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DE2444711A1 - Batteriewechselvorrichtung - Google Patents

Batteriewechselvorrichtung

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Publication number
DE2444711A1
DE2444711A1 DE19742444711 DE2444711A DE2444711A1 DE 2444711 A1 DE2444711 A1 DE 2444711A1 DE 19742444711 DE19742444711 DE 19742444711 DE 2444711 A DE2444711 A DE 2444711A DE 2444711 A1 DE2444711 A1 DE 2444711A1
Authority
DE
Germany
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following
battery
frame
changing device
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19742444711
Other languages
English (en)
Inventor
Robert P Ing Grad Kirchner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KIRCHNER ROBERT P ING
Original Assignee
KIRCHNER ROBERT P ING
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 KIRCHNER ROBERT P ING filed Critical KIRCHNER ROBERT P ING
Priority to DE19742444711 priority Critical patent/DE2444711A1/de
Priority to AT716175A priority patent/AT342981B/de
Publication of DE2444711A1 publication Critical patent/DE2444711A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Description

  • Batteriewechselvorrichtunff Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wechseln der Batterien von Elektro-Kraftfabrzeugen, welche einen Bahrwerksrahmen mit rundum drehbaren Bshrrollen aufweist, auf dem ein Hubtisch angeordnet ist, auf dem sich die Wechseleinrichtung befindet.
  • Die Belästigung durch Lärm und Abgase hat auf überfüllten Großstadtstraßen das zumutbare Maß überschritten, so daß neue Verkehrskonzepte vorgeschlagen worden sind.
  • Als besonders umwelt-freundlich erweist sich hierbei das Elektro-Kraftfahrzeug, welches durch elektrischen Strom, einer sehr umweltfreundlichen Energie, angetrieben wird. Die Speicherung der für die Kraftfahrzeuge benötigten elektrischen Energie erfolgt in Batterien, welche jedoch infolge ihrer vergleichsweise geringen.
  • Speicherkapazität in Verbindung mit ihrem Gewicht im Vergleich zum herkömmlichen Kraftfahrzeug mit Benzin- oder Dieselmotor nur einen geringen Aktionsradius ermöglichen. Die Folge davon ist, daß häufiger ein Batteriewechsel nötig ist.
  • Um die vergleichsweise schweren entladenen Batterien aus den Kraftfahrzeugen zu entfernen und diese durch neu aufgeladene Batterien auszutauschen, sind bereits Wechselvorrichtungen vorgeschlagen worden. Diese bestehen im wesentlichen aus einem fahrbaren Rahmen, auf dem sich ein Hubtisch befindet, welcher die eigentliche Wechseleinrichtung trägt. Der fahrbare Rahmen ist hierbei so ausgebildet, daß entweder das Kraftfahrzeug über seinen mittigen Bereich fährt, oder aber der Rahmen von der Seite her an das Kraftfahrzeug herangefahren wird. Die Wechseleinrichtung besteht als einem Rahmen, der an ein endloses Börderorgan befestigt ist, so daß mit den neu aufgeladenen Batterien die im Fahrzeug befindlichen entladenen Batterien herausgeschoben werden. Nach durchgeführtem Wechsel werden die entladenen Batterien zur sog. Batteriebox gebracht, in welcher die Aufladung vorgenommen wird, so daß diese für einen neuen Einsatz wieder zur Verfügung steht. Diese bekannte Ausführung erweist sich in ihrem Aufbau als sehr kompliziert und in ihrer Handhabung als sehr umständlich, so daß vergleichsweise große Zeiten für die Durchfahrung des Batteriewechsels benötigt werden, welche aber einer möglichst breiten Einführung der Elektro-Kraftfahrzeuge hinderlich im Wege stehen.
  • Von diesem Stand der technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Wechseln der Batterien von Elektro-Kraftfahrzeugen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche in einfacher Weise herzustellen und zu handhaben ist, so daß ein Batteriewechsel leicht und sehnell durchgeführt werden kann und außerdem ein Wechseln sowohl im Sackgassenbetrieb als auch im Übergabebetrieb ermöglicht.
  • Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zwei der Fahrrollen des Bahrwerkrnhmens als Schlepprollen und zwei als lenkbare Antriebsrollen ausgebildet sind, daß der Fahrwerkrahmen als Unterrahmen des Hubtriebes dient, daß die Weehseleinrichtung einen Rahmen besitzt, auf dem sich die Laufschienen für die Batterie befinden und daß parallel zu den Laufschienen Führungen angeordnet sind, auf denen Greifer verschiebbar angebracht sind, deren freie Enden als Haken ausgebildet sind, die schwenkbar in den Greifern gelagert sind. Durch die Ausgestaltung des Bahrwerkes läßt sich sowohl eine Längsfahrt mit Kurven, als auch eine Querfahrt durchf;;hwn, so daß mit der Vorrichtung jede gewünschte Stellung angefahren werden kann, was insbesondere für die Positionierung der Vorrichtung am Fahrzeug von erheblicher Bedeutung ist.
