Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteineinheit, in der ein innerer Aufnahmeraum ausgebildet ist, der durch Wände begrenzt ist, wobei in einer der Wände eine Öffnung ausgebildet ist, einer Ladebuchse, einem Schwenkteil, an dem die Ladebuchse befestigt ist, und welches ein Deckelelement aufweist, über das die Öffnung in der Wand verschließbar, wobei das Schwenkteil über ein Drehgelenk mit einer der Wände verbunden ist, so dass durch Bewegung des Schwenkteils aus der die Öffnung verschließenden Position des Deckelelementes die Ladebuchse aus dem Aufnahmeraum ausfahrbar ist.

Derartige Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtungen sind im Bordstein, Pflasterstein oder im Randstein integrierte Aufladestationen oder Bord-, Pflaster- oder Randsteine, in denen zumindest eine Ladebuchse integriert ist, die an eine zentrale Ladestation angeschlossen sind. Über die Ladebuchsen kann eine elektrische Verbindung zu einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug hergestellt werden, um dessen Energiespeicher beziehungsweise dessen Batterie aufzuladen. Dies betrifft insbesondere rein elektrisch angetriebene Fahrzeuge aber auch Hybridfahrzeuge. Aufladbare Fahrzeuge können sowohl Personenkraftwagen als auch Lastkraftwagen, Motorräder oder elektrische Fahrräder sein. Durch die neue Gesetzgebung, das steigende Klimaschutzinteresse der Bevölkerung sowie die verbesserte Wirtschaftlichkeit elektrifizierter Fahrzeuge ist zu erwarten, dass der Anteil elektrischer Fahrzeuge insbesondere in den innerstädtischen Bereichen extrem steigen wird, so dass die zur Verfügung stehende Ladeinfrastruktur in hohem Maße ausgebaut werden muss, was bedeutet, dass ein Teil vorhandener Parkplätze oder Gehwege mit entsprechenden Auflademöglichkeiten versehen werden muss, um die individuelle Mobilität auch in Zukunft sicherzustellen.

Bekannte Konzepte sehen hierfür die Nutzung von Straßenlaternen, zusätzlich zu installierende Ladesäulen oder Wallboxen an Hauswänden vor. Bei allen diesen Konzepten entsteht zusätzlicher Platzbedarf und eine Störung der Fußgänger durch die zu verwendenden Aufladekabel.

Aus diesem Grund sind Ladesysteme bekannt geworden, bei denen die Aufladevorrichtungen oder zumindest die Ladebuchsen in den Bordstein beziehungsweise den Randstein oder den Gehweg bildende Pflastersteine integriert sind. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass im Sinne der Erfindung ein Pflasterstein, Bordstein oder Randstein nicht zwangsweise ein Steinelement aufweisen muss. Dies bedeutet, dass die Pflastersteine, Bordsteine oder Randsteine auch aus verschiedenen Materialien, wie Kunststoff-, insbesondere Faserverbundkunststoff, oder Metall, Beton oder Steine enthaltende Kunststoffe zusammengesetzt werden können. Dabei können auch verschiedene Teile aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt werden und die Pflaster-, Bordstein- oder Randsteineinheit bilden.

Die Integration der Ladebuchse oder der kompletten Ladeeinheit in den Bordstein hat den Vorteil, dass keine Ladesäulen die Gehsteige versperren und so den optischen Eindruck stören. Auch kann vermieden werden, dass Ladekabel quer über den Gehweg ragen und für Fußgänger Stolperfallen bilden. Stattdessen entsteht kein zusätzlicher Platzbedarf, sondern lediglich eine Nutzung ohnehin vorhandener Infrastruktur. Auch können Beschädigungen der Ladeinfrastruktur durch Unfälle mit Fahrzeugen vorgebeugt werden.

Die Ladebuchsen sollten dabei einerseits zum Einleiten des Ladevorgangs einfach zugänglich sein und andererseits auch einfach zu montieren sein. Zusätzlich sind Schäden an den Ladebuchsen zu vermeiden.

So ist aus der FR. 2 713 307 Al ein Behälter bekannt, der in den Boden eingelassen wird und dessen Oberfläche als Geh- oder Fahrweg dienen kann. Dieser weist einen klappbaren Deckel auf, der im eingeklappten Zustand die Gehfläche bildet und der nach dem Aufklappen eine Ladebuchse an seiner Unterseite freigibt, die im geschlossenen Zustand in einem Aufnahmeraum des Behälters angeordnet ist. Der Deckel ist hierzu über ein Drehgelenk mit einem feststehenden Teil der Oberseite des Behälters verbunden, so dass dieser manuell aufgeschwenkt werden kann und wird über eine Gasdruckfeder in seiner geöffneten Position gehalten.

Eine ähnliche Box ist auch aus der GB 1 402 267 B bekannt, wobei das aus dem Innenraum ausgeschwenkte Teil nach dem manuellen Öffnen über einen Schalter in seiner Stellung gehalten wird.

