CN116799568B - 电气连接装置和电动卡车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电气连接装置和电动卡车。电气连接装置用于在挂车和牵引车之间建立高压电气连接，其中，所述电气连接装置包括挂车连接设备和牵引车连接设备，其中，挂车连接设备具有牵引销总成，牵引车连接设备具有基座，牵引销总成能够插入基座的牵引销穿孔中，牵引车连接设备的基座中还具有电插头总成，该电插头总成的电插头能够插入牵引销总成的插座中并与插座电连接，其中，电插头总成在插入插座中时电插头总成和插座之间通过锁止机构抗扭地机械锁止，并且电插头总成的正极通过第一摩擦副与正极引出线能相对转动地电连接，并且电插头总成的负极通过第二摩擦副与负极引出线能相对转动地电连接。电动卡车具有按照本发明的电气连接装置。

Description

电气连接装置和电动卡车
技术领域
本发明涉及一种电气连接装置，其用于在挂车和牵引车之间建立高压电气连接。本发明还涉及一种电动卡车，其具有按照本发明的电气连接装置。
背景技术
卡车的牵引车和挂车通常通过设置在牵引车上的鞍座和设置在挂车上的车销实现，在连接牵引车和挂车的同时，鞍座和车销还能够实现卡车和挂车之间例如在转弯时发生的相对角度转动。在电动卡车中，电池包通常安装在牵引车的底盘上，安装在挂车中的用电器件、例如照明设备、起重装置或者例如冷藏车中的制冷设备需要通过电池包供给电能。因此，除了机械连接之外，还需要在牵引车和挂车之间建立电气连接。
由现有技术已知能够自动连接挂车的线束、气管的结构，其中，牵引车和挂车之间的电气连接通过安装在牵引车和挂车上的插座、插头实现，在插座与插头插接之后，牵引车与挂车之间的相对角度转动通过高压导线的柔性补偿。在这种解决方案中不利的是，高压导线会随着牵引车与挂车之间的相对角度转动而发生反复的扭转，从而导致高压导线的绝缘失效。
由现有技术还已知用于实现牵引车和挂车之间的机械和电气连接的方法，其中，相互插接的电气耦连件之间能够相对于彼此转动，在此，牵引车和挂车之间的电气连接和相对转动均通过相互连接的电气耦连件实现。在此并未解决相互插接的电气连接件之间的预紧在相对转动下的可靠性问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种在挂车和牵引车之间建立高压电气连接的电气连接装置，其实现了牵引车和挂车之间的可靠并且耐久的电气连接。
按照本发明的电气连接装置包括挂车连接设备和牵引车连接设备，其中，挂车连接设备具有牵引销总成，牵引车连接设备具有基座，牵引销总成能够插入基座的牵引销穿孔中，牵引车连接设备的基座中还具有电插头总成，该电插头总成的电插头能够插入牵引销总成的插座中并与插座电连接，其中，电插头总成在插入插座中时电插头总成和插座之间通过锁止机构抗扭地机械锁止，并且电插头总成的正极通过第一摩擦副与正极引出线能相对转动地电连接，并且电插头总成的负极通过第二摩擦副与负极引出线能相对转动地电连接。
按照本发明，通过电插头总成和插座之间的抗扭的机械锁止实现了牵引车和挂车之间的可靠的电气连接，同时，通过使电插头总成的正、负极分别通过摩擦副与正、负极引出线能相对转动地电连接实现了电气连接与相对转动这两个功能的解耦，由此避免了高压线路在牵引车与挂车发生相对转动时反复地弯折和扭转，从而避免了由此造成的线路绝缘的失效。
在本发明的一种优选设计方案中规定，牵引销总成具有第一壳体，插座和相应的电气线路布置在该第一壳体中，电插头总成具有第二壳体，该第二壳体在上端侧上具有开口，正极的正极针柱和负极的负极针柱布置在该第二壳体中并且能够从该开口中伸出。在一种优选设计方案中，正极针柱和负极针柱能够通过升降装置从开口中伸出。由此，在电插头总成和插座之间构成抗扭的机械锁止和二者之间的电连接可以分离地实现，由此实现了更安全的电连接，换句话说，机械锁止为电连接提供了可靠的保障和前提。此外，按照一种设计方案也可行的是，正极的正极针柱和负极的负极针柱能够连同第二壳体一起运动。