  • Durch die Einbeziehung des Hubtisches in den Bahrwerkrnhmenergibt sich eine außerordentlich kompakte Ausführungsform. Die Laufschienen der Wechseleinrichtung, welche gleichzeitig als Puhlungen den für die Batterien dienen, werden durch\Hubtiseh auf bündige Höhe mit den Batterie-Laufschienen der Fahrzeuge gefahren, so daß diese über die Greifer aus dem Kraftfahrzeug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung gezogen bzw. eine aufgeladene Batterie von dieser in den Aufnahmerahmen der Batterie des Kraftfahrzeuges hineingeschoben wird. Der Ablauf der Arbeitsvorgänge wird zentral gesteuert und erfolgt manuell sowie vollautomatisch, so daß der Batteriewechsel in vergleichsweise kurzer Zeit durchgeführt werden kann.
  • Vorteilhaft ist eine der Fahrrollen, und zwar eine Lenkrolle, federnd am-Bahrwerkrahmen gelagert, so daß sich eine vollkommene Bodenhaftung ergibt, d.h. es stehen immer alle vier Rollen auf dem Boden auf. Die Antriebsrollen bilden je eine Antriebseinheit, in denen Schnecken-, Stirn- und Kegelradsätze die Verbindung zwischen Fahrrollen und Antrieb herstellen. Diese Ausführung ist außerordentlich kompakt und ermöglicht nur einen geringen Platzbedarf. Der Antrieb erfolgt vorzugsweise hydraulisch, weil auch der Hubtisch hydraulisch betätigt wird. Es ist jedoch auch eine andere Antriebsart möglich, beispielsweise elektrisch.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Antriebseinheiten mit Zahnkränzen ausgerüstet, in die Rollenketten eingreifen, die über die Kettenritzel der senkrecht stehenden Lenkspindel geführt sind. In die Rollenkette einer Antriebseinheit ist ein Xetten-Zwischenlauf eingebaut. Eine Antriebseinheit ist in ihrer Drehrichtung umkehrbar. Durch diese AusgeRaltung wird eine allseitige Beweglidkeit des Fahrwerkrahmens ermöglicht, so daß dieser auf engem Raume drehen kann und außerdem durch die Drehrichtungsumkehr ein Gleichlauf der Antriebsräder bewirkt wird, welcher eine Querfahrt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht. Die Geschwindigkeit der Antriebseinheiten ist einstellbar, wobei die eigentliche Fahrt vergleichsweise schnell durchgeführt wird, während die Positionierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Fahrzeug oder an der Ladebox mit geringerer Geschwindigkeit, aber vollem Drehmoment, für die Ankopplung durchgeführt wird.
  • Zur Erzielung einer möglichst kompakten und stabilen Bauweise ist der Unterrahmen des Hubtisches in den Fahrwerkrahmen eingelagert Die Laufschienen des Rahmens der Wechseleinrichtung astrecken sich durchgehend bis zu deren Enden, so daß ein Ubergabebetrieb der Batterien möglich ist, d.h. diese werden an einem Ende auf die Laufschienen gezogen und am anderen Ende von diesen abgeschoben, sei es aus dem Kraftfahrzeug in die Ladeboxe oder aber umgekehrt.
  • Nach einem weiteren Vorschlage der Erfindung ist der Rahmen der Wechseleinrichtung federnd am Oberrahmen des Hubtisches angebracht. Als Hubtisch finden herkömmliche Bauelemente Verwendung, welche hydraulisch angetrieben und mit den üblichen Sicherheitsvorrichtungen versehen sind. Durch die federnde Anbringung des Rahmens der Wechseleinrichtung am Oberrahmen wird erreicht, daß eine exakte Ankopplung an das Fahrzeug, auch bei schräg stehendem Fahrzeug, gewährleistet ist.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es auch möglich, auf dem Hubtisch einen Wagen verfahrbar anzuordnen, auf dem quer zu seiner Fahrtrichtung die Laufschienen der Wechseleinrichtung vorgesehen sind0 Diese Ausgestaltung eignet sich besonders für eine schienengebundene Ausführungsform der Batteriewechselvorrichtung.