Bei den bekannten Ausführungen ist es jedoch bei der Verwendung als Teil einer Ladeinfrastruktur im öffentlichen Raum nicht möglich, ein unbefugtes Nutzen zu verhindern. Des Weiteren sind diese Behälter für Bediener nicht angenehm zu nutzen, da der Nutzer beim Öffnen immer mit auf den Oberflächen vorhandenen Verschmutzungen in Kontakt kommt. Des Weiteren sind die Behälter nicht vor einem Eindringen von Wasser oder Schmutzstoffen gesichert, so dass mit einem Funktionsausfall und einer Blockierung des Mechanismus nach kürzerer Gebrauchsdauer zu rechnen ist. Auch besteht bei den bekannten Ausführungen die Gefahr eines Einklemmens von Fingern oder anderen Gliedmaßen.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereit zu stellen, bei der die Bedienung deutlich vereinfacht wird und Verletzungen durch Einklemmen sowie Verschmutzungen des Bedieners zuverlässig verhindert werden. Des Weiteren soll eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet werden, in dem unter anderem das Eindringen von Dreck und Wasser sowohl im geöffneten Zustand als im geschlossenen Zustand sowie möglichst in allen Zwischenstellungen vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

Eine erfindungsgemäße Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs weist eine Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteineinheit mit einer im eingebauten Zustand eine Geh- oder Fahrfläche bildenden Oberfläche auf. Diese Einheit weist einen Aufnahmeraum im Innern auf, der durch Wände begrenzt ist, die an mehreren zusammengesetzten Einzelteilen ausgebildet sein können und den Aufnahmeraum im Wesentlichen verschließen. Im Wesentlichen bedeutet in diesem Zusammenhang, dass in den Wänden Öffnungen ausgebildet sein können, die durch andere Bauteile oder Deckelteile verschlossen werden oder als Ablauf dienen. In einer der Wände, welche üblicherweise nach oben weist und die Geh- oder Fahrfläche bildet, jedoch zumindest im eingebauten Zustand der Einheit zugänglich ist, ist eine Öffnung ausgebildet. Des Weiteren weist die Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung eine Ladebuchse auf, in die ein Stecker zur Aufladung des Fahrzeugs einführbar ist. Die Ladebuchse ist an einem Schwenkteil befestigt, welches ein Deckelelement aufweist, über das die Öffnung in der Wand verschließbar ist. Das Schwenkteil ist über ein Drehgelenk mit der Wand, in der die Öffnung ausgebildet ist, verbunden. Durch Schwenken des Schwenkteils um die Drehachse des Drehgelenkes aus der die Öffnung verschließenden Position des Deckelelementes ist entsprechend die Ladebuchse aus dem Aufnahmeraum ausfahrbar und wird für den Nutzer zugänglich. Zur Durchführung des Schwenkvorgangs ist im Aufnahmeraum ein elektrisch ansteuerbarer Aktuator angeordnet, über den das Schwenkteil mit der Ladebuchse drehbar ist. Unter elektrisch ansteuerbarer Aktuator wird in diesem Zusammenhang sowohl ein Aktuator mit einem Elektromotor als auch ein hydraulisches oder pneumatisches Aktuatorsystem mit entsprechenden elektrisch ansteuerbaren Ventilen und Pumpen verstanden. Durch diese elektrische Aktuierung des Schwenkteils und damit Ausschwenken der Ladebuchse wird eine externe Ansteuerung möglich, durch die der Vorgang in Gang gesetzt wird. Dies kann beispielsweise durch Identifikation eines Nutzers über eine Karte oder sein Mobiltelefon erfolgen. Entsprechend ist es nicht mehr notwendig manuell das Ausfahren der Ladebuchse durchzuführen, so dass Verschmutzungen der Hände oder ein Einklemmen der Finger zuverlässig verhindert werden. Es wird somit die Möglichkeit einer einhändigen Nutzung mit einem hohen Systemkomfort geschaffen. Auch werden Fehlbedienungen und nicht autorisierte Nutzung verhindert, wodurch auch Funktionsstörungen reduziert werden.

Vorzugsweise weist der elektrisch ansteuerbare Aktuator einen Elektromotor mit einem Getriebe auf. Diese elektrische Aktuierung ist besonders einfach und robust im Aufbau. Dabei werden wenige Bauteile im Vergleich zu hydraulischen oder pneumatischen Systemen benötigt, so dass auch der Platzbedarf deutlich reduziert wird. Zudem entfällt ein Ölwechsel bei der Wartung gegenüber einem hydraulischen System. Auch wird eine höhere Effizienz erreicht. Gegenüber pneumatischen Systemen kann auf eine Luftförderung verzichtet werden.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteineinheit einen Grundkörper aufweist, in dem der innere Aufnahmeraum ausgebildet ist, und einen Schutzdeckel als Wand aufweist, der den Aufnahmeraum in Richtung einer als Geh- oder Fahrfläche dienenden Oberfläche im Wesentlichen verschließt und an dem die Öffnung ausgebildet ist. Der Grundkörper kann aus Stein, einem Kunststoff, wie Faserverbundkunststoff, Beton sowie verschiedenen Stahlteilen oder Bewehrungen bestehen. Der Schutzdeckel, der insbesondere am Grundkörper lösbar befestigt werden kann, verschließt den Aufnahmeraum im Grundkörper im eingebauten Zustand geodätisch nach oben und bildet so eine Geh- oder Fahrfläche aus. Er kann insbesondere aus Stahl hergestellt werden und weist eine hohe Festigkeit auf. Eine solche Bordstein-, Pflasterstein- oder Randsteineinheit ist einfach im Aufbau und bleibt für Wartungen oder Reparaturen gut zugänglich.