在本发明的一种优选设计方案中规定，第一摩擦副由第一滑环和正极的布置在第二壳体上的触头构成，并且第二摩擦副由第二滑环和负极的布置在第二壳体上的触头构成，其中，第一滑环能够沿着其自身的周向转动地以预设的预紧力夹紧在正极的触头上，并且第二滑环能够沿着其自身的周向转动地以预设的预紧力夹紧在负极的触头上，其中，第一滑环通过正极接触杆与正极引出线电连接，并且第二滑环通过负极接触杆与负极引出线电连接。在此，通过摩擦副使电插头总成的正、负极针柱与正、负极引出线之间的连接能够以预设的预紧力实现，该预紧力能够与连接功能无关地保持恒定，从而能够确保在牵引车与挂车之间持续地、可靠地传递高压电流。
在本发明的另一种优选设计方案中规定，电插头总成具有用于在连接位置和断开位置之间驱动电插头的驱动装置，在牵引销总成插入基座中的牵引销穿孔之后，驱动装置驱动电插头总成的电插头插入牵引销总成中的插座中，从而到达连接位置，其中驱动装置设计为齿轮驱动装置，其具有驱动电机、与驱动电机连接的驱动小齿轮和环形的从动齿轮，该从动齿轮的外齿与驱动小齿轮啮合，其中，第二壳体设计为中空的螺杆，从动齿轮的内螺纹与螺杆啮合，使得驱动电机能够驱动螺杆上升和下降。通过按照本发明的驱动装置，实现了牵引车和挂车之间的自动化的电气连接，提高了可靠性和安全性。
在本发明的另一种优选设计方案中规定，电插头总成和插座之间的锁止机构由布置在插座上的第一锁止件和布置在电插头总成上的第二锁止件构成，其中，第一锁止件能够在驱动电插头的过程中被共同地驱动并且伸入第二锁止件中，并且在完成插接时啮合到第二锁止件中以实现电插头总成和插座之间的抗扭的机械锁止。通过这种锁止机构，可以实现非常简单的机械锁止，并且在操作过程中非常可靠。
在一种备选的或者附加的设计方案中规定，在第一壳体中设置有定位针柱，在第二壳体中设置有用于定位针柱的定位孔，在驱动装置驱动第二壳体靠近第一壳体时，电插头总成中的定位针柱插入插座中的定位孔中，同样以简单的方式实现了电插头与插座的相互对准，并且尤其简化了锁止件的啮合。
在本发明的另一种优选设计方案中规定，在第一锁止件和/或第二锁止件周围设置有密封件，该密封件可以由弹性材料、例如橡胶构成。通过该密封件一方面实现了插座和电插头总成的壳体之间的密封，从而防止污物和湿气进入壳体中，进一步提高了电气连接的可靠性，另一方面，通过弹性的密封件降低了插座和电插头总成的壳体之间的振动和机械冲击，并且有利地实现了公差补偿。
在本发明的另一种优选设计方案中规定，在电插头总成上设置有至少一个止挡部，从而以简单的方式防止驱动装置在驱动过程中使电插头被过度地驱动从而损坏电插头和插座。
在本发明的一种优选设计方案中规定，牵引销总成具有第一壳体，插座和相应的电气线路布置在该第一壳体中，电插头总成具有第二壳体，电插头和相应的电气线路布置在该第二壳体中。通过上述壳体一方面为电插头与插座的电气连接部提供了保护以防受到外界环境的影响，另一方面为该电气连接部提供了机械支承，从而防止外力作用在该电气连接部上。
在本发明的另一种优选设计方案中规定，牵引车连接设备的底部与牵引车至少部分地弹性连接。牵引车连接设备的底部例如通过弹性材料或者弹性元件、例如弹簧与牵引车弹性连接，由此以简单的方式避免冲击载荷，提高挂车连接设备和牵引车连接设备之间的电气连接的可靠性。
本发明还涉及一种电动卡车，其具有按照本发明所述的电气连接装置，并且其具有牵引车和挂车，其中，牵引车连接设备布置在牵引车上，挂车连接设备布置在挂车上。按照本发明的电动卡车实现了在牵引车和挂车之间非常可靠的电连接，避免了现有技术中的诸多缺点。
附图说明
以下结合具体实施例并参照附图详细阐述本发明的上述特征和优点以及实现它们的方式，但本发明并不局限于具体实施例的特征。在附图中：
图1示出了处于未连接的状态中的按照本发明的挂车连接设备和牵引车连接设备；
