发明内容

本发明的目的是改进在前部设有充电插座的电动车辆的情况下的行人保护。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的充电装置来实现，其中，从属权利要求涉及本发明的有利构造。

应当注意，在下面的描述中单独指定的特征和措施可以以任何技术上有用的方式彼此组合，并说明本发明的进一步的构造。此外，说明书特别地结合附图描述和说明了本发明。

本发明提供了一种用于电动车辆的充电装置。在这方面，电动车辆是指具有至少一个电动马达的任何机动车辆，即，不仅包括纯电动操作的机动车辆，而且包括(插电式)混合动力车辆。这通常是指汽车，并且还可以指卡车，例如皮卡车。如将在下面更详细地解释的那样，充电装置具有被设置用于给电动车辆的电能存储器充电的至少一个部件，以及不直接用于充电过程的其他部件。替代地，充电装置也可以称为充电组件、充电插座组件等。

充电组件具有位于前部的充电插座以及用于覆盖充电插座的盖元件，该充电插座通过至少一个保持装置连接到车身。充电插座被设置用于连接到外部充电插头，在充电过程期间，充电电流通过外部充电插头被传输到充电插座并且因此被传输到能量存储器。通常提供与充电插头形状配合和/或力配合的连接。充电插座进而连接到电动车辆的电能存储器，使得当插入充电插头时，可以经由充电插座对该电动车辆的电能存储器进行充电。充电插座的精确配置(例如是公头还是母头、电触头的数量和设计以及可能的形状配合和/或力配合的连接装置的设计)在本发明的情况下不受任何限制。充电插座设置在前部，即它设置在车辆的前侧或操作侧，该前侧或操作侧相对于行驶方向向前布置。特别地，充电插座可以设置在车辆的散热器格栅的后面，尤其是设置在散热器格栅上的制造商徽章的后面。

充电插座通过至少一个保持装置连接到车身。在这种情况下，“车身”是相应车辆的车体、底盘以及可能的副车架(即，通常形成簧上质量的那些部分)的总称。因此，至少一个保持装置用于将充电插座固定在车身上。在正常操作中，在这种情况下通常提供的是，充电插座相对于车身锁定在适当的位置，即，相对于车身的运动或显著运动是不可能的。可以设置一个或多个保持装置，其中每个保持装置也可以包括多个元件，这些元件不必必须彼此直接连接。

此外，提供了盖元件，其用于覆盖充电插座。就形状和外观而言，该盖元件通常集成在电动车辆的外面板中。它用于从外部覆盖充电插座，例如，防止其受潮、变脏、机械损坏或未经授权的操作和/或营造美观的外观。在这种情况下，充电插座可以设置在进入开口内或其后面，该进入开口可以由盖元件封闭。特别地，盖元件可以设置在散热器格栅内并且可以具有制造商徽章。为了可选地允许接近充电插座，盖元件被设计为选择性地打开或关闭。换句话说，盖元件可以在打开位置和关闭位置之间进行调节。在打开位置，充电插座没有被盖元件覆盖并且因此可以接近。特别地，为此，盖元件可以相对于车身旋转或枢转并且因此也可以称为盖挡板。盖元件可以直接连接到充电插座上，或者可以直接连接到车身上而不用直接连接到充电插座上。

根据本发明，至少一个保持装置可以通过打开盖元件而被调节到充电位置，并且可以通过关闭盖元件而被调节到行驶位置，在行驶位置，与充电位置相比，保持装置抵抗正向作用在充电插座上的力的保持作用被降低。也就是说，可以在充电位置和行驶位置之间调节相应的保持装置，其中调节过程与盖元件的打开和关闭关联。当盖元件被打开时，保持装置被调节到充电位置，即，尤其在充电过程中提供的位置。当盖元件被关闭时，保持装置被调节到行驶位置，即，电动车辆移动时提供的位置。因此，保持装置的相应调节与盖元件的调节(打开或关闭)因果相关。当使用者打开(或关闭)盖元件时，保持装置总是被调节到充电位置(或行驶位置)。在盖元件的调节与保持装置的调节之间有时会存在时间延迟，尽管在通常情况下无关紧要并且例如小于1秒。代替充电位置，这也可以可替代地称为充电状态或充电设置。这相应地适用于行驶位置。