In einer bevorzugten Ausführung ist das Drehgelenk als Scharnier ausgebildet, dessen Drehachse außerhalb des Deckelelementumfangs angeordnet ist und welches mit dem Deckelelement verbunden ist. Entsprechend ergibt sich eine exzentrische Lagerung außerhalb des Deckelelementes, so dass dieses vollständig von einer Seite beim Schwenkvorgang zum Schutzdeckel oder der Wand, an der das Scharnier mit seinem anderen Ende befestigt ist, gedreht wird. Durch diese Exzentrizität kann auch die Ladebuchse deutlich höher über die Geh- oder Fahrfläche angehoben werden, was den Zugang des Nutzers erleichtert.

Vorzugsweise wandelt das Getriebe des Aktuators die rotatorische Bewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung einer Druck- und Zugstange um. Mit einem solchen Aufbau können hohe Kräfte zur Drehung des Schwenkteils und damit zum Öffnen des Deckelelementes aufgebraucht werden. Auch ist ein derartiger Aktuator deutlich leichter abzudichten, da sich drehende Teile des Aktuators vollständig gekapselt werden können.

Die Druck- und Zugstange weist vorteilhafterweise an ihrem Ende ein Koppelglied auf, welches mit dem Schwenkteil verbunden ist. Über dieses Koppelglied kann auf einfache Weise die Kraft des Aktuators beziehungsweise der Schubstange auf das Schwenkteil zur Erzeugung des Schwenkvorgang übertragen werden. Dieses Koppelglied kann ein einfacher Stift sein, der an der Schubstange befestigt und in einer entsprechenden Öffnung am Schwenkteil gelagert ist.

Vorzugsweise ist das Getriebe ein Spindelgetriebe, wobei eine Spindelmutter zumindest indirekt mit einem Rotor des Elektromotors verbunden ist und die Spindelstange als die Zug- Druckstange dient, die durch die Verbindung des Koppelgliedes mit dem Schwenkteil gegen ein Verdrehen gesichert ist. Ein solcher Aktuator benötigt sehr geringen Bauraum und kann mit einer Selbsthemmung ausgeführt werden, so dass zum Halten keine weitere Energie zugeführt werden muss.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Aktuator ein Gehäuse aufweist, an dessen zum Koppelglied zur Betätigung des Schwenkteils weisenden Ende ein erstes axiales Ende eines Faltenbalges befestigt ist, der die Druck- und Zugstange über einen axialen Abschnitt umgibt und dessen entgegengesetztes axiales Ende an der Druck- und Zugstange befestigt ist. Durch den Faltenbalg wird eine zuverlässige Abdichtung der Druck- und Zugstange erreicht, so dass kein Schmutz oder Flüssigkeiten in das Innere des Aktuators oder zwischen die Spindelmutter und die Druck- und Zugstange gelangen kann. Dies erhöht deutlich die Funktionssicherheit und die Lebensdauer des Aktuators. In einer weiterführenden Ausführung ist am vom Koppelglied entfernten Ende des Aktuators ein zweiter Faltenbalg angeordnet, über den der Aktuator abgedichtet ist und welcher die Druck- und Zugstange zumindest im geschlossenen Zustand des Deckelelementes über einen axialen Abschnitt umgibt. Beim Einfahren des Schwenkteils in den Aufnahmeraum fährt die Druck- und Zugstange zum Teil am zum Koppelglied entgegengesetzten Ende aus dem Gehäuse des Aktuators heraus. Um entsprechend auch an dieser Seite eine Abdichtung zum Innern des Aktuators und somit auch zwischen der Spindelstange und der Spindelmutter herzustellen, wird auch an dieser Seite der Faltenbalg verwendet, der im Gegensatz zum ersten Faltenbalg jedoch an seinem vom Aktuator entfernten Ende geschlossen ausgeführt wird. Somit wird eine vollständige Kapselung des Aktuators geschaffen. Beide Faltenbälge können an den Befestigungsstellen verklebt oder über Schellen oder ähnliches befestigt werden.

Der Aktuator ist vorteilhafterweise um eine Achse schwenkbar im Aufnahmeraum befestigt, welche parallel zur Drehachse des Drehgelenkes angeordnet ist. Hierdurch kann er um die Achse beim Ausfahren und Einfahren des Schwenkteils gedreht werden, um den seitlichen Versatz der Spindelstange während der teilkreisförmigen Bewegung des Koppelgliedes beim Öffnen und Schließen auszugleichen. So wird auf einfache Weise die Möglichkeit geschaffen, für den Bewegungsvorgang einen translatorisch wirkenden Aktuator zu nutzen.

In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform sind am Schutzdeckel zwei Lagerplatten befestigt, an denen der Aktuator schwenkbar gelagert ist. Dies kann über eine einfache Stiftachse am Aktuator erfolgen, die sich in entsprechende Öffnungen an den Lagerplatten erstreckt. Die Befestigung am Schutzdeckel ermöglich die vollständige Vormontage des Aktuators mit dem Schwenkteil und der Ladebuchse, so dass diese gemeinsam mit dem Schutzdeckel am Grundkörper befestigt werden können.

Zusätzlich ist die Ladebuchse sowohl während des Ladevorgangs als auch außerhalb des Ladevorgangs zumindest mit einem von ihrer Einstecköffnung entfernten Abschnitt, an dem ein elektrischer Anschluss zu einer Elektronikeinheit ausgebildet ist, innerhalb eines allseitig geschlossenen Raumes angeordnet. Dies bedeutet, dass lediglich die Einstecköffnung im geöffneten Zustand zugänglich ist, so dass der Ladevorgang ausgeführt werden kann. Der Bereich, an dem der innere elektrische Anschluss zur Elektronikeinheit erfolgt, ist jedoch immer vor eindringenden Flüssigkeiten und Feststoffen geschützt, da er sich in einem geschlossenen Raum befindet. Auch ein Eindringen dieser Stoffe in den Grundkörper wird hierdurch verhindert.

