EA044773B1 - Механизм загрузки аккумулятора для электрической погрузочно-доставочной шахтной машины - Google Patents

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Данная заявка относится к совместной заявке на патент США № 16/434390, озаглавленной Электрическая погрузочно-доставочная шахтная машина (номер дела патентного поверенного № 123-1086), заявке на патент США № 16/434400, озаглавленной Система и способ распределения электроэнергии для шахтной электрической машины (номер дела патентного поверенного № 123-1088), и заявке на патент США № 16/434405, озаглавленной Система расцепления тормоза отделяемого буксировочного крюка (номер дела патентного поверенного № 123-1089), все из которых поданы одновременно 7 июня 2019 г. и каждая из которых полностью включена в данный документ посредством ссылки.

Предпосылки изобретения

1. Область техники, к которой относится изобретение.

Данное изобретение относится в целом к электрическим машинам и транспортным средствам и в частности к электрическим машинам и транспортным средствам, применяемым в подземных шахтах.

2. Описание уровня техники.

Обзор оборудования для подземных шахт и общее описание электрических транспортных средств для горных работ приведены в патенте США № 9994117, опубликованном 12 июня 2018 г. и озаглавленном Система и способ подачи энергии для добычи полезных ископаемых, содержимое которого полностью включено в данный документ посредством ссылки. Данное изобретение относится к высокомощным электрическим машинам или транспортным средствам, которые могут работать в условиях непрерывной эксплуатации, например, в подземной шахте. Аккумуляторные блоки, используемые в электрических шахтных машинах, представляют собой блоки высокомощных аккумуляторов для тяжелых условий эксплуатации, составленные из нескольких аккумуляторных модулей, расположенных в корпусе блока. Каждый модуль составлен из нескольких элементов. Модули снабжены группой рабочих датчиков и выполнены с электронными компонентами для передачи данных от указанных датчиков в отдельную обслуживающую сеть. К датчикам могут относиться датчики температуры, синхронизирующие устройства, устройства определения уровня заряда и другие контрольные устройства, которые могут использоваться для предоставления в центр оперативного управления точных данных о рабочей характеристике модуля в режиме реального времени, а также хронологической информации о рабочих характеристиках. Подробные сведения о типовых аккумуляторных блоках и системах управления аккумуляторами, а также о формировании и текущем контроле соответствующих данных можно найти в совместном патенте США № 9960396, опубликованном 1 мая 2018 г. и озаглавленном Модульная система магистральной линии связи, и патенте США № 10063069, опубликованном 28 августа 2018 г. и озаглавленном Модульная система обслуживания, содержание которых полностью включено в данный документ посредством ссылки.

Находящаяся в процессе одновременного рассмотрения совместная заявка на патент США № 15/980314, поданная 15 мая 2018 г. и озаглавленная Шахтное транспортное средство с электрическим приводом, заявка на патент США № 15/908794, поданная 28 февраля 2018 г. и озаглавленная Электрический карьерный самосвал, заявка на патент США № 15/908799, поданная 28 февраля 2018 г. и озаглавленная Система установки и демонтажа для съемного источника питания, заявка на патент США № 15/908802, поданная 28 февраля 2018 г. и озаглавленная Способ и система установки и демонтажа аккумуляторов в транспортном средстве, и заявка на патент США № 15/908804, поданная 28 февраля 2018 г. и озаглавленная Механизм выравнивания и блокировки для съемного источника питания, содержат описания электрических шахтных машин, аккумуляторов и оборудования для подземных шахт, и их содержание полностью включено в данный документ посредством ссылки.

Сущность изобретения

Согласно одному аспекту система установки и демонтажа съемного источника питания прикреплена к шасси транспортного средства и содержит стоечный элемент. Стоечный элемент содержит подъемную часть, выполненную с возможностью взаимодействия со съемным источником питания. Система также содержит исполнительное устройство для подъема стоечного элемента. Стоечный элемент имеет самое низкое положение и самое высокое положение. Стоечный элемент перемещается вдоль прямолинейного направления между самым низким положением и самым высоким положением.

Согласно другому аспекту система для замены съемных источников питания содержит систему установки и демонтажа. Система установки и демонтажа содержит стоечный элемент с подъемной частью и исполнительное устройство для подъема стоечного элемента. Система для замены съемных источников питания также содержит съемный источник питания, дополнительно содержащий наружный корпус с валом. Подъемная часть выполнена с возможностью взаимодействия с указанным валом, а исполнительное устройство обеспечивает перемещение стоечного элемента в прямолинейном направлении между самым низким положением и самым высоким положением.

Согласно еще одному аспекту транспортное средство содержит съемный источник питания для снабжения транспортного средства энергией, при этом указанный источник питания содержит наружный корпус с валом, бортовую систему установки и демонтажа для подъема и опускания съемного источника питания и систему установки и демонтажа. Система установки и демонтажа дополнительно содержит стоечный элемент с подъемной частью и исполнительное устройство для подъема стоечного элемента

- 1 044773 вдоль прямолинейного направления между самым низким положением и самым высоким положением.

Подъемная часть взаимодействует с валом для обеспечения подъема и опускания съемного источника питания.