  • Der Rahmen der Wechseleinrichtung ist nach einem weiteren Vorschlage der Erfindung mit vorkragenden Konsolen od.dgl. ausgerüstet, die nach oben ragende Kopplungszapfen od.dgl. aufweisen. Die Kopplungszapfen od.dgl. sind an einer Zylinder-Eolben-Einheit odOdgl. angeordnet, welche an den Konsolen od.dgl. befestigt ist, Die Kopplungszapfen od.dgl bewirken eine exakte Positionierung der Batteriewechselvorrichtung am Kraftfahrzeug und/oder an der liadeboxe, so daß die uebergabe der Batterien auf bündige Höhe durchgeführt werden kann. Das Vorsetzen geschieht mit Hilfe der Scherenpaare des Hubtisches, wobei die Feinpositionierung durch die vorerwahnten Zylindr-Xolben-Einheiten od.dgl. durchgeführt wird, an deren Stelle auch ein anderes Antriebselement Verwendung finden kann.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Führungen der Greifer von Doppelspindeln gebildet, von denen wenigstens eine mit einem Antrieb in Verbindung steht, die andere dient der Führung. Durch Drehen der Antriebsspindel führen die Greifer eine hin- oder hergehende Bewegung aus.
  • Die Haken der Greif er sind vorteilhaft mittels Zylinder-Solben-Einheiten in einem Winkelbereich zwischen O - 90° in drei Stellungen einstellbar, und zwar in der Stellung 00, 15° und 900.
  • Durch diese Ausgestaltung wird ein sicheres Erfassen der Batterien gewährleistet, wobei außerdem die Möglichkeit gegeben ist, daß die Haken in den Aufnahmeraum der Batterien im Kraftfahrzeug hineingefahren werden können. Dieses geschieht durch Schwenken der Haken in die Winkelstellung 15°. Die Haken sind als Doppelhaken ausgebildet, so daß sie sowohl zum Ziehen als auch zum Schieben der Batterien Verwendung finden können und außerdem ein überlappender Arbeitsbereich bestrichen werden kann. Vorteilhaft sind an den Haken Näherungsinitiatoren odvdgl. vorgesehen, um eine Herabschaltung der Geschwindigkeit für den Kopplungsvorgang zu bewirken, d.h. um diesen möglichst ohne Zeitverlust und Belastungen durch Stöße durchzuführen. Vorzugsweise sind die Haken federnd ausgebildet, um nicht genau positionierte Batterien sicher ergreifen zu können, Die auSschienen der Wechseleinrichtung sind in ihrem Abstand zueinander einstellbar, um eine Anpassung an die verschiedenen Maße der zum Einsatz kommenden Batterien zu ermöglichen. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Laufschienen vorzusehen.
  • Am Bahrwerkrahmen ist ein Steuerstand angeordnet, vor dem sich die Wechseleinrichtung befindet, so daß der mit der Vorrichtung fahrende Bedienungsmann gute Einsicht auf die Wechseleinrichtung hat und damit für den eigentlichen Ankopplungs- bzw. Abkopplungsvorgang.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 in schematischer Darstellung die erfindugsgemäße Vorrichtung mit vorstehendem Elektro-Kraftfahrzeug, Fig. 2 in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung mit angehobenem Hubtisch, Fig. 3 eine geschnittene Ansicht einer Antriebseinheit einer Fahrrolle, Fig. 4 eine Draufsicht der Lenkungsanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Big. 5 bis 9 verschiedene Fahrgeometrien der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 10 eine geschnittene Ansicht durch den Fahrwerkrahmen, Hubtisch und die Wechseleinrichtung, Fig. 11 ein Detail der Ankopplung zwischen den Rahmen des Eraftfahrzeuges und der Wechselvorrichtung, Fig 12 eine Seitenansicht des Greifers mit Haken, Fig. 13 eine teilweise geschnittene Ansicht der Fig. 12, Fig. 14 eine geschnittene Vorderansicht der Fig. 13, Fig. 113 in schematischer Darstellung eine schienengebundene Ausführungsform, Fig. 16 die Ansicht einer Zentriereinrichtung für das Kraftfahrzeug, Fig. 17 eine Draufsicht der Fig. 16, Big. 18 in schematischer Darstellung den Arbeitsablauf beim Wechselvorgang in nUbergabetechnikW und Fig. 19 in schematischer Darstellung den Arbeitsablauf bei "Sackgassenbetriebtt".
  • Mit 1 ist das Elektro-Kraftfahrzeug bezeichnet, dessen Aufnahmeraum 2 für die Batterien mittels der Klappe 3 verschließbar ist, die sich im hochgeklappten Zustand befindet. Im Aufnshmeraum 2 sind Laufschienen 4 sichtbar, die zum Verschieben der nicht weiter dargestellten Batterien dienen. Diese Laufschienen sind aus Winkelprofil hergestellt und übernehmen mit dem hochstehenden Schenkel gleichzeitig die Führung der Batterien.