Vorzugsweise ist die Ladebuchse an einem Buchsenaufnahmeelement des Schwenkteils befestigt, welches sich in einem ersten Abschnitt, an dem die Ladebuchse befestigt ist, senkrecht zum Deckelelement an einem vom Drehgelenk entfernten Abschnitt des Deckelelementes erstreckt. Entsprechend wird die Ladebuchse bei Drehung des Tragteils senkrecht nach oben weisend verschwenkt und ist so gut zugänglich. Des Weiteren kann an das Buchsenaufnahmeelement als gerade Platte ausgebildet werden, an dem die Ladebuchse einfach über eine Flanschverbindung befestigt werden kann.

In einer weiterführenden oder alternativen Ausbildung der Erfindung weist das Buchsenaufnahmeelement einen im Querschnitt kreisbogenförmigen Abschnitt auf, dessen Abstand zum Drehgelenk konstant ist, wobei dieser Abstand des kreisbogenförmigen Abschnitts zum Drehgelenk derart gewählt ist, dass der kreisbogenförmige Abschnitt beim Öffnungs- und Schließvorgang gegenüberliegend zu einer vom Drehgelenk entfernten, die Öffnung in der Wand begrenzenden Kante geführt wird. Durch diese kreisbogenförmige Begrenzungswand des Schwenkteils wird ein Eindringen von Wasser oder Schmutz nicht nur in der Öffnungsstellung und der Schließstellung, sondern auch während des gesamten Bewegungsvorgangs des Schwenkteils weitestgehend verhindert, da lediglich ein sehr kleiner Spalt zwischen der begrenzenden Kante und dem Schwenkteil vorliegt, der eine möglichst reibungsarme Bewegung ermöglicht. Hierdurch wird die Funktionsfähigkeit der Ladevorrichtung länger erhalten. Auch wird ein Einklemmen von Gliedmaßen sowie von größeren Gegenständen wie Zweigen verhindert.

Der Raum, in dem der von der Einstecköffnung entfernte Abschnitt der Ladebuchse, an dem der elektrische Anschluss zur Elektronikeinheit ausgebildet ist, wird erfindungsgemäß durch das Schwenkteil, welches aus dem Buchsenaufnahmeelement, dem Deckelelement, und zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden besteht, sowie durch die den Aufnahmeraum begrenzenden Wände begrenzt, wobei das Schwenkteil die Öffnung im Schutzdeckel im Wesentlichen stetig verschließt. Im Wesentlichen bedeutet hier, dass geringe Spalte zwischen dem kreisbogenförmigen Abschnitt des Buchsenaufnahmeelementes und der Kante an der zu öffnenden schmalen Seite der Öffnung im Schutzdeckel sowie zwischen den Seitenwänden und den Kanten der Längsseiten der Öffnung für die Bewegung verbleiben müssen, die jedoch beispielsweise mittels einer Bürstendichtung oder einer umlaufenden Elastomerdichtung zumindest gegen ein Eindringen von Schmutz abgedichtet werden können. Diese Spalte sind jedoch so gering, dass die gegebenenfalls eindringenden Flüssigkeitsmengen vernachlässigt werden können, da lediglich eine reibungsarme Bewegungsmöglichkeit geschaffen werden muss. Der elektrische Anschluss der Ladebuchse ist entsprechend durch das Schwenkteil, also die Seitenwände, das Deckelelement und das Buchsenaufnahmeelement immer vor einem Eindringen von Schmutz und Flüssigkeiten geschützt. Die im Aufnahmeraum angeordnete Elektronikeinheit wird auf diese Weise ebenfalls geschützt, da keine Schmutzstoffe ins Innere des Aufnahmeraums gelangen können.

Vorzugsweise ist am ersten Abschnitt des Buchsenaufnahmeelementes ein klappbarer Buchsendeckel angeordnet, über den der kreisbogenförmige Abschnitt des Buchsenaufnahmeelementes bis zum Deckelelement verlängert ist. Somit kann die Ladebuchse selbst an einer geraden Platte befestigt werden, während der vollständige Viertelkreis durch den Buchsendeckel und den kreisbogenförmigen Abschnitt des Buchsenaufnahmeelementes geschlossen wird, so dass auch zu Beginn des Öffnungsvorgangs eine gute Abdichtung gegeben ist. Zusätzlich wird ein Eindringen von Wasser in den Einsteckbereich der Ladebuchse während des Öffnungsvorgangs verhindert.

Die Seitenwände erstrecken sich vorteilhaft über einen Viertelkreis, wobei durch die beiden Seitenwände, den klappbaren Buchsendeckel und den kreisbogenförmigen Abschnitt des Buchsenaufnahmeelementes ein an den beiden Grundflächen geschlossener Viertelzylinder ausgebildet ist. In diesem Vierteilzylinder, der lediglich an seiner im geöffneten Zustand nach unten in den Aufnahmeraum weisenden Seite offen ist, kann so der elektrische Anschluss zur Ladebuchse hergestellt werden, die entsprechend geschützt wird.

