DE19705637A1 - Kopplungssystem zur Übertragung verschiedener Energieformen und zum Informationsaustausch zwischen einer mobilen und einer stationären Einheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Vorwärmen eines Kraftfahrzeugs vor dem Starten hat mehrere positive Effekte. Der Ausstoß von Schadstoffen und der Kraftstoffverbrauch werden in der Warmlaufphase reduziert und der Komfort der Insassen wird verbessert. Insbesondere bei modernen direkleinspritzenden Dieselmotoren dauert die Warmlaufphase relativ lange. Eine Vorwärmung des Fahrzeugs kann durch im Fahrzeug integrierte Systeme wie einer Standheizung oder mit einer Ankopplung an externe Energiequellen erfolgen. Da die Vorwärmung nur im Stand bzw. bei Fahrtbeginn benötigt wird, ist eine integrierte Lösung für den größten Teil der Fahrzeit des Fahrzeugs totes Zusatzgewicht. Eine externe Anordnung der Vorwärmung, die im Fahrzeug nur einen Anschluß und eine Heizschleife oder einen Wärmetauscher benötigt minimiert das Zusatzgewicht.

Eine einfache Form für Pkw ist in skandinavischen Ländern und Amerika relativ weit verbreitet. Ein elektrischer Heizstab in der Ölwanne des Fahrzeugs wärmt das Motorenöl vor, wenn das Fahrzeug über ein Kabel an die Steckdose angeschlossen ist. Im Falle der Vorwärmung von Nutzfahrzeugen wird das Kühlsystem des Motors über Kühlmittelschläuche an die Heizung angeschlossen. Dabei findet ein Kühlmittelaustausch zwischen der stationären Vorwärmungeinrichtung und dem Fahrzeug statt.

Die Energieversorgung der Vorwärmung über die Steckdose ist energetisch nicht unbedingt günstig. Außerdem ist die über die Steckdose nur eine begrenzte Leistung zu übertragen, so daß die Vorwärmung lange dauert und die Umgebungsverluste entsprechend hoch sind. Die elektrische Vorwärmung kann in Ländern mit einem hohen Anteil an aus Wasserkraft erzeugter Energie sinnvoll sein, recourcenschonender ist in jedem Fall die Nutzung thermischer Abwärme oder solarthermisch erzeugter Energie. In Ländern, die einen hohen Anteil der Primärenergie aus fossilen Brennstoffen oder aus Kernenergie erzeugen, ist die Nutzung von thermischer Energie in Form von Fernwärme sinnvoll, da so der Gesamtwirkungsgrad der Energieerzeugung angehoben wird. Die wirkungsgradoptimierte Nutzung thermischer Energie setzt aber eine Kopplung voraus, die einen Kühlmittelaustausch zuläßt. Die Kopplungen, die derzeit bei Nutzfahrzeugen eingesetzt werden, sind prinzipiell für die Übertragung geeignet, bauen für den Einsatz im Pkw aber zu groß und sind zu umständlich zu bedienen, um eine ausreichende Akzeptanz zukünftiger Pkw - Kunden zu erzielen. Weiterhin sind sie nicht für ein automatisches Koppeln geeignet. Insbesondere zukünftige Fahrzeugkonzepte wie beispielsweise Elektro- und Hybridfahrzeuge, aber auch alternative Nutzungsvarianten wie das Car-Sharing-Konzept sind auf die regelmäßige Kopplung des Fahrzeugs an eine stationäre Basis zur Übergabe von Betriebsflüssigkeiten, Energie und Informationen angewiesen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kompakte Multikupplung zu schaffen, mit der sowohl Flüssigkeiten als auch elektrische Energie und Informationen übertragen werden können. Die Kupplung soll sowohl eine komfortable manuelle Bedienung als auch den vollautomatische Betrieb bei voller Kompatibilität der Varianten erlauben.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die entwickelte Kupplung kann unterschiedliche Medien übertragen. Mit ihr ist es möglich, Kühlflüssigkeit zum Heizen und Kühlen, elektrische Energie und Informationen zu übertragen. Optional läßt sie sich auch für die Übertragung von Pressluft und anderen Medien anpassen bzw erweitern. Sie bietet sowohl die Möglichkeit der automatischen, als auch der manuellen Kopplung. Die bei derartigen Multikupplungen hohen Betätigungskräfte werden durch einen Spindeltrieb aufgebracht, der gleichzeitig durch die Selbsthemmung des eingängigen Trapezgewindes für die Verriegelung der Kupplungen sorgt. Durch den Spindeltrieb ist nicht nur die aktive Verriegelung möglich, auch das Trennen der Verbindung wird aktiv unterstützt so daß ein Verklemmen der Verbindung vermieden wird und eine leichtgängige einfache Bedienung gewährleistet ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und wird anschließend näher beschrieben.

In den vorangestellten Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel einer Multikupplung gemäß des Anspruchs 1 dargestellt. Als zentrales Element enthält diese Kupplung eine Trapezgewindespindel, die für eine Vorpositionierung der Kupplungshälften sorgt das aktive Öffnen und Schließen der Kupplung erledigt und als Schließmechanismus die Kupplungshälften verriegelt.

Beim Schließen der Kupplung erfolgt eine erste grobe Vorzentrierung des Kupplungskopfes zum fahrzeugseitigen Gegenstück durch einen trichterförmigen Einlauf am Gegenstück. Die weitere, genauere Positionierung wird durch den Einlauf der Spindel in den Spindelfangtrichter erreicht. Das Trapezgewinde der Spindel greift in das Gewinde des Fangtrichters ein und durch die Drehbewegung der Spindel werden die beiden Kupplungshälften aktiv geschlossen. Die Drehbewegung schaltet bei Erreichen der Endposition ab. Durch die Selbsthemmung des Trapezgewindes werden die Kupplungshälften geschlossen gehalten, die Kupplung ist verriegelt.

Das Öffnen erfolgt durch eine gegenläufige Drehbewegung der Spindel. Durch die direkt in der Kupplung aufgebrachte Kraft zum Öffnen und Schließen des Systems wird ein Verklemmen der Kupplungen vermieden. In einer nicht ausgeführten Lösung wird bei einer Multikupplung mit einer größeren Anzahl an Einzelkupplungen und Stromkontakten der Schließ- und Öffnungsvorgang durch mehrere Spindeln synchron bewerkstelligt. Die Lagerung des Kupplungskopfes auf einem Schlitten bringt die Beweglichkeit für eine automatische Positionierung. Die Positioniereinrichtung verfährt den Kupplungskopf, bis er mit der Spindel in den Fangtrichter eingelaufen ist. Dann stoppt die Positionierung und der Spindelantrieb zieht den Kupplungskopf auf dem Gleitschlitten nach vorne in die Endlage. Durch die weiche Aufhängung des Schlittens und den Verschiebemechanismus wird eine hohe Toleranz gegenüber Lage- und Winkelfehlern zwischen Kupplungskopf und Gegenstück erreicht.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Koppeln von Kraftfahrzeugen mit einer stationären Einrichtung zur gleichzeitigen Übertragung von Informationen, Energie und anderen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen, Schließen und Verriegeln der Kupplungen aktiv durch eine oder mehrere Trapezgewindespindeln erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung des Kupplungskopfs manuell vorgesehen ist und die Kupplung volle Kompatibilität zur Vorrichtung nach Anspruch 3 aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung des Kupplungskopfs automatisch vorgesehen ist und die Kupplung volle Kompatibilität zur Vorrichtung nach Anspruch 2 aufweist.