  • Vor dem Elektro-Kraftfahrzeug 1 befindet sich die erfindungsgemäße Batteriewechselvorrichtung 5. Diese besteht im wesentlichen aus dem Fahrwerksrahmen 6, auf dem sich dr Hubtisch 7 befindet, auf welchem die eigentliche Wechseleinrichtung 8 angeordnet ist.
  • An einer Seite der Batteriewechseleinrichtung 5 ist ein St euerstand 9 vorgesehen, von welchem der gesamte Arbeits- und Bewegungsablauf der Batteriewechseleinrichtung 5 gesteuert wird. Der Steuerstand 9 ist so angeordnet, daß die. Bedienungsperson mit der Batteriewechseleinrichtung fährt, so daß die Unfallgefahr stark herabgesetzt ist, wobei außerdem durch die getroffene Anordnung eine gute Sicht auf die Wechseleinrichtung 8 besteht.
  • In Fig. 2 ist die Batteriewechselvorrichtung 5 im angehobenen Zustand des Hubtisches 7 dargestellt.
  • Im Fahrwerksrahmen 6 sind insgesamt vier Pahrrollen, welche rundum drehbar sind, angeordnet. Von diesen vier Fahrrollen sind zwei Fahrrollen als Schlepprollen 10 und zwei als lenkbare Antriebsrollen 11 ausgebildet. Eine der Fahrrollen, und zwar eine Rolle 10, ist mit dem Fahrwerksrahmen 6 federnd verbunden, so daß immer eine feste Auflage des Fahrwerkrahmens Boden-6 sichergestellt ist, weil diese Rolle etwaigelUnebenheiten auszugleichen vermag.
  • Wie insbesondere Bigs 3 erkennen läßt, bilden die Antriebsrollen 11 je eine Antriebseinheit 12, auf denen sich der Antrjebsmotor 13 befindet. Vom Antriebsmotor 13 erfolgt der Antrieb der Rolle 11 über r Stirn- und Kegelradsätze, welche Antriebselemente allgemein mit 14 bezeichnet sind. Außen sind an den Antriebseinheiten 12 Zahnkränze 15 vorgesehen, in die Rollenketten 16 eingreifen, wie insbesondere aus Fig. 4 deutlich wird. Die Rollenketten 16 sind über die Kettenritzel 17 der senkrecht stehenden Lenkspindel 18 geführt. In die Rollenketten 16 einer Antriebseinheit 12 ist ein Kettenzwischenlauf 19 eingebaut. Durch Drehen der Lenkspindel führen die lenkbaren Antriebsrollen 11 eine gegenläufige Bewegung aus, wie durch die Pfeile 20 angedeutet ist. Durch diese Ausgestaltung ist eine außerordentlich hohe Beweglichkeit der Batteriewechselvorrichtung 5 gewährleistet, was insbesondere die in den Fig.
  • 13 - 9 gezeigten Fahrgeometrien deutlich erkennen lassen.
  • Bei den in den Figuren 5 - 9 dargestellten Fahrgeometrien zeigen die Pfeile 21 jeweils die Drehrichtungen der Antrieb einheiten 12 und die Pfeile 22 jeweils die Fahrrichtung der Batteriewechselvorrichtung 5 an. Um die Querfahrt gemäß Fig.
  • 9 zu ermöglichen, ist eine der Antriebseinheiten 12 in ihre Drehrichtung umkehrbar.
  • In Fig. 10 ist der Aufbau des Rahmens der batteriewechselvorrichtung 13 im einzelnen gezeigt. In den Fahrwerksrahmen 6 ist der Unterrahmen 23 des Hubtisches 7 integriert. Der Hultisch 7 besteht im wesentlichen aus seinem Unterrahmen 23, den zwei Scherenpaaren 24 und dem Oberrahmen 25. Auf dem Oberrahmen 213 wie ist, die Ausführung nach Fig. 10 erkennen läßt, der Rahmen 26 der Wechseleinrichtung 8 unter Zwischenschaltung von Federn 27 angeordnet. Diese Federn ermöglichen eine Anpassung, falls das Fahrzeug 1, dessen Batterien ausgewechselt werden seilen, eine Schrägstellung besitzt, beispielsweise infolge unebener oder abschüssiger Fahrbahn, oder aber durch einseitige Beladung. An dem Rahmen 26 der Wechseleinrichtung 8 sind seitlich zwei Doppelspindeln 28 vorgesehen, auf denen sich die Greif er 29 befinden. Die Doppelspindeln 28 dienen der Führung und der Verschiebung der Greifer 29. Zu diesem Zwecke ist auf jeder Seite der Wechseleinrichtung 8 eine der Spindeln 28 an einen nicht weiter dargestellten Antrieb angeschlossen. In den Greifern 29 sind Haken 30 schwenkbar gelagert, deren Funktionen später im einzelnen noch erläutert werden.