图2示出了处于已连接的状态中的按照本发明的挂车连接设备和牵引车连接设备。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的挂车连接设备和牵引车连接设备在未连接的状态中的立体视图。挂车连接设备具有牵引销总成1，该牵引销总成具有第一壳体11，在该实施方式中，第一壳体示例性地设计为旋转对称的形状，然而其它形状同样是可行的。其中，该第一壳体在上、下两个端侧上分别具有开口，正极接线柱12、负极接线柱13和接地针14从上端侧的开口导引出来，在下端侧的开口处布置有插座。在下端侧的开口周围还设置有第一锁止件，在该实施方式中，第一锁止件例如设计为环绕地分布的多个槽。
牵引车连接设备具有（附图中未示出的）基座、例如鞍座，牵引销总成能够插入该基座中，在基座中设置有电插头总成2，该电插头总成具有第二壳体21，该第二壳体在上端侧上具有开口，电插头的正极针柱22、负极针柱23布置在第二壳体中，所述正极针柱、负极针柱能够从第二壳体上端侧的该开口中伸出。在开口周围设置有第二锁止件，该第二锁止件例如设计为与第一锁止件对应的凸起部或者销。第二壳体处的第二锁止件与第一壳体处的第一锁止件共同构成锁止机构，通过该锁止机构能够使电插头总成和插座之间形成抗扭的机械锁止。
电插头总成具有驱动装置，该驱动装置例如设计为图1所示的齿轮驱动装置，其具有驱动电机24、与驱动电机连接的驱动小齿轮25和环形的从动齿轮26，该从动齿轮的外齿与驱动小齿轮啮合。在该实施方式中，第二壳体可以设计为中空的螺杆，该螺杆的外螺纹与从动齿轮的内螺纹啮合，从而在通过驱动装置和驱动小齿轮沿着两个方向驱动从动齿轮时实现第二壳体的上升和下降运动。在第二壳体上还设置有第一止挡部213，在第二壳体被驱动向上运动时，第一止挡部能够在第二壳体上升到预设的高度时贴靠在从动齿轮上，以防止第二壳体被过度地驱动从而损坏电插头和插座。
电插头总成的正极引出线27在远离插座的一侧通过第一摩擦副和正极接触杆29与正极针柱连接，负极引出线28通过第二摩擦副和负极接触杆210与负极针柱连接。第一摩擦副由第一滑环和正极的布置在第二壳体上的触头构成，并且第二摩擦副由第二滑环和负极的布置在第二壳体上的触头构成，其中，第一滑环能够沿着其自身的周向转动地以预设的预紧力夹紧在正极的触头上，并且第二滑环能够沿着其自身的周向转动地以预设的预紧力夹紧在负极的触头上，其中，第一滑环通过正极接触杆与正极引出线电连接，并且第二滑环通过负极接触杆与负极引出线电连接。第二摩擦副在此与第一摩擦副相同地构造。在一种备选的实施方式中，正极针柱、负极针柱的远离插座一端的触头例如分别设计为相互绝缘的同心圆柱的形式，其中，正极的触头例如以空心圆柱的形式布置在负极的触头外侧，并且负极的触头在下部延伸超出正极的触头，其中，在第二壳体上开设有对应的开口，从而第一滑环、第二滑环能够彼此独立地以预紧力分别与正极的触头和负极的触头连接。此外，在第二壳体的远离第一壳体的端部上设置有第二止挡部214，以防止第一滑环、第二滑环在意外地受到超过所述预紧力的外力作用时从第二壳体上脱落。
此外，在第二壳体的上端侧处在第二锁止件的周围设置有密封件、在此例如为密封圈211，以实现第一壳体和第二壳体之间的密封。同样可以考虑的是，在第一壳体的朝向第二壳体的端侧上在第一锁止件周围同样设置有密封圈。
图2示出了按照本发明的挂车连接设备和牵引车连接设备在已连接的状态中的立体视图。在驱动装置驱动第二壳体连同布置在其中的电插头朝向插座的方向运动时，第二锁止件伸入第一锁止件中，从而实现第二壳体相对于第一壳体的定位，在驱动装置进一步驱动第二壳体向上移动的过程中，电插头插入插座中并且完成电连接，同时，第二锁止件啮合到第一锁止件中并且实现第一壳体和第二壳体之间的抗扭的机械锁止。
在一种备选的或者附加的实施方式中，第二壳体和电插头能够沿着轴向相对于彼此移动，并且电插头自身具有升降装置，在连接过程中，第二壳体的驱动装置朝向第一壳体的方向驱动第二壳体向上运动，使第二锁止件啮合到第一锁止件中并且实现机械锁止，接着电插头的升降装置驱动电插头的正极针柱和负极针柱朝向插座的方向向上运动，从而使其插入插座中，实现电连接。
