindung tretender Bereich des männlichen Verbindungselementes koaxial zulaufend ausgebildet ist und zumindest einen verschiebbaren Kontaktkörper umfasst, welcher in einer ersten Position innerhalb und in einer zweiten Position aus dem männlichen Verbindungselement vorragend angeordnet ist. Mit der in dieser internationalen Patentanmeldung beschriebenen Vorrichtung ist ein konduktives Laden insbesondere von Elektrofahrzeugen an einer Feststation möglich. Das eine Verbindungselement ist an dem autonom fahrenden Fahrzeug angeordnet, wohingegen das andere Verbindungselement ortsfest, dort jedoch in gewissen Grenzen bewegbar, angeordnet ist. Bewegt sich das Fahrzeug mit seinem Verbindungselement in Richtung des feststehenden Verbindungselementes,

werden diese beiden Verbindungselemente in Wirkverbindung miteinander gebracht, indem für eine elektrische Kontaktierung die jeweiligen Kontaktkörper der beiden Verbindungselemente in Verbindung miteinander gebracht werden, sodass danach der Ladestrom fließen kann.

Bei diesem Stand der Technik sind jedoch die Kontaktelemente (Kontaktkörper) des männlichen Verbindungselementes bewegbar in diesem männlichen Verbindungselement angeordnet. In einer ersten Position sind sie vollständig innerhalb des männlichen Verbindungselementes angeordnet, sodass ein Berührungs- und Verschmutzungsschutz dieser Kontaktkörper gegeben ist. Erst wenn die beiden Verbindungselemente zusammengebracht worden sind, bewegt sich der Kontaktkörper, der sich bisher innerhalb des Verbindungselementes befand, aus dem männlichen Verbindungselement heraus, sodass diese Kontaktkörper mit den zugehörigen Kontaktkörpern des weiblichen Verbindungselementes kontaktiert werden können.

Für den Betrieb der bekannten Vorrichtung ist es wichtig, dass die beiden Verbindungselemente gezielt und definiert aufeinander zur Anlage kommen. Hierfür ist ein in Verbindung tretender Bereich des männlichen Verbindungselementes koaxial zulaufend ausgebildet, wobei der Anlagebereich des weiblichen Verbindungselementes korrespondierend ausgebildet ist. Damit ist es zwar schon möglich, dass die beiden in Wirkverbindung zu bringenden Verbindungselemente gezielt geführt werden. Allerdings hat die Praxis gezeigt, dass diese Führung aufgrund des recht flachen Winkels, der durch den koaxialen Zulauf gebildet ist, nicht ausreichend ist. Außerdem ist es von Nachteil, dass die koaxialen Zuläufe, d. h., deren Winkel in Bezug beispielsweise auf die jeweilige Bewegungsachse (Zulaufwinkel),

sowohl bei dem männlichen als auch bei dem weiblichen Verbindungselement gleich (gleich groß) sind. Dadurch kann es in nachteiliger Weise insbesondere bei dem Startvorgang des Zusammenführens dieser beiden Verbindungselemente zu Blockaden, aber auch bei der weiteren Zusammenführung dieser beiden Elemente zu Abgleitblockaden kommen. Außerdem sind die Reibungskräfte während des

Zentriervorganges deutlich erhöht, da die beiden Zentriermittel großflächig aufeinander zur Anlage kommen.

Die Erfindung stellt eine verbesserte Vorrichtung zum konduktiven Laden zur Verfügung. Unter konduktivem Laden ist zu verstehen, dass die elektrischen Kontakte einer Feststation, an der Ladeenergie zur Verfügung gestellt wird, mit elektrischen Kontakten eines autonom fahrenden Fahrzeuges in Wirkverbindung gebracht werden, sodass diese sich zum Laden berühren. Dieses konduktive Laden hat gegenüber dem ebenfalls bekannten induktiven Laden, welches berührungslos erfolgt, den Vorteil der deutlich höheren Energieübertragung, sodass autonom fahrende Fahrzeuge wesentlich schneller aufgeladen werden und wieder betriebsbereit sind.