  • In Fig. 11 sind im Detail die Merkmale der Batteriewechselvorrichtung 5 gezeigt, die für eine einwandfreie Ankopplung zwischen Batteriewechselvorrichtung13Batteriewechs elvorrlichtung 5 einerseits und dem Rahmen des Elektro-Fahrzeuges dienen. An zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 26 der Wechseleinrichtung 8 sind vorragende Konsolen 31 vorgesehen, an deren vorderen Enden je eine Zylinder-Eolben-Einheit 32 befestigt ist. Diese Zylinler-Kolben-Einheiten 32 tragen Kopplungszapfen33, die von diesen ebenfalls vorkragen. Zur Bestlegungder Batteriewechselvorrichtung 5 am Rahmen 34 des Fahrzeuges 1sind in diesem Ausnehmnngen 35 vorgesehen, in welche die Kopplungszapfen 33 einrasten. Auf diese Weise ist die Batteriewechselvorrichtung 5 mit dem Rahmen 34 des Fahrzeuges gekoppelt, wobei die Wechseleinrichtung 8 bündig mit den Lauf schienen4 der Batterien 36 in dem Aufnahmeraum 2 des Elektro-Kraftfahrzeuges 1verläuft und das Auswechseln erfolgen kann. Die Zylinder-Solben-Einheiten 32 ermöglichen hierbei eine ganz genaue Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten.
  • In Fig. 12 bis 14 ist im einzelnen dieAusführung der Greifer 29 mit schwenkbaren Haken 30 dargestellt. Die Haken 30 sind schwenkbar, wie insbesondere Fig. 14 zeigt, und zwar in die in Fig. 14 dargestellten drei Stellungen, nämlich in eine Winkellage von nO, 1130 und Do°O Die beiden letzteren sind gestrichelt eingezeichnet0 Der Haken 30 besitzt seitlich vorragende Ansätze 37, deren Enden 38 hakenförmig ausgeführt sind und entsprechend gestalteten Aufnahmen 39 der Batterien 36 zugeordnet sind. In die Enden 38 der seitlichen Ansätze 37 sind Näherungsinitiatoren 40 eingebaut.
  • In Fig. 15 ist die Batterie-Wechselvorrichtung 5 mit einem schienengebundenen Fahrwerkrahmen 6 gezeigt. Auf dem Hubtisch 7 ist bei dieser Ausführung ein Wagen 41 verfahrbar1 auf dem quer zu seiner Fahrtrichtung die Laufschenen42 der Wechseleinrichtung 8 vorgesehen sind. Bei dieser Ausführung sind ebenfalls Konsolen 31 mit vorragenden Kopplungszapfen 33 vorhanden.
  • Hinter der Batteriewechselvorrichtung 5 befinden sich die Batterieboxen 43, in denen die Aufladung der entladenen Batterien 36 durchgeführt wird.
  • Der Wechselvorgang mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nunmehr nachstehend im einzelnen an Hand der Ausführungsform gemäß Fig. 1 - 14 beschrieben, und zwar zunächst in der sog. tUbergabetechnik. Diese ist in Fig. 18 dargestellt.
  • Die Batteriewechselvorrichtung 5 wird zum Elektro-E<ftfahrzeug gefahren, wie aus Fig. 1 ersichtlich. Nach Öffnen der Xlappe 3 des Aufnahmeraumes 2 für die Batterien 36 wird der Hubtisch 7 angehoben, bis die Laufschienen 4 im Aufnahmeraum des Fahrzeuges 5 mit den Laufschienen 42 der Wechseleinrichtung 8 fluchten.
  • Hierbei wird das Kraftfahrzeug um einen entsprechenden Federweg aus den Federn gehoben.
  • Die Näherungsinitiatoren im Bereich der Eopplungszapfen 33 melden Kontakt. Die Greifer 29 fahren jetzt von Position M des Schaubildes in Position A1, wobei die Haken 30 in den Greifern 29 sich in der hochgeschwenkten 90°-Stellung befinden. In Position Al erfolgt die Umschwenkung der Haken 30 in die 15°-Winkelstellung, wobei die Greifer 29 in Position Ei vorgefahren werden. Dieses Einschwenken der Haken 30 ermöglicht das Einfahren in den Aufnahmeraum 2 des Kraftfahrzeuges 1. Nach Erreichen der Stellung El werden die Haken 30° in die O-Winkelstellunggeschwenkt, wobei sich die seitlich vorragenden Ansätze mit ihren hakenförmigen Enden 38 in die Aufnahmen 39 der Batterie 36 einlegen.