Die Seitenwände sind vorzugsweise beim Öffnungs- und Schließvorgang gegenüberliegend zu die Öffnung senkrecht zur Drehachse begrenzenden Kanten geführt, wodurch eine ausreichende Abdichtung des Aufnahmeraums bei gleichzeitiger Beweglichkeit des Schwenkteils hergestellt wird.

In einer weiteren Ausführung ist das Koppelglied als ein mit der Druck- und Zugstange verbundener Stift ausgebildet, der in korrespondierende Aufnahmeöffnungen in den beiden Seitenwänden ragt. Dadurch, dass der Stift in die Öffnungen der Seitenwände des Schwenkteils ragt, wird einerseits die Möglichkeit gegeben eine Zug- und Druckkraft exakt senkrecht zur Drehachse des Schwenkteils einzubringen, wodurch ein Verkanten verhindert wird und andererseits wird so die Spindelachse zuverlässig gegen ein Verdrehen gesichert. Alternativ kann die Verbindung auch über eine Achse, die in entsprechende Öffnungen an zusätzlichen Betätigungsarmen greift, hergestellt werden.

Auch ist es vorteilhaft, wenn an einem vom ersten Abschnitt entfernten Ende des kreisbogenförmigen Abschnitts des Buchsenaufnahmeelementes und/oder einem sich von diesem Ende zum Deckelelement erstreckenden Ende der Seitenwände eine Erweiterung ausgebildet ist, mit der die Seitenwände und/oder der kreisbogenförmige Abschnitt im geöffneten Zustand im Aufnahmeraum gegen den Schutzdeckel anliegen. Hierdurch wird sichergestellt, dass die zur Bewegung erforderlichen Spalte zwischen den Begrenzungskanten der Öffnung sowie den Seitenwänden und dem Buchsenaufnahmeelement in der geöffneten Position des Schwenkteils vollständig geschlossen werden. Gegebenenfalls kann auf diese Erweiterungen und am Deckelelementenumfang oder im Bereich der Kanten der Öffnung eine zusätzliche Dichtung platziert werden, wodurch bei länger andauerndem Ladevorgang und damit geöffnetem Schwenkteil ein Eindringen von Wasser in den Aufnahmeraum zuverlässig verhindert wird. Zusätzlich können diese Dichtungen auch als Anschlag zur Beendigung der Öffnungsbewegung genutzt werden, wodurch die Steuerung des Elektromotors vereinfacht werden kann.

Vorzugsweise ist ein Verriegelungsaktor im Aufnahmeraum befestigt, über den das Schwenkteil im vollständig eingefahrenen Zustand und im vollständig ausgefahrenen Zustand in seiner Position fixiert ist. Dieser Verriegelungsaktor kann insbesondere elektrisch angesteuert werden und in eine entsprechende Ausnehmung beziehungsweise unter das Schwenkteil im ausgefahrenen Zustand greifen. So wird einerseits verhindert, dass das Schwenkteil von Hand aufgeschwenkt werden kann und das Schäden durch ungewolltes Schließen während des Ladevorgangs erfolgt, da die vorhandenen Kräfte entsprechend aufgefangen werden. Ein solcher Aktuator ist vorteilhaft am zur Drehachse entgegengesetzten Ende des Schwenkteils angeordnet.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn der Bereich der die Öffnung begrenzenden Kanten über eine Heizelement erwärmbar ist. Dies führt zu einer sicheren Funktion des Schwenkens auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, bei denen das Deckelelement sonst im Bereich der Kanten festfrieren könnte. Ein solches Heizelement kann ein Wärmepad oder ein elektrischer Heizdraht sein oder auch durch Vorbestromung des Elektromotors gebildet werden, wenn dieser derart bestromt wird, dass die Statorwicklungen Wärme erzeugen ohne dass eine Drehung verursacht wird. Besonders bevorzugt ist eine Integration eines Heizdrahtes in eine Elastomerdichtung im Bereich der Kanten, die zur Abdichtung des Schwenkteils dient.

Die erfindungsgemäße Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein- Ladevorrichtung weist einen hohen Nutzungskomfort sowie eine lange Lebensdauer im Vergleich zu bekannten Ausführungen auf, da ein Eindringen von Flüssigkeiten und Schmutz in den Aufnahmeraum und damit zur Elektronik zuverlässig verhindert wird. Ein nicht vollständiges Öffnen oder Schließen durch vorhandene Verschmutzungen kann beinahe ausgeschlossen werden, so dass die Fehleranfälligkeit sehr gering ist. Die Bedienerfreundlichkeit ist ebenfalls deutlich vereinfacht und kann einhändig, ohne ein Verschmutzen der Hände befürchten zu müssen, durchgeführt werden.

Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bordstein-, Pflasterstein- oder Randstein-Ladevorrichtung zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs wird am Beispiel einer Bordstein-Ladevorrichtung nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.

Die Figur 1 zeigt eine Prinzipskizze einer Straße mit einer begrenzenden erfindungsgemäßen Bordstein-Ladevorrichtung in Draufsicht.

Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bordstein- Ladevorrichtung mit weggeschnittener Rückwand.

Die Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Bordstein- Ladevorrichtung gemäß Figur 2 in teilweise geschnittener Darstellung.