在行驶位置，与充电位置相比，保持装置抵抗正向作用在充电插座上的力的保持作用被降低。尤其是在与固定物体、另一车辆或行人发生正面碰撞的情况下，产生了这种正向作用在充电插座上的力。正向作用力沿着车辆纵轴(X轴)在车辆后部方向上作用。不言而喻，在这种情况下，力可以沿车辆横向轴线(Y轴)的方向同时作用和/或力可以沿车辆竖直轴线(Z轴)的方向作用。在这种情况下，正向作用力也可以称为力分量。由于保持装置用于将充电插座连接至车身并将其固定在车身上，因此当力作用在充电插座上时，保持装置将保持力施加在充电插座上。也可以说，保持装置在充电插座上施加保持力或反作用力，该保持力或反作用力抵消外力并防止或限制充电插座相对于车身的位移。保持作用尤其可以通过外力的阈值来表示，低于该阈值，保持装置将充电插座相对于车身保持在适当的位置，高于该阈值，充电插座可以相对于车身移位。根据本发明，一方面对于充电位置而另一方面对于行驶位置，抵抗正向作用在充电插座上的力的保持作用是不同的。保持作用在充电位置较大，而在行驶位置则较小。换句话说，充电插座在行驶位置中可以通过正向作用力更容易地(向后，即，朝向车辆后方)移动。

在这种情况下，本发明基于以下认识：在与行人发生正面碰撞的情况下，充电插座从根本上表现出相当大的伤害风险。虽然其他部件(例如散热器格栅或发动机罩)相对容易变形，至少在很小的程度上，但充电插座却是一种坚固的硬质元件，当牢固地连接到车身时，充电插座几乎不相对于行人的身体屈服。因此，有用的是，在发生相应的事故的情况下，通过至少一个保持装置实现的与车身的连接通过屈服来作出反应。特别地，保持装置可以使充电插座至少部分地从车身释放。另一方面，当在充电过程中使用充电插座时，屈服连接是不利的。特别地，当将充电插头插入充电插座中时，力作用在该充电插座上，该力的有效方向同样是正向的，即，沿车辆后方的方向从前到后。在这种情况下，充电插座应该相对于车身尽可能小地移位，特别是不能被释放。因此，一方面在充电过程期间另一方面在行驶操作期间，对于保持装置的保持作用的要求是不同的。可以根据盖元件的状态确定直接适用哪些要求。使用者将只想要在盖元件打开时使用充电插座，即仅在这种情况下需要增强的保持作用。另一方面，可以假设盖元件在车辆的正常行驶操作期间关闭。但是，与行人的正面碰撞只能在正常行驶操作期间发生，而不能在充电过程期间发生。因此，当盖元件关闭时，将提供减小的保持作用。通过将保持装置创造性地连接到盖元件上，以简单的方式确保始终提供适合于状况的保持作用，从而一方面确保对行人的最佳保护并且另一方面确保充电插座的最佳可用性。

在本发明的范围内，可以想到的是，例如至少一个保持装置可以通过致动器来调节，该致动器根据盖元件的状态进行控制。例如，简单的传感器可以确定盖元件是打开的还是关闭的，并且可以据此控制致动器。因此，至少一个保持装置电连接到盖元件，以使其可以通过打开和关闭盖元件而在充电位置和行驶位置之间进行调节。然而，至少一个保持装置优选地机械地连接到盖元件，以使其能够通过打开和关闭盖元件而在充电位置和行驶位置之间进行调节。保持装置也可以通过机械连接机构连接到盖元件。连接机构可以通过不同元件来传递、偏转和/或传递力。当使用者调节盖元件时，他通过连接机构在保持装置上施加力，从而同样对其进行调节。与电致动器相比，这种机械连接器通常不需要外部能量供应，这简化了整体结构。而且，与电连接相比，机械连接通常不易出现故障。在这种情况下，由使用者施加的调节至少一个保持装置的附加力通常并不意味着操作舒适性的显著降低。这种机械连接机构可以使用拉线和至少一个复位弹簧的组合，该拉线从盖元件传递拉力。通过拉线，保持装置被调节到行驶位置(或充电位置)，并且在拉线的作用下使复位弹簧同时张紧，而在拉线拉力减小的情况下，复位弹簧松弛，保持装置被调节到充电位置(或行驶位置)。替代地，也可以将至少一个刚性元件用于力传递，该刚性元件既可以传递拉力又可以传递压力，并且因此可以实现调节到行驶位置和充电位置。在这种情况下，复位弹簧是消耗性的。在电连接机构的情况下，打开盖元件时的传感器信号激活致动器(例如电动马达)，致动器将保持装置调节到充电位置并且因此有效地“固定”它。以同样的方式，关闭盖元件时的传感器信号激活致动器，致动器将保持装置调节到行驶位置。