  • Nach erfolgtem Einhängen der im Kraftfahrzeug 1 befindlichen Batterie werden die Greifer 29 von der Position E1 auf Position E2 gefahren. In Position E2 werden die Haken 30 von der 0 0-Winkelstellung auf die 900-Winkelstellung geschwenkt, so daß die gezogene Batterie freigegeben ist. In dieser Stellung ihrer Haken 30 werden die Greifer von der Position E2 wieder in die Mittelposition M zurückgefahren. Der Hubtisch 7 wird jetzt abgesenkt, bis sich die Koppelzapfen 33 aus den Ausnehmungen 35 des Rahmens 34 des Fahrzeuges 1 gelöst haben Die Batteriewechselvorrichtung 5 wird zurückgefahren und vor eine leere Batteriebox gedreht. Die Batteriewechselvorrichtung 13 wird bis unmittelbar an die Batteriebox herangefahren, bis die Kopplungszapfen33 sich auf der Höhe der Laufschienen in der Batteriebox befinden.
  • Jetzt meldet wieder ein Näherungsinitiator aus dem Bereich der Kopplungs-Zapfen 33 die Eontaktgabe, woraufhin die Greifer 29 mit ihren Haken in der 900-Winkelstellung von Position M auf Position ei oder ggf. auch Ei vorfahren. Bi Erreichen dieser Stellung werden die Haken 30 von der 90°-Winkelstellung auf die 0o Winkelstellung geschwenkt. Hierbei wiederholt sich der vorstehend bereits beschriVene Einhakvorgang. Die Greifer 29 mit eingerenkter Batterie 36 fahren jetzt von der Position e1 oder El nach Position E2. In dieser Stellung werden die Haken 30 von der Oo auf die 15°-Winkelstellung geschwenkt, und die Greifer in dieser Winkel stellung von Position E2 nach A2 gefahren Durch die vorerwähnte Verschiebung von Position e1 oder Ei nach Position E2 wird die aufstehende, entladene Batterie zur Wiederaufladung in die Batteriebox befördert.
  • Der Hubtisch 7 wird zur Entkopplung abgesenkt und die Batteriewechselvorrichtung 13 zurückgefahren, um aus der Batterieboc eine aufgeladene Batterie zu entnehmen. Zu diesem Zwecke wird der Hubtisch 7 wieder angehoben, bis die Schienen dr Batteriebox mit den Schienen 42 der Wechseleinrichtung 8 fluchten. Die Näherungsinitiatoren im Bereich der Kopplungszapfen 33 melden die Kontaktnahme, worauf das Ziehen der aufgeladenen Batterien durchgeführt werden kann. Die Greif er 29 fahren mit den Haken 30 in der 45°-Winkelstellung von Position A2 auf Position E2 vor, in welcher die Schwenkung der Haken 30 von der 15°-Winkelstellung auf 0o durchgeführt wird0 In der 0°-Stellung wird das Einhängen der aufgeladenen Batterie vollzogen, woraufhin die Greif er 29 von der Position E2 in Ei gefahren werden. In dieser Position werden die Haken 30 von der 0 0-Stellung auf 900 geschwenkt und in dieser Lage der Haken die Greif er 29 von Position Ei auf die Nittenstellung M zurückgefahren. Der Hubtisch wird abgesenkt und die Batteriewechselvorrichtung zum Kraftfahrzeug 4 hin zurückgefahren. Nunmehr geschieht in gleicher Weise, wie vorher beschrieben, die Kopplung der Batteriewechselvorrichtung 5 mit dem Rahmen 34 des haftfahrzeuges 1 und das Einschieben der aufgeladenen Batterie in den Aufnahmeraum 2 des Fahrzeuges 1. Nach durchgeführtem Aufschiebevorgang erfolgt wieder die Entkopplung von Fahrzeug 1 und Batteriewechselvorrichtung 5 in dem vorbeschriebenen Sinne.
  • Um unnötige Stöße beim Koppeln der seitlichen Ansätze 37 der Haken 30 mit den Aufnahmen 39 der Batterien 36 zu verhindern, stützen sich diese in dem Haken 30 je auf einer Beder ab, wie Fig. 13 zeigt, Weiterhin dient die Feder zum Ausgleich unterschiedlich positionierter Batterien im Fahrzeug oder in der Batteriebox.