In der Figur 1 ist eine Geh- oder Fahrfläche 10 in Form eines Bürgersteigs dargestellt, der an seiner einen Seite durch eine Hauswand 12 und an der anderen Seite durch einen Bordsteinrand 14 begrenzt ist, der durch mehrere Steinelemente 16 und erfindungsgemäße Bordstein- Ladevorrichtungen 18 gebildet wird und eine Begrenzung zur Straße 19 ausbildet. An der vom Bordsteinrand 14 abgewandten Seite des Bürgersteigs befindet sich eine Energiequelle 20 in Form eines mit dem Stromnetz verbundenen Stromanschlusses. Die Energiequelle 20 ist über unterirdische Energieversorgungskabel 22 mit den Bordstein- oder Randstein-Ladevorrichtungen 18 verbunden. An den Bordstein- Ladevorrichtungen 18 sind Ladebuchsen 24 angeordnet, in die ein Stecker 26 gesteckt ist, welcher über ein Kabel 28 mit einem Energiespeicher 30, insbesondere einer Batterie eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs 32 verbunden ist, so dass dieser Energiespeicher 30 über die Energiequelle 20 aufgeladen werden kann.

Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Bordstein-Ladevorrichtung 18 besteht aus einer Bordstein-Einheit 34, welche einen Grundkörper 36, der beispielsweise aus einem Beton oder einem Kunststoff hergestellt ist und Faserverstärkungen oder Bewehrungen aufweisen kann, und in dem ein durch Wände 43 begrenzter Aufnahmeraum 38 ausgebildet ist, in den zumindest das Energieversorgungskabel 22 ragt, und eine Elektronikeinheit 39 zur Ladesteuerung angeordnet ist. Der Aufnahmeraum 38 kann insbesondere im Wesentlichen hohlquaderförmig ausgebildet sein und weist eine zur Geh- oder Fahrfläche 10 offene Seite auf, die durch einen als begrenzende Wand 43 dienenden Schutzdeckel 40 verschlossen ist, dessen nach außen weisende Oberfläche 42 den äußeren Teil der Geh- oder Fahrfläche 10 bildet.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Aufnahmeraum 38 durch Wände 43 eines im Grundkörper 36 verklebten Aufnahmebehälters 44 begrenzt, an dem an der zum Schutzdeckel 40 weisenden Seite Augen 46 ausgebildet sind, in denen ein Innengewinde ausgebildet ist, so dass der Schutzdeckel 40 über Schrauben 48 am Aufnahmebehälter 44 und somit am Grundkörper 36 befestigt werden kann. Der Schutzdeckel 40 bildet die obere Wand 43 des Aufnahmeraums 38, und ist insbesondere aus Stahl hergestellt. Der Schutzdeckel 40 verschließt die nach oben weisende, offene Seite des Aufnahmeraums 38 beziehungsweise des Aufnahmebehälters 44, insbesondere unter Zwischenlage einer Dichtung, welche nicht dargestellt ist. Zusätzlich liegt der Schutzdeckel 40 auch auf einer Oberseite des Grundkörpers 36 auf und erstreckt sich auch in Längserstreckungsrichtung betrachtet über die Enden des Aufnahmeraums 38.

Der Schutzdeckel 40 weist eine abgerundete Aufprallwand 50 auf, welche eine Kante zwischen der Oberseite des Grundkörpers 36 und einer zur Straße weisenden Seitenfläche des Grundkörpers 36 abdeckt. Durch den Schutzdeckel 40 wird der Aufnahmeraum 38 nach oben zur Geh- oder Fahrfläche 10 begrenzt.

Der Schutzdeckel 40 weist eine Öffnung 54 auf, die durch ein um ein Drehgelenk 56 in Form eines Scharniers schwenkbares Schwenkteil 58 zum Aufnahmeraum 38 verdeckt ist. Dieses Schwenkteil 58 besteht aus einem Deckelelement 60, mit welchem das Schwenkteil 58 im geschlossen Zustand auf einer umlaufenden, die Öffnung 54 begrenzenden Kante 62, 64 des Schutzdeckels 40 aufliegt, einem Buchsenaufnahmeelement 66 sowie zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden 68, von denen eine in der Figur 2 geöffnet dargestellt ist und auch möglichst abnehmbar über Schrauben zu befestigen ist. Entsprechend ist ein Deckelementumfang 69 geringfügig größer als die Öffnung 54. Das Deckelelement 60 ist exzentrisch gelagert, so dass eine Drehachse 86 des Deckelelementes 60 außerhalb des Deckelelementumfangs 69 angeordnet ist.

Das Buchsenaufnahmeelement 66 besteht aus einem ersten Abschnitt 70 in Form einer Platte, die sich im geschlossenen Zustand, in dem das Deckelelement 60 auf den die Öffnung 54 begrenzenden Kanten 62, 64 des Schutzdeckels 40 aufliegt, senkrecht vom Deckelelement 60 in den Aufnahmeraum 38 erstreckt. An diesem ersten Abschnitt 70 ist die Ladebuchse 24 befestigt, welche mit seinem eine Einstecköffnung 72 zum Einstecken des Steckers 26 aufweisenden Abschnitt durch die Platte ragt. Die Ladebuchse 24 ist über einen Flanschabschnitt 74 von der zur Einstecköffnung 72 entgegengesetzten Seite am ersten Abschnitt 70 des Buchsenaufnahmeelementes 66 mittels Schrauben 76 befestigt. Eine Befestigung durch Kleben oder Nieten wäre alternativ jedoch ebenso denkbar. An einem von der Einstecköffnung 72 entfernten Abschnitt 78 der Ladebuchse 24 ist ein elektrischer Anschluss 80 ausgebildet, mit dem die Ladebuchse mit der Elektronikeinheit 39 verbunden ist, wobei die entsprechenden Leitungen in den Figuren nicht dargestellt sind. Der Abschnitt 78, an dem der elektrische Anschluss 80 ausgebildet ist, befindet sich entsprechend immer in einem durch die Seitenwände 68, das Buchsenaufnahmeelement 66 und das Deckelelement 60 begrenzten Raum 82, welcher nach unten in Richtung des Aufnahmeraums 38 durch die Wände 43 des Aufnahmeraums 38 begrenzt ist und somit im Wesentlichen geschlossen ist.