根据一种优选的设计方案，充电装置具有：与上部托架元件连接的上部保持装置；以及与保险杠横梁连接的下部保持装置。在这种情况下，尤其可以设置成，至少下部保持装置可以按照本发明的方式在充电位置和行驶位置之间进行调节。上部托架元件总体上是设置在保险杠横梁上方的托架元件，特别是发动机罩锁板或散热器模块托架(格栅开口加强件；GOR)，即，在车辆的前侧上方沿横向方向延伸并且通常用于在结构上支撑诸如散热器格栅、前灯模块和发动机罩锁的底座之类的部件的部件。上部托架元件通常由金属和/或纤维增强塑料制成，并且例如可以在外端由结构性的车架部件(例如车架侧梁和/或前副车架)支撑。保险杠横梁同样在车辆横向方向上延伸并且尤其可以由金属制成。保险杠横梁总体上横向连接到侧梁。上部托架元件和保险杠横梁都具有足够的稳定性，以用于固定充电插座。上部保持装置从充电插座延伸到上部托架元件，其中上部保持装置总体上向上延伸。下部保持装置从充电插座延伸到保险杠横梁，其中下部保持装置总体上向下延伸。因此，充电插座被有效地支撑了两次，并且与单个保持装置相比每个保持装置仅需施加相对较低的保持力。

如已经提到的，每个保持装置可以由多个元件组成。根据一个实施例，至少一个保持装置具有托架元件，该托架元件连接到充电插座并且至少间接地通过主支架保持，该主支架连接到车身并且可以进行调节以使在行驶位置主支架对托架元件的保持作用至少降低。一方面，优选地本身设计成刚性的并且可以例如由金属或纤维增强塑料制成的托架元件被连接到充电插座。另一方面，主支架设置在车身的侧面或保险杠横梁上或上部托架元件上，该主支架连接到车身并且保持托架元件，特别是直接或间接地通过中间设置的另一元件保持托架元件。作为保持装置的一部分的主支架用于将托架元件固定在车身上。主支架可以由一个或多个元件组成，这些元件本身优选地被设计成刚性的，例如同样由金属或纤维增强塑料制成。主支架可以进行调节以使在行驶位置其在托架元件上的保持作用被至少降低。也就是说，主支架在托架元件上施加保持力并且因此在与托架元件连接的充电插座上施加保持力。在这种情况下，这尤其是指抵抗正向作用在充电插座上的力的保持作用，该力传递到托架元件上。主支架在托架元件上抵抗作用在充电插座的一部分上的力的保持作用在行驶位置被至少降低，即，降低或完全去除。如果主支架由多个元件组成，则这些元件可以相对于彼此移动，从而导致在充电位置和行驶位置之间的可调节性。在这里描述的配置中，不言而喻，主支架连接到盖元件，使得在充电位置(对托架元件的保持作用较强)和行驶位置(对托架元件的保持作用较弱或没有保持作用)之间进行相应的调节。特别地，可以通过上述连接机构实现机械连接，或者通过传感器和致动器实现电连接。

除了主支架之外，托架元件优选地通过副支架保持，并且在行驶位置，可以通过力的作用在副支架变形的情况下从副支架释放。托架元件通常直接通过副支架保持，即，托架元件与副支架直接接触。副支架至少间接地连接到车身或紧固在车身上。在副支架和托架元件之间通常存在形状配合。在行驶位置，即，当主支架的保持作用被降低或消除时，当上述力正向作用在充电插座上时，特别是由于副支架的变形，可使托架元件从副支架上释放。力作用在充电插座上，传递到托架元件上，并由此传递到副支架上。副支架在作用力的作用下变形，由此副支架与托架元件之间的连接被释放。在这种情况下，通常消除副支架和托架元件之间的形状配合。

副支架的变形可以是塑性变形，有时甚至导致副支架的破坏或破损。为此，副支架甚至可以具有预定的断裂点，该断裂点在发生正面作用力时如预期的那样屈服。这当然意味着在正面碰撞之后必须更换副支架，从而增加了维修成本。因此，优选的是，副支架被设计为弹性的，使得通过副支架的弹性变形，托架元件可以从副支架释放。副支架特别优选地可以部分地或完全地由弹性体(例如橡胶或硅树脂)制成。在发生正面碰撞的情况下，副支架发生弹性变形，直到托架元件从副支架释放。由于弹性变形是基于作用在托架元件的一部分上的力，因此在释放托架元件后，副支架会变形回到其原始形状。在该实施例中，副支架可以自动返回其起始状态，而不会承受永久变形或损坏。因此，它可以重复使用，从而降低了维修成本。

如已经提到的那样，通常在副支架和托架元件之间建立形状配合。在这种情况下，提供了多种选择。根据一个实施例，副支架具有凹槽，托架元件的端部容纳在该凹槽中。凹槽例如可以设计为盲孔，托架元件的端部被推入或以其他方式插入到该盲孔中。在这方面，副支架可以具有与凹槽相邻的可变形的后唇部。该唇部有效地限定凹槽的后部，即，在车辆后方的方向上。在这种情况下，托架元件从副支架的释放尤其基于唇部的变形。优选至少该唇部设计成弹性的并且尤其可以由弹性体制成。