  • Der vorbeschriebene Wechselvorgang zeigt die sog. tbergabetechnik, d.h. die entladene bzw. aufgeladene Batterie kann über die gesamte Wechseleinrichtung 8 hinweg geschoben werden. An Hand der Fig. 19 ist nunmehr der Batteriewechselvorgang an Hand des sog. Sackgassenbetriebes aufgezeigt.
  • Nach Vafahren der Batteriewechselvorrichtung 13 zum Kraftfahrzeug 1 wird der Hubtisch 7 angehoben, bis die Schienen 4 im Aufnahmeraum 2 des Kraftfahrzeuges mit den aSschienen 42 der Wechseleinrichtung 8 fluchten. Der Entnahmevorgang ist der gleiche, wie bereits an Hand der Fig. 18 erläutert.
  • Das Abschieben der leeren Batterie erfolgt jedoch zu derselben Seite hin über die die leere Batterie aufgenommen worden ist.
  • Die volle Batterie wird ebenfalls über diese Seite aufgenommen und auch wieder über diese Seite in den AuSnahmezum abgeschoben. Dieser Arbeitsablauf ist funktionell einfacher, da die Greifer 30 nur in relativ wenig Stellungen gefahren werden müssen, weil die übrigen Bewegungen mit der Batteriewechselvorrichtung 5 selbst ausgeführt werden, was aufgrund deren leichter Verfahrbarkeit ohne weiteres möglich ist.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 113 befindet sich die schienengebundene Batteriewechselvorrichtung 5 zwischen den dargestellten Batterieboxen 43 und dem nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeug. Der Arbeitsablauf bei dieser Ausführungsform ist wie folgt.
  • Auf dem Wagen 41 befinden sich zwei Wechseleinrichtungen 8, wie sie an Hand der vorherigen Zeichnungen bereits im einzelnen beschrieben sind und bei dieser Darstellung der Einfachheit halber nur angedeutet sind.
  • Die Batteriewechseleinrichtuhg 5 wird vor den Aufnahmeraum 2 des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges 1 gefahren und durch den Hubtisch 7 diq Ankopplung der Xopplungszapfen 33 mit den Ausnehmungen 35 des Fahrzeugrahmens 34 bewirkt Sodann erfolgt das Ziehen der entladenen Batterie mit der mit Blick auf die dargestellten Zeichnung linksWechseleinrichtung 8, auf den Wagen 444 Die entladene Batterie ist als Kasten dargestellt.- Durch Vorfahren des Wagens 41 auf den Schienen 45 des Hubtisches 7 gelangt die aufgeladene Batterie 36, welche schraffiert dargestellt ist, vor den Aufnahmeraum 2 des haftfahrzeuges 4. Durch Betätigen der Wechseleinrichtung 8 wird die aufgeladene Batterie in den Aufnahmeraum 2 geschoben. Das Fahrzeug ist jetzt mit aufgeladenen Batterien versehen und kann seine Fahrt fortsetzen.
  • Diese ganze Batteriewechselvorrichtung 6 wird nunmehr entlang der Batterieboxen 43 gefahren, um die aufstehende, entleerte Batterie in eine leere Batteriebox zu schieben, damit diese neu aufgeladen werden kann. Dies geschieht durch Betätigen der Wechseleinrichtung 8 im sog. tbergabebetrieb. Nunmehr wird eine aufgeladene Batterie der Batteriebox entnommen und auf dem Wagen 44 zum Einschieben in ein weiteres Fahrzeug bereitgestellt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß jeweils nur einmal ein Ankoppeln an das Fahrzeug bzw. die Batteriebox erforderlich ist, zumal in letzterer immer zwei nebeneinanderliegende Boxen mit einer Batterie beschickt bzw. eine aus diesen entnommen wird.
  • In den Fig. 16, 17 ist eine Zentrierung für die Fahrzeuge r gezeigt, um zu erreichen, daß diese immer eine parallele Stellung zur Batteriewechselvorrichtung 5 einnehmen. Zu diesem Zwecke sind in einer Grube 46 zwei rotierende Walzen 47 über entsprechende Antriebe 48 angetrieben, wie sie an sich von Bremsprufständen her bekannt sind. Das Kraftfahrzeug fährt auf diese rotierenden Walzen 47 auf und erreicht damit eine genau paralelle Stellung, was insbesondere für die Ausführungsform nach Fig.
  • 113 von Vorteil ist.