An den ersten Abschnitt 70 des Buchsenaufnahmeelementes 66 schließt sich ein zweiter, im Querschnitt kreisbogenförmiger Abschnitt 84 an. Den Mittelpunkt dieses kreisförmigen Abschnitts 84 bildet die Drehachse 86 des Drehgelenkes 56. Der kreisbogenförmige Abschnitt 84 wird ebenfalls kreisbogenförmig mit dem gleichen Mittelpunkt durch einen Buchsendeckel 88 im Wesentlichen bis zum Deckelelement 60 verlängert, der klappbar am ersten Abschnitt 70 befestigt ist und im verschlossenen Zustand die Einstecköffnung 72 der Ladebuchse 24 abdeckt. Der äußere Radius des entstehenden Viertelkreises entspricht dabei etwa dem Abstand der Kante 62, welche die Öffnung 54 an der vom Drehgelenk 56 entfernten Seite begrenzt, von der Drehachse 86 des Drehgelenkes 56 beziehungsweise ist geringfügig kleiner, so dass sich eine Außenwandfläche 90 des Buchsenaufnahmeelementes 66 in jeder Stellung unmittelbar gegenüberliegend zu der Kante 62 befindet.

Die beiden Seitenwände 68 weisen ebenfalls eine korrespondierende Viertelkreisform auf und erstrecken sich entsprechend in einem Viertelkreis vom Deckelelement 60 bis zum Ende des zweiten Abschnitts 84 des Buchsenaufnahmeelementes 66, wobei die eine Seitenwand 68 an der einen Längsseite und die andere Seitenwand 68 an der gegenüberliegenden Längsseite des Buchsenaufnahmeelementes 66 angeordnet ist, wobei unter Längsseiten die senkrecht zur Drehachse 86 sich erstreckenden Seiten zu verstehen sind. Der Abstand der Seitenwände 68 zueinander entspricht im Wesentlichen dem Abstand der beiden die Längsseiten der Öffnung 54 begrenzenden Kanten 64 beziehungsweise ist geringfügig kleiner, so dass eine möglichst reibungsarme Bewegung möglich ist, und leidglich kleine Spalte zwischen den Kanten 62, 64 und den Seitenwänden 68 beziehungsweise dem Buchsenaufnahmeelement 66 vorhanden sind, die gegebenenfalls durch eine flexible Dichtung, wie eine Bürstendichtung oder eine Elastomerdichtung noch abgedichtet werden können. Das Deckelelement 60 bildet entsprechend mit den Seitenwänden und dem Buchsenaufnahmeelement einen Viertelzylinder, der nur zum Aufnahmeraum 38 offen ist.

An den Innenseiten der Seitenwände 68 ist jeweils eine Aufnahmeöffnung 92 ausgebildet, die gegenüberliegend und somit zueinander korrespondierend zueinander ausgebildet sind. In diese Aufnahmeöffnungen 92 ragen die axialen Enden eines als Koppelglied 94 dienenden Stiftes 96, welcher mittig in einer Öffnung 98 an einem Ende einer als Spindelstange 100 ausgebildeten Druck- und Zugstange 102 gelagert ist.

Diese Spindelstange 100 ist Teil eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators 104, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Elektromotor 106 mit einem Getriebe 108 aufweist, welches als Spindelgetriebe ausgebildet ist. Ein Spindelabschnitt 110 mit Außengewinde der Spindelstange 100 läuft in einer Spindelmutter 112, welche unmittelbar mit dem Rotor 114 des Elektromotors 106 verbunden ist oder einstückig mit diesem hergestellt ist. Der Elektromotor 106 weist ebenfalls einen elektrischen Anschlussbereich 116 auf, welcher über nicht dargestellte Leitungen mit der Elektronikeinheit 39 verbunden ist, welche in einer separaten Elektronikbox 118 angeordnet ist und alle Teile zur Lade- und Aktuatorsteuerung oder lediglich einige elektronische Bauteile aufweisen kann. Auch kann auf diese Elektronikbox 118 verzichtet werden und lediglich das Schwenkteil 58 mit dem Aktuator 104 im Aufnahmeraum 38 angeordnet werden.

Der Elektromotor 106 ist mit seinem Getriebe 108 in einem Gehäuse 120 angeordnet, welches lediglich an seinen axialen Enden Öffnungen 122 aufweist, durch die die Spindelstange 100 je nach Position ragt. Um zu verhindern, dass Feuchtigkeit oder Schmutz in den Elektromotor 106 beziehungsweise das Getriebe 108 eindringen kann, ist am zum Deckelelement 60 weisenden ersten axialen Ende 124 des Gehäuses 120 ein ringförmiger Vorsprung 126 ausgebildet, der die Öffnung 122 umgreift. Auf diesem Vorsprung 126 ist ein erstes axiales Ende 128 eines ersten Faltenbalgs 130 aufgesteckt, dessen gegenüberliegenden Ende 132 die Spindelstange 100 fest umgreift. Die Dichtwirkung kann dabei durch eine Schelle oder ein Verkleben oder eine zwischengeschaltetes Zusatzelement verstärkt werden. Beim Ausfahren oder Einfahren der Spindelstange 100 wird dieser Faltenbalg 130 gestreckt beziehungsweise gestaucht, dichtet jedoch stetig den Elektromotor 106 und das Getriebe 108 ab, indem ein Eindringen von Wasser oder Schmutz über die Öffnung 122 zuverlässig verhindert wird.