特别地，主支架可以具有至少一个锁定元件，该锁定元件在充电位置至少在车辆纵向方向上与托架元件的锁定部形成形状配合，并且可以相对于车身进行调节使得在行驶位置上其释放锁定部。各个锁定元件例如可调节地安装在壳体中，该壳体以固定的方式固定在车身上。锁定元件可以平移或线性方式进行调节，尽管也可以进行旋转调节。锁定元件与托架元件的锁定部配合，托架元件的锁定部至少在某些实施例中也可以称为闩锁部分或闩锁凸耳。锁定部可以与托架元件的其他部分一体地设计，尽管也可以是多件式构造，在多件式构造中，锁定部固定地连接到托架元件的其余部分。锁定元件在充电位置与锁定部形成形状配合，该形状配合至少在车辆纵向方向上(即，沿X轴)实现。至少相对于锁定部在后部实现形状配合，使得锁定元件限制或防止锁定部向后移动。形状配合优选地在两侧(即，在前部和后部)实现。此外，优选横向于车辆纵向方向(即，沿车辆横向方向或沿车辆竖直方向)特别是在两侧实现形状配合。在线性调节的情况下，然后可以沿其余的第三车辆方向(即，沿车辆垂直方向或沿车辆横向方向)至少成比例地调节锁定元件。锁定元件和锁定部之间的形状配合因此在行驶位置被释放并且因此锁定部被释放。锁定元件可以具有凹槽，锁定部接合到该凹槽中，反之亦然。

主支架特别优选具有两个分开的锁定元件，每个锁定元件可以通过共同的致动元件机械地致动，并且因此可以被调节到至少行驶位置或充电位置。通常在托架元件上设置两个分开的锁定部，其中每个锁定元件与一个锁定部配合。锁定元件彼此分开并且总体上也被安装成使得它们可以例如在上述壳体中彼此分开地移动。它们可以通过一个共同的致动元件机械地致动，即，致动元件设计成作用在两个锁定元件上(特别是同时)，由此可以将它们调节到行驶位置和/或充电位置。优选地，每个锁定元件可以沿一个方向(例如车辆横向方向)彼此相反地调节。例如，一个锁定元件可以在调节到充电位置时向左移动，而另一个锁定元件向右移动。在这种情况下，锁定元件可以与托架元件的锁定部配合，该锁定部相对于上述方向(例如，车辆横向方向)彼此相对布置。如果每个锁定元件在车辆纵向方向上以及在另一个方向(例如，车辆竖直方向)上与与其相关联的锁定部形成形状配合，则在其余方向(例如，车辆横向方向)上特别有效的形状配合可以通过两个锁定元件的组合作用来实现。就致动元件与两个锁定元件的配合而言，现在提供了多种选择。例如，致动元件可以设计为楔形元件，其具有带倒角的接触面，该带倒角的接触面分别与锁定元件之一上的同样的带倒角的接触面配合。在楔形元件移位时，相互关联的接触面沿彼此滑动，由此横向于楔形元件的运动方向作用的力作用在相应的锁定元件上。因此，锁定元件可以横向于楔形元件的运动方向移位，例如移入充电位置。在这种情况下，楔形元件可以尤其机械地但也可以电力地连接到盖元件。为了引起锁定元件的相反运动，这些锁定元件例如可以通过弹簧元件彼此连接，该弹簧元件在锁定元件被压开时被张紧并且在松开时将锁定元件彼此拉近。在这种情况下，楔形元件还可以可选地进而通过接触面的作用被推出。

有时在结构上困难或太复杂而不能为两个保持装置提供充电位置和行驶位置之间的可调节性，即，在这种情况下，其中一个保持装置被有效地设计为被动的。在这种情况下，也可以通过该保持装置的配置来优化充电插座的碰撞行为。根据一个实施例，保持装置具有弱化结构，该弱化结构设计成当另一个保持装置被调节到行驶位置并且力作用在充电插座上时促进保持装置的预期变形。也就是说，“被动地”设计的保持装置具有弱化结构，通过该弱化结构保持装置被机械地局部弱化。当上述力作用在充电插座上并且另一个保持装置被调节到行驶位置时，由此促进或触发了预期变形。通过调节到行驶位置，另一个保持装置可以比较容易地释放。如果不具有调节选项的保持装置被设计为机械刚性太强，则这可能会阻止充电插座屈服，这会对设计的行人保护产生负面影响。通过可以例如设计为预定的弯折点或预定的断裂点的弱化结构，促进了变形(在这种情况下还包括断裂或撕裂的可能)。弱化结构可以设计为例如凹口、狭槽、一个或多个孔。在机械负荷的情况下，保持装置例如通过弯曲、扭结或折断而在弱化结构的区域中按预期屈服。