Claims (23)

PATENTANSPRÜCHE z
1. Vorrichtung zum Wechseln der Batterien von Elektro-Kraftahrzeugen, welche einen Fahrwerksrahmen mit rundum drehbaren Fahrrollen aufweist, auf dem ein Hubtisch angeordnet ist, auf dem sich die Wechseleinrichtung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Fahrrollen des Fahrwerkrahmens -(6) als Schlepprollen (10) und zwei als lenkbare Antriebsrollen (11) ausgebildet sind, daß der Bahrwerkrahmen (6) als Unterrahmen (23) des Hubtisches (7) dient, daß die Wechseleinrichtung C8) einen Rahmen (26) besitzt, auf dem sich die Laufschienen (42) für die Batterien (36) befinden und daß parallel zu den Laufschienen 442) Führungen angeordnet sind, auf denen Greifer (29) verschiebbar angebracht sind, deren freie Enden als Haken (50) ausgebildet sind, die schwenkbar in den Greifern (29) gelagert sind.
2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Fahrrollen federnd am Fahrwerkrahmen (6) gelager + st.
3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsrollen (11) je eine Antriebseinheit (12) bilden, in denen als Antriebselemente {44) Schnecken-, Stirn- und Xegelradsätze die Verbindung zwischen Antriebsrollen (11) und Antrieb (13) herstellen.
4.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch g:ekennzeichnet, daß die Antriebseinheiten (12) mit Zahnkränzen (15) ausgerüstet sind, in die Rollenketten (16) eingreifen, die über die Kettenritzel (17) der senkrecht stehenden Lenkspindel (18) geführt sind.
5.) Vorrichtung nach Anspruch 1 undZoder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeicfhnet, daß in die Rollenketten (16) eine Antriebseinheit (12) ein Ketten-Zwischenlauf (19) eingebaut ist.
6.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebseinheit (42) in ihrer Drehrichtung umkehrbar ist.
7.) Vorrichtung nach Anspruch 1 undfoder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterrahmen (23) des Hubtisches -(7) in den Bahrwerkrahmen(6) einbezogen ist.
8.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichaet, daß die Laufschienen (42) des Rahmens -(26) der Wechseleinrichtung (8) sich durchgehend bis zu deren Enden erstrecken.
9.) Vorrichtung nach Anspruch 1 undZoder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen -C26) der Wechseleinrichtung (8) federnd an dem Oberrahmen (25) des Hubtisches (7) angebracht ist.
10.) Vorrichtung nach Anspruch 1 undSoder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Hubtisch (7) ein Wagen (41) verfahrbar ist, auf dem quer zu seiner Fahrtrichtung die Laufschlenen (42) der Wechseleinrichtung (8) vorgesehen sind.
11.) Vorrichtung nach Anspruch 1 undSoder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (26) der Wechseleinrichtung (8) mit vorkragenden Konsolen (31) od.dgl.
ausgerüstet ist, die nach oben ragende Kopplungszapfen (33) od.dgl. aufweisen.
12.) Vorrichtung nach Anspruch 1 undZoder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungszapfen -(33) od.dgl.an Zylinder-Eolben-Einheiten (32) od.dgl. angeordnet sind, welche an den Konsolen (31) od.dgl. befestigt sind.
13.) Vorrichtung nach Anspruch 5und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen der Greifer (29) von Doppelspindeln (28) gebildet sind, vondenen wenigstens eine mit einem Antrieb in Verbindung steht.
14.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Haken (30) mittels Zylinder-Kolben-Einheiten od.dgl. in drei Stellungen im Winkelbereich zwischen 0-90° eintellbar sind.
113.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Haken (30) seitlich vorragende Ansätze (37) besitzen, deren Enden (38) hakenförmig abgebogen sind.
16.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Ansätze (37) in den Haken (30) sich auf Bedern (44) abstützen.
170 ? Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an den seitlich vorragenden Ansätzen (37) der Haken (30) Näherungsinitiatoren od.dgl vorgesehen sind.
18.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung der Elektro-Kraftfahrzeuge (1) mittels zweier rotierender Walzen (47) erfolgt.
l9o) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Batteriewechsel selbsttätig durchgeführt wird.
20.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Fahrwerkrahmen (6) ein Steuerstand (.9) angeordnet ist, vor dem sich die Wechseleinrichtung (8) befindet.
21.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschienen (42) in ihrem Abstand zueinander einstellbar sind.
22.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufschienen (42) für verschiedene Batteriesysteme auswechselbar sind.
23.) Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem oder mehreren der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugbatterxn, welche von einer Seite der Vorrichtung aufgenommen worden sind, zur selben Seite (Sackgassenbetrieb) oder aber zur anderen Seite (tbergabebetrieb) abgegeben werden können.
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