Für die gesamte Vorrichtung zum konduktiven Laden ist eine Fahrzeugeinheit vorgesehen, die an dem Fahrzeug, insbesondere dem Elektrofahrzeug, angeordnet ist. Unabhängig und an jeder beliebigen anderen Stelle ist eine Robotereinheit vorgesehen, die von dem Fahrzeug zwecks auf Ladevorgang angesteuert werden kann. Die Robotereinheit ist somit ortsfest, jedoch in gewissen Grenzen an dem Ort, an dem geladen werden soll, bewegbar. Dies hat den Zweck, dass das Fahrzeug mit seiner Fahrzeugeinheit nicht 100-prozentig die Robotereinheit überdeckend ansteuern muss, sondern dass sich die Robotereinheit die Fahrzeugeinheit sucht, wenn das Fahrzeug zwecks Laden abgestellt worden ist.

Die Vorrichtung umfasst dabei die Fahrzeugeinheit mit einem Zentrierkonus und die Robotereinheit mit einem Gegenkonus als miteinander in Wirkverbindung bringbare Zentriermittel.

Darauf basierend ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zulaufwinkel des Zentrierkonus und des Gegenkonus unterschiedlich sind. Dadurch werden in vorteilhafter Weise die Reibungskräfte während des Zentriervorganges und damit das miteinander in Wirkverbindung bringen der Robotereinheit in Bezug auf die Fahrzeugeinheit minimiert. Außerdem werden Abgleitblockaden während dieses Zentriervorganges vermieden, sodass dadurch die Betriebssicherheit deutlich erhöht ist und die Kontaktelemente der beiden Einheiten in eine definierte Position zueinander während der Kontaktierung gebracht werden. Flierzu erfolgt ein Aufsetzen des Zentrierkonus, insbesondere der Zentrierspitze des Zentrierkonus, in den Bereich des Gegenkonus. Dabei wird eine vertikale Zentrierkraft eingestellt, d. h. aufgeprägt. Es erfolgt eine Zentrierung der Zentrierspitze des Zentrierkonus in dem Gegenkonus, wobei hierzu ein Abgleiten der Oberflächen der Zentrierspitze des Zentrierkonus auf der Oberfläche des Gegenkonus erfolgt. Dies erfolgt so lange, bis es zu einem Anliegen der Auflageflächen der einander zugewandten Kontaktelemente von Fahrzeugeinheit und Robotereinheit kommt. Durch die unterschiedlichen Zulaufwinkel kommt es dadurch zu einer Feinzentrierung über das Abgleiten der einander zugewandten Flächen, insbesondere Oberseiten, der Kontaktelemente, bis alle Oberflächen zueinander positioniert sind. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine vertikale Steckkraft, insbesondere eine definierte vertikale Steckkraft, aufgeprägt, sodass, sofern vorhanden, ein Greifschutz (siehe weiter unten in der Beschreibung) übergepresst (bewegt) wird mit einem Freigeben (Freisetzen) der geschützten

Kontaktelemente auf der Seite der Fahrzeugeinheit. Anschließend kommt es zu einer gegenseitigen Überdeckung der Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit und der Robotereinheit, sodass dadurch in vorteilhafter Weise eine robuste Kontaktierung erfolgt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen von Zentrierkonus und Gegenkonus sind in den Unteransprüchen angegeben. In diesem Zusammenhang gibt es folgende Möglichkeiten der Anordnung: Erste Ausgestaltung: der Zentrierkonus ist an der Fahrzeugeinheit und der Gegenkonus an der Robotereinheit angeordnet.

Zweite Ausgestaltung: der Zentrierkonus ist an der Robotereinheit und der Gegenkonus der Fahrzeugeinheit angeordnet.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zentrierkonus vollflächig ausgebildet ist. Dadurch lässt sich dieses Zentriermittel besonders robust betreiben, insbesondere dann, wenn der Gegenkonus (siehe im Folgenden) strebenartig ausgebildet ist. Auch hierdurch werden die Reibungskräfte deutlich minimiert.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gegenkonus vollflächig oder strebenartig, insbesondere von zumindest zwei Konusstreben gebildet, ausgebildet ist. Sind sowohl der Zentrierkonus als auch der Gegenkonus vollflächig ausgebildet, lässt sich infolge der unterschiedlichen Zulaufwinkel der Zentriervorgang sehr gut durchführen, wobei gleichzeitig die Reibungskräfte deutlich minimiert sind, da der

Zentrierkonus und der Gegenkonus trotz ihrer vollflächigen Ausgestaltung erst am Ende des Zentriervorganges vollflächig zur Anlage kommen, vorher aber nicht.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zulaufwinkel des Zentrierkonus spitz, vorzugsweise größer 45 Grad, weiter vorzugsweise größer 60 Grad, und der Zulaufwinkel des Gegenkonus flach, vorzugsweise kleiner 10 Grad, weiter vorzugsweise gleich 0 Grad, ist.