在一种优选的实施方式中，正极引出线的与正极接触杆连接的端部以及负极引出线的与负极接触杆连接的端部例如设计为卡夹的形式，正极接触杆、负极接触杆分别能相对滑动地以预设的预紧力设置在相应的卡夹中，从而在第二壳体连同第一摩擦副、第二摩擦副向上运动时，正极接触杆、负极接触杆能够与正极引出线、负极引出线保持电连接地相对滑动。
在一种备选的或者附加的实施方式中，电插头总成还具有至少一个定位针柱212，该定位针柱能够与第二壳体共同运动，在驱动装置驱动第二壳体朝向第一壳体的方向向上移动时，该定位针柱能够插入第一壳体的相应的定位孔中。
本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是例子而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本发明的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本发明所要保护的权利范围。

Claims (10)

1.一种电气连接装置，其用于在挂车和牵引车之间建立高压电气连接，其中，所述电气连接装置包括挂车连接设备和牵引车连接设备，其特征在于，挂车连接设备具有牵引销总成，牵引车连接设备具有基座，牵引销总成能够插入基座的牵引销穿孔中，牵引车连接设备的基座中还具有电插头总成，该电插头总成的电插头能够插入牵引销总成的插座中并与插座电连接，其中，电插头总成在插入插座中时电插头总成和插座之间通过锁止机构抗扭地机械锁止，其中，锁止机构由布置在插座上的第一锁止件和布置在电插头总成上的第二锁止件构成，并且电插头总成的正极通过第一摩擦副与正极引出线能相对转动地电连接，并且电插头总成的负极通过第二摩擦副与负极引出线能相对转动地电连接，其中，第一摩擦副由与正极引出线连接的第一滑环和正极的触头构成，并且第二摩擦副由与负极引出线连接的第二滑环和负极的触头构成。
2.根据权利要求1所述的电气连接装置，其特征在于，牵引销总成具有第一壳体，插座和相应的电气线路布置在该第一壳体中，电插头总成具有第二壳体，该第二壳体在上端侧上具有开口，正极的正极针柱和负极的负极针柱布置在第二壳体中并且能够从该开口中伸出。
3.根据权利要求2所述的电气连接装置，其特征在于，正极的触头布置在第二壳体上，并且负极的触头布置在第一壳体上，第一滑环能够沿着其自身的周向转动地以预设的预紧力夹紧在正极的触头上，并且第二滑环能够沿着其自身的周向转动地以预设的预紧力夹紧在负极的触头上，其中，第一滑环通过正极接触杆与正极引出线电连接，并且第二滑环通过负极接触杆与负极引出线电连接。
4.根据权利要求1所述的电气连接装置，其特征在于，电插头总成具有用于在连接位置和断开位置之间驱动电插头的驱动装置，在牵引销总成插入基座中的牵引销穿孔之后，驱动装置驱动电插头总成的电插头插入牵引销总成中的插座中，从而到达连接位置，其中，驱动装置设计为齿轮驱动装置，其具有驱动电机、与驱动电机连接的驱动小齿轮和环形的从动齿轮，该从动齿轮的外齿与驱动小齿轮啮合，其中，第二壳体设计为中空的螺杆，从动齿轮的内螺纹与螺杆啮合，使得驱动电机能够驱动螺杆上升和下降。
5.根据权利要求1所述的电气连接装置，其特征在于，第一锁止件能够在驱动电插头的过程中被共同地驱动并且伸入第二锁止件中，并且在完成插接时啮合到第二锁止件中以实现电插头总成和插座之间的抗扭的机械锁止。
6.根据权利要求5所述的电气连接装置，其特征在于，在第一锁止件和/或第二锁止件周围设置有密封件。
7.根据权利要求1所述的电气连接装置，其特征在于，在电插头总成上设置有至少一个止挡部。
8.根据权利要求1所述的电气连接装置，其特征在于，牵引车连接设备的底部与牵引车至少部分地弹性连接。
9.根据权利要求1所述的电气连接装置，其中，在电插头总成中设置有定位针柱，并且在插座中设置有用于定位针柱的定位孔。
10.一种电动卡车，其特征在于，具有根据权利要求1至9中任一项所述的电气连接装置，并且其具有牵引车和挂车，其中，牵引车连接设备布置在牵引车上，挂车连接设备布置在挂车上。
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