Am vom Koppelglied 94 entfernten axialen Ende 134 des Gehäuses 120 des Elektromotors 106 ist in gleicher Weise ein ringförmiger Vorsprung 136 ausgebildet, auf dem ein erstes Ende 138 eines zweiten Faltenbalges 140 aufgesteckt ist, dessen gegenüberliegenden Ende 142 geschlossen ist. Beim Schließen des Schwenkteils 58 kann entsprechend die Spindelstange in den zweiten Faltenbalg verschoben werden, der entsprechend gestreckt wird. In jedem Zustand ist auch die Öffnung 122 am zweiten axialen Ende 134 des Elektromotors 106 zuverlässig abgedichtet.

Da das Koppelglied 94 fest mit dem Schwenkteil 58 verbunden ist, muss dieses bei der Öffnungsbewegung ebenfalls eine Teilkreisbahn durchlaufen. Um dies zu ermöglichen, ist der Aktuator 104 drehbar aufgehängt. Hierzu erstrecken sich von seinem Gehäuse 120 jeweils ein Stift 144 radial nach außen, und zwar parallel zur Drehachse 86 des Drehgelenkes 56. Diese Stifte 144 ragen in Lageraufnahmen 146 zweier Lagerplatten 148, die am Schutzdeckel 40 befestigt sind, so dass der Aktuator 104 indirekt am Schutzdeckel 40 um eine Achse 150 drehbar gelagert ist. Soll nun ein Ladevorgang vollzogen werden, wird der Elektromotor 106 bestromt, wodurch die Spindelstange 100 nach oben bewegt wird. Hierdurch wird das Schwenkteil 58 über das Koppelglied 94 um die Drehachse 86 gedreht, so dass das Deckelelement 60 von der Öffnung 54 abgehoben wird. Die Seitenwände gleiten entlang der Kante 64 und das Buchsenaufnahmeelement 66 gleitet entlang der Kante 62 der Öffnung 54. Dabei wird der Aktuator 104 geringfügig um die Achse 150 gedreht. Nach Durchfahren eines Winkels von 90° erreichen Enden 152 der Seitenwände 68 und ein Ende 154 des Buchsenaufnahmeelementes 66 die die Öffnung 54 umgebenden Kanten. An dieser geraden Seite der Seitenwände 68 und dem vom ersten Abschnitt 70 entfernten Ende des Buchsenaufnahmeelementes 66 sind nach außen weisende Erweiterungen 156 ausgebildet, die im voll ausgefahrenen Zustand gegen die Kanten 62, 64 in Anlage gebracht sind, so dass ein Weiterdehen des Schwenkteils 58 nicht möglich ist und die Öffnung 54 wieder vollständig abgedichtet ist.

In jedem Zustand ist somit maximal ein geringer Spalt zwischen dem Schwenkteil 58 und den die Öffnung 54 begrenzenden Kanten 62, 64 vorhanden, während in den Endstellungen ein vollständiger Verschluss der Öffnung 54 gegeben ist. So wird ein Eindringen von Wasser und vor allem von Schmutz in den Aufnahmeraum 38 unterbunden. Nach Aufklappen des Buchsendeckels 88 kann der Stecker 26 in die Ladebuchse gesteckt und der Energiespeicher 30 des Fahrzeugs 32 geladen werden. In diesem Zustand ist durch die Selbsthemmung des Getriebes 108 keine zusätzliche Bestromung des Aktuators 104 erforderlich. Es ist allerdings sinnvoll am vom Drehgelenk entfernten Ende einen insbesondere elektrischen Verriegelungsaktor vorzusehen, über den ein unerwünschtes Ein- und Ausfahren vermieden wird. Nach Beendigung des Ladevorgangs wird der Elektromotor entgegengesetzt gedreht, bis das Deckelelement 60 durch Rückführung der Spindelstange 100 wieder die Öffnung 54 verschließt. Die Aktuierung kann Ober ein entsprechendes Authentifizierungssystem mittels eines Mobiltelefons oder einer Chipkarte gestartet werden. Für den Nutzer entsteht nach dem Ausfahren eine gute Erreichbarkeit der Ladebuchse. Ein manuelles Eingreifen zur Öffnung und zum Schließen ist nicht erforderlich, so dass Verletzungen durch Einklemmen oder ähnliches sowie Verschmutzungen durch dreckige Ladebuchsen oder Deckel, die vom Nutzer berührt werden müssen, vermieden werden. Die Ladevorrichtung ist dennoch sehr robust, da Störungen durch das Eindringen von Schmutz oder Flüssigkeiten vermieden werden.

Es wird darauf hingewiesen, dass das Drehgelenk auch über entsprechende Halter im Innern des Aufnahmeraums befestigt werden kann, jedoch zum Schutzdeckel definiert auszurichten beziehungsweise an diesem zusätzlich zu befestigen ist.