Vorzugsweise sind die Winkel des ersten Abschnitts des Zentrierkonus spitz, vorzugsweise größer 45 Grad, weiter vorzugsweise größer 60 Grad, und die Winkel des jeweils zweiten Abschnitts des Zentrierkonus und des Gegenkonus flach, vorzugsweise kleiner 10 Grad, weiter vorzugsweise gleich 0 Grad.

Aufgrund dieser Größenangaben ist der Zentriervorgang besonders wirksam und definiert durchführbar und es werden die Reinigungskräfte wiederum deutlich minimiert. Außerdem kommt es insbesondere bei diesen Größenangaben zu einer

Vorzentrierung, bevor die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit mit den

Kontaktelementen der Robotereinheit in Berührung kommen. Somit werden aufgrund dieser Vorzentrierung die Kontaktelemente schon in eine definierte Stellung zueinander gebracht, bevor der Zentriervorgang und das miteinander in

Wirkverbindung bringen der Robotereinheit mit der Fahrzeugeinheit durchgeführt und abgeschlossen wird. Insgesamt werden dadurch der eigentliche Zentriervorgang sowie der Kontaktvorgang und die damit verbundene Betriebssicherheit, insbesondere im Hinblick auf die Langlebigkeit der Vorrichtung zum Laden, deutlich verbessert.

Die Kontaktelemente der Robotereinheit sind versenkt in einem Gehäuse und damit vor äußeren Berührungen oder Verschmutzungen geschützt angeordnet, jedoch für die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit zugänglich. Die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit müssen ebenfalls vor Berührungen oder Verschmutzungen geschützt sein. Zu diesem Zweck sind nach der Erfindung die Kontaktelemente der

Fahrzeugeinheit von einem Greifschutz abgedeckt, sodass die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit nicht zugänglich sind, solange nicht geladen wird und solange die Fahrzeugeinheit nicht mit der Robotereinheit in Wirkverbindung gebracht worden ist. Erst wenn die Robotereinheit in Richtung der Fahrzeugeinheit bewegt wird, wird dieser Greifschutz durch die Robotereinheit relativ in Bezug auf das Gehäuse der

Fahrzeugeinheit bewegt, sodass die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit, die feststehend in dem Gehäuse der Fahrzeugeinheit angeordnet sind, freigegeben werden und in die entsprechenden Freiräume in der Robotereinheit eingreifen können, um die dort liegenden Kontaktelemente der Robotereinheit zu berühren und damit zu kontaktieren. Zu diesem Zweck ist der Greifschutz über Federn an dem Gehäuse der Fahrzeugeinheit abgestützt. Diese Ausgestaltung hat den wesentlichen Vorteil, dass der Greifschutz als mechanisches Bauteil in Bezug auf das Gehäuse der Fahrzeugeinheit bewegt wird, wohingegen die Kontaktelemente der Fahrzeugeinheit feststehend in dieser angeordnet sind, da sich in der Praxis ein bewegbares mechanisches Bauteil (ohne elektrische Funktion) wesentlich besser realisieren lässt als ein elektrisch leitfähiges Bauteil, welches in dem Falle des Standes der Technik nicht nur der elektrische Kontaktierung dient, sondern welches gleichzeitig auch noch bewegt werden muss. Dadurch realisiert die Erfindung einen wesentlich einfacheren und sichereren Aufbau der Vorrichtung für das konduktive Laden. Ebenso sind die Kontakte feststehend in dem Gehäuse der Robotereinheit angeordnet. Beispielsweise sind die Kontakte in der Robotereinheit und der Fahrzeugeinheit bereichsweise

zwecks ihrer Festlegung in dem jeweiligen Gehäuse von einem Kunststoffmaterial umspritzt, wobei nach dem Umspritzvorgang ein Teilbereich der Kontakte zwecks Kontaktierung bzw. Anschluss von Zufuhrleitungen freibleibt. Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und ein Verfahren, wie diese Vorrichtung betrieben wird, wird im Folgenden beschrieben und anhand der Figuren 1 bis 9 erläutert.

Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 für das konduktive Laden. Es ist eine Fahrzeugeinheit 2 dargestellt, die ein Gehäuse aufweist, in dem (hier nicht dargestellte) Kontaktelemente und gegebenenfalls weitere Funktionsbauteile angeordnet sind. Diese Fahrzeugeinheit 2 wird an geeigneter Stelle, insbesondere an einem Unterboden, eines Elektrofahrzeuges, welches vorzugsweise sich autonom bewegt, angeordnet. Weiterhin ist eine sogenannte Robotereinheit 3 vorhanden, die ebenfalls ein Gehäuse aufweist, in dem (hier ebenfalls nicht dargestellte) Kontaktelemente und auch gegebenenfalls weitere Funktionsbauteile aufweist. Diese beiden Einheiten 2, 3 werden in etwa überdeckend in Wirkverbindung gebracht, wenn das Fahrzeug an einer Ladestation, an der die Robotereinheit 3 vorhanden ist, angekommen ist.

In Figur 1 ist gezeigt, dass die Robotereinheit 3 schon im Eingriff mit der Fahrzeugeinheit 2 steht. Weitere Mittel, die zur Bewegung und Positionserfassung für die Robotereinheit 3 bzw. die Fahrzeugeinheit 2 erforderlich sind, sind vorhanden, jedoch nicht dargestellt.

Figur 2 zeigt die in Richtung der Fahrzeugeinheit 2 weisende Seite der Robotereinheit 3. Es ist erkennbar, dass die Robotereinheit 3 ein Gehäuse 4, vorzugsweise aus Kunststoff, aufweist. In diesem Kunststoffgehäuse 4 ist ein Leiterring 5 (dargestellt sind mehrere Leiterringe 5) vorhanden, die mit einer nicht dargestellten Energiequelle zum Laden des Fahrzeuges verbunden sind. Ein jeder Leiterring 5 endet mit einer Kontaktfahne 6, die zum Beispiel zwecks Kontaktierung mit einem nicht dargestellten Steckverbinder vorhanden ist.

Ein Leiterring 5 ist beispielsweise in Figur 3 dargestellt. Vorzugsweise wird ein solcher Leiterring 5 als Tiefziehblech realisiert, welches den Strom zum Fahrzeug weiterleitet und der in geeigneter Position und Größe in dem Gehäuse 4 der Robotereinheit 3 angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung sind mehrere Leiterringe 5 konzentrisch ineinander angeordnet. Ein jeder Leiterring 5 weist eine Basis auf, die am umlaufenden Ende eines Zylinderabschnittes 8 angeordnet ist und von diesem absteht. Damit kann der Leiterring 5 sehr gut in dem Gehäuse 4 angeordnet, insbesondere festgelegt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn ein Teilbereich des Zylinderabschnittes 8 zusammen mit der Basis 7 von einem Kunststoffmaterial umgeben ist, welches das Gehäuse 4 bildet. Über den Umfang des Zylinderabschnittes 8 ist mindestens eine Ausnehmung 9 vorhanden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind genau drei Ausnehmungen 9 vorhanden.

Figur 4 zeigt die Fahrzeugeinheit 2, die mit ihrer Unterseite (bei Betrachtung der Figur 4) vorzugsweise an einer Unterseite des Fahrzeuges (nicht dargestellt) angeordnet ist. Auch die Fahrzeugeinheit 2 weist ein Gehäuse 10, vorzugsweise aus Kunststoff, auf. Der Oberseite (bei Betrachtung der Figur 4) der Fahrzeugeinheit 2 zugewandt ist ein vorzugsweise plattenförmiger Greifschutz 12, der in etwa planparallel zu der Oberseite

des Gehäuses 10 der Fahrzeugeinheit 2 bewegbar angeordnet ist. Die Kontakte 11 in der Fahrzeugeinheit 2, die vorhanden, aber hier noch nicht vollständig erkennbar sind, sind feststehend in dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 angeordnet. Für die entsprechenden Kontakte 11 in der Fahrzeugeinheit 2 sind in dem Greifschutz 12 Ausschnitte vorhanden, sodass dann, wenn der Greifschutz 12 in Richtung der Oberseite der Fahrzeugeinheit 2 von der Robotereinheit 3 zusammengedrückt wird, die Kontakte 11 diese Ausschnitte durchdringen können und damit freigegeben werden, um an die Kontakte 5 in der Robotereinheit 3 angelegt werden zu können. Eine beispielhafte Ausgestaltung des flächig ausgeführten Greifschutzes 12 mit den entsprechenden Ausschnitten für die Kontakte 11 (Federkontakte) ist in Figur 5 dargestellt. Ein solcher Greifschutz 12 kann ebenfalls wie die Gehäuse 4, 10 der beiden Einheiten 2, 3 zum Beispiel in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt werden. Wesentlich ist es, dass der Greifschutz 12 relativ zu der Fahrzeugeinheit 2 bewegbar ist, um die Kontakte 11 in dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 entweder zu schützen oder freizugeben, wobei die Kontakte 11 in dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 feststehend angeordnet sind.

Weiterhin ist erkennbar und dargestellt, dass der Greifschutz 12 eine Basis 13 mit einer Mittenöffnung 14 aufweist. Um die Mittenöffnung 14 herum ist ein schräg zu der Basis 13 verlaufender Bereich vorgesehen, in dem umlaufend und dazu noch abgeschrägt mehrere Ausnehmungen 15 angeordnet sind. Über diese Ausnehmungen 15 werden die entsprechenden Leiterfedern 11 der Fahrzeugeinheit 2 hindurchgeführt und freigegeben, wenn geladen werden soll, oder unter diesen Ausnehmungen 15 angeordnet, wenn nicht geladen werden soll, sodass insgesamt der Greifschutz 12 bewirkt, dass im letztgenannten Fall die Leiterfedern 11 abgedeckt sind. Außerdem

weist der Greifschutz 12 noch umlaufend mehrere Aussparungen 16 auf, durch die weitere Elemente durchgeführt werden können, um beispielsweise ein lagekorrektes aufeinander Zuführen von Fahrzeugeinheit 2 und Robotereinheit 3 zu bewirken. Um den Greifschutz 12 lagerichtig montieren zu können, kann weiterhin eine Kodiernase 17 (oder gegebenenfalls weiterer Elemente oder auch mehr als eine Kodiernase) vorhanden sein.

Eine beispielhafte Ausgestaltung eines Kontaktes 11 (Leiterfeder) der Fahrzeugeinheit 2 ist in Figur 6 dargestellt. Dieser beispielhaft dargestellte Kontakt 11 ist wiederum ein Tiefziehblech, welches ebenfalls den Strom zu dem Fahrzeug weiterleitet. Erkennbar ist ein außenliegender Ring als Basis 18, von dem ausgehend nach außen abstehend eine Kontaktfahne (wiederum für den Anschluss eines nicht dargestellten Steckverbinders) und in Richtung des Inneren abgewinkelte Kontakte 20 sich nach oben erstrecken, wobei diese Kontakte 20 von dem Greifschutz 12 entweder freigegeben oder abgedeckt werden zwecks Berührungs- bzw. Verschmutzungsschutz. Wenn mehrere solcher Leiterfedern 11 konzentrisch in der Robotereinheit bzw. hier der Fahrzeugeinheit 2 angeordnet sind, variieren diese in ihren Durchmessern. Figur 7 schließlich zeigt das Verfahren zum Betreiben der beiden Einheiten 2, 3, wie sie vorstehend beschrieben und in den Figuren 1 bis 6 gezeigt sind.

In der linken Darstellung der Figur 7 ist erkennbar, dass zwar die Fahrzeugeinheit 2 schon in den Bereich der Robotereinheit 3 gebracht worden ist, jedoch noch keine Kontaktierung stattgefunden hat. Das bedeutet, dass die Robotereinheit 3 erst noch ihre genaue Position in Bezug auf die Fahrzeugeinheit 2 suchen und einstellen muss,

wozu entsprechende Sensoren und Mittel für die Bewegung der Robotereinheit 3 vorhanden, aber nicht dargestellt sind.

Die erforderliche Überdeckung der Robotereinheit 3 mit der Fahrzeugeinheit 2 ist, nachdem sie erzielt worden ist, in der mittleren Darstellung der Figur 7 dargestellt. Hier ist erkennbar, dass die Kontaktelemente 11 in der Fahrzeugeinheit noch innerhalb des Gehäuses 10 der Fahrzeugeinheit 2 angeordnet und von dem Greifschutz 12 abgedeckt sind. Der Greifschutz 12 wird gegen die Federkraft von der Robotereinheit 3 in Richtung des Gehäuses 10 gedrückt, sodass dadurch die Kontakte 11 in der Fahrzeugeinheit 2 von dem Greifschutz 12 freigegeben werden, damit diese zur Anlage kommen können mit den Kontakten 5 der Robotereinheit 3. Dieses in Wirkverbindung bringen und damit die Kontaktierung der Kontakte 5, 11 der beiden Einheiten ist in der rechten Darstellung der Figur 7 erkennbar, sodass nunmehr der Ladevorgang erfolgen kann.

Damit die Fahrzeugeinheit 2 und die Robotereinheit 3 in einer definierten Position zueinander zusammengeführt werden können, weist das Gehäuse 4 der Robotereinheit 3 einen Dom 21 auf, der durch die Mittenöffnung 14 des Greifschutzes 12 durchgeführt wird. Der Dom 21 der Robotereinheit 3 wird dabei geführt durch ein entsprechendes Gegenelement auf Seiten der Fahrzeugeinheit 2, welches dazu ausgebildet und geeignet ist, mit dem Dom 21 in Verbindung zu treten und dabei die Robotereinheit 3 bei der Bewegung auf die Fahrzeugeinheit 2 hin zu führen.

In der mittleren Darstellung von Figur 7 ist noch zur Verdeutlichung dargestellt, dass der Greifschutz 12 in einer Bewegungsrichtung 22 von seiner Ausgangsstellung 23, und umgekehrt, bewegt werden kann. Die Ausgangsstellung 23 des Greifschutzes 12

ist eine solche Stellung, bei der der Greifschutz 12 planparallel beabstandet zu einem definierten Bezugspunkt (bzw. Bezugsfläche) des Gehäuses 10 der Fahrzeugeinheit 2 angeordnet ist. Der Abstand bei dieser Ausgangsstellung 23 zwischen dem Greifschutz 12 und dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 ist definiert und wird beispielsweise durch eine zwischen dem Greifschutz 12 und dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 angeordnete Feder, vorzugsweise mehrere Federn, wiederum vorzugsweise an jedem Eckpunkt des vorzugsweise quadratisch ausgebildeten Greifschutzes 12, realisiert. Diese zumindest eine Feder wird in Bewegungsrichtung 22 zusammengedrückt und der Greifschutz 12 in Richtung des definierten Punktes an dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 bewegt, wenn ein definierter Punkt (bzw. eine definierte Fläche) des Gehäuses 4 der Robotereinheit 3 auf die Fahrzeugeinheit 2 zu bewegt wird. Mit weiterer Bewegung der Robotereinheit 3 in Bewegungsrichtung 22 auf die Fahrzeugeinheit 2 wird auch der Greifschutz 12 weiter in Richtung des Gehäuses 10 der Fahrzeugeinheit 2 bewegt und dabei die zumindest eine Feder zusammengedrückt, sodass die Kontakte 11 der Fahrzeugeinheit 2 freigegeben werden und in Wirkverbindung mit denen Kontakten 5 der Robotereinheit 3 gebracht werden können. Diese Lage von Fahrzeugeinheit 2 und Robotereinheit 3 zueinander ist, wie schon ausgeführt, in der rechten unteren Darstellung von nur 7 gezeigt. Es versteht sich von selbst, dass nach Abschluss des Ladevorganges die beiden Einheiten 2, 3 in umgekehrter Vorgehensweise wieder voneinander getrennt werden, wobei die in dem Gehäuse 10 der Fahrzeugeinheit 2 feststehenden Kontakte 11 wieder von dem Greifschutz 12 abgedeckt werden, nachdem die Robotereinheit 3 von der Fahrzeugeinheit 2 entfernt worden ist.

In den Figuren 8 und 9 sind noch einmal explizit die Zentriermittel der Fahrzeugeinheit 2 und der Robotereinheit 3 dargestellt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist gemäß Figur 8 innerhalb des Gehäuses 10 der Fahrzeugeinheit 2 ein Zentrierkonus 24 vorhanden. Dieser Zentrierkonus 24 geht mit seinem größeren Durchmesser von einem Boden des Gehäuses 10 aus und steht von diesem Boden ab. Er läuft spitz nach oben zu einer Spitze aus oder ist (wie dargestellt) an seinem zulaufenden Ende abgeflacht. Vorzugsweise wird der Zentrierkonus 24 zusammen mit dem Gehäuse 10 hergestellt, kann aber auch als separates Bauteil hergestellt und dann an dem Gehäuse 10 angeordnet werden. Wie in Figur 8 erkennbar ist der Zentrierkonus 24 in vorteilhafter Weise zentral koaxial innerhalb der koaxial zueinander angeordneten Kontaktelemente 5 der Fahrzeugeinheit 2 angeordnet. In Figur 9 ist ein Gegenkonus 25 der Robotereinheit 3 gezeigt. Auch dieser Gegenkonus 25 kann (wie dargestellt) Bestandteil des Gehäuses 4 sein. Er kann aber auch ein separates Bauteil sein, welches an dem Gehäuse 4 angeordnet wird. Auch der Gegenkonus 25 ist zentral koaxial innerhalb der Kontaktelemente 11 der Robotereinheit 3 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 ist der Gegenkonus 25 von Konusstreben 26 (erkennbar zwei Konusstreben 26, tatsächlich vorhanden jedoch vier oder mehr als vier, gegebenenfalls aber auch weniger als vier Konusstreben 26) gebildet. Der Gegenkonus 25 kann jedoch auch, wie der Zentrierkonus 24, vollflächig gebildet sein. In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist erkennbar, dass der spitz zulaufende Zentrierkonus 24 an der Fahrzeugeinheit 2 und der Gegenkonus 25 an der

Robotereinheit 3 angeordnet ist. Sowohl für dieses spezielle Ausführungsbeispiel als auch allgemein gilt, dass die dargestellten und entsprechend beschriebenen Konusse auch umgekehrt an der jeweiligen Einheit 2, 3 angeordnet sein können. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass der als Zentrierspitze ausgeführte Zentrierkonus 24 an der Robotereinheit 3 und der korrespondierend ausgestaltete Gegenkonus 25 an der Fahrzeugeinheit 2 angeordnet sind (also umgekehrte Darstellung wie zum Beispiel in den Figuren 8 und 9 dargestellt), da aufgrund der flachen Beschaffenheit des Gegenkonus 25 an der Fahrzeugeinheit 2 diese Einheit besonders flach ausgelegt werden kann, da oftmals unterhalb des Fahrzeuges der Einbauraum sehr knapp bemessen ist. Da im Bereich der Robotereinheit 3 mehr Platz zur Verfügung steht, kann dort der Zentrierkonus 24, der mit einem spitzen Zulaufwinkel ausgestattet ist, besser angeordnet werden.

Bezugszeichenliste

1. Vorrichtung zum Laden

2. Fahrzeugeinheit

3. Robotereinheit

4. Gehäuse

5. Leiterring (= Kontakt oder Kontaktelement)

6. Kontaktfahne

7. Basis

8. Zylinderabschnitt

9. Ausnehmung

10. Gehäuse

11. Leiterfedern (= Kontakt oder Kontaktelement)

12. Greifschutz

13. Basis

14. Mittenöffnung

15. Ausnehmung

16. Aussparung

17. Kodiernase

18. Basis

19. Kontaktfahne

20. Kontaktfedern

21. Dom

22. Bewegungsrichtung

23. Ausgangsstellung

24. Zentrierkonus

25. Gegenkonus

26. Konusstrebe