Другие системы, способы, особенности и преимущества изобретения будут или станут очевидны специалисту в данной области техники после изучения нижеприведенных чертежей и подробного описания. Предполагается, что все такие дополнительные системы, способы, особенности и преимущества охватываются данным описанием и сущностью изобретения, находятся в рамках объема изобретения и защищены нижеприведенной формулой изобретения.

Краткое описание чертежей

Изобретение может стать более понятным в свете нижеприведенных чертежей и описания. Компоненты, изображенные на чертежах, не обязательно выполнены в масштабе; вместо этого сделан акцент на пояснение принципов изобретения. Кроме того, на разных видах, показанных на чертежах, подобными номерами позиций обозначены соответствующие части.

Фиг. 1 изображает схематический вид электрического погрузочно-доставочного транспортного средства согласно варианту выполнения.

Фиг. 2 изображает схематический вид транспортного средства, показанного на фиг. 1, при снятом съемном источнике питания.

Фиг. 3 изображает увеличенный вид системы установки и демонтажа для транспортного средства, показанного на фиг. 1.

Фиг. 4-7 изображают схематические виды, иллюстрирующие последовательность установки съемного источника питания на транспортное средство согласно варианту выполнения.

Фиг. 8-10 изображают схематические виды, показывающие диапазон положений для съемного источника питания, в которых съемный источник питания может быть установлен в любом случае, согласно варианту выполнения.

Фиг. 11, 12 изображают схематические виды, иллюстрирующие работу блокирующего устройства для системы установки и демонтажа, показанной на фиг. 3-7.

Подробное описание

Питание электрических шахтных машин обычно обеспечивают бортовые аккумуляторные блоки. Указанные машины могут представлять собой погрузочно-доставочные (LHD) машины, машины для оборки кровли, сортировальные машины, скреперы, камнедробилки, врубовые машины, карьерные самосвалы или их комбинацию. В целом электрические шахтные машины представляют собой большегрузные транспортные средства, разработанные для эксплуатации в неблагоприятных подземных условиях и ограниченных пространствах с питанием от бортового аккумулятора или другого источника питания. Обычно машины имеют рабочий конец, колеса и шины, рассчитанные на тяжелые условия эксплуатации, зону оператора, средства управления и могут содержать съемный источник питания, установленный на борту машины.

Данное изобретение направлено на создание системы установки и демонтажа для съемного источника питания, такого как съемный аккумуляторный узел. Использование съемного источника питания позволяет выполнять быструю замену источников энергии в транспортном средстве, а не ждать, пока источник питания подзарядится. Это экономит время и повышает эффективность работы, особенно при подземных разработках. Источники питания для электрических транспортных средств, такие как аккумуляторы, могут быть очень тяжелыми и не могут быть установлены или демонтированы операторомчеловеком. Типовая система содержит элементы, которые обеспечивают возможность автоматической установки и демонтажа съемного источника питания в транспортном средстве без необходимости в отдельной, внешней системе подъема и опускания. Для подъема и опускания съемного источника питания (такого как аккумуляторный узел) в вертикальном направлении в системе используется узел подъемной стойки. Перемещая съемный источник питания только в вертикальном направлении, система может способствовать снижению вероятности поворота или наклона съемного источника питания во время установки или демонтажа. Кроме того, при подъеме и опускании только в вертикальном направлении можно исключить столкновения между съемным источником питания и транспортным средством в горизонтальном направлении, которые могут возникнуть в некоторых системах для подъема батареи, обеспечивающих одновременное перемещение батареи вверх и в направлении транспортного средства. Система также содержит крюкообразные подъемные части и крюкообразные удерживающие элементы, которые ориентированы в противоположных направлениях. Подъемные части принимают захватываемые элементы (например штанги), расположенные на съемном источнике питания, и обеспечивают подъем съемного источника питания до тех пор, пока удерживающие элементы не захватят указанные захватываемые элементы сверху. Поскольку типовая система, описанная ниже и изображенная на чертежах, не требует ручного выравнивания съемного источника питания относительно транспортного средства до его установки, данная система облегчает переход на полностью автономные шахтные транспортные средства.

На фиг. 1 изображен схематический вид шахтного транспортного средства 100 с электрическим приводом. В данном иллюстративном варианте выполнения транспортное средство 100 может представлять собой погрузочно-доставочное (LHD) шахтное транспортное средство. Однако в других вариантах

- 2 044773 выполнения описанные ниже элементы могут быть встроены в различные другие виды электрических транспортных средств.

Транспортное средство 100 может содержать стандартные элементы для шахтного транспортного средства, такие как колеса 110 и ковш 112. Транспортное средство 100 также может содержать элементы для приведения в действие колес 110 и ковша 112. Кроме того, транспортное средство 100 снабжено различными стандартными механизмами и возможностями, относящимися к средствам передвижения, такими как пассажирская кабина 116 для одного или более операторов.

Для отсылки транспортное средство 100 может быть соотнесено с тремя различными осями. Указанные оси включают продольную ось 150, проходящую в продольном измерении транспортного средства 100, поперечную ось 152, проходящую в поперечном измерении транспортного средства 100, и вертикальную ось 154, проходящую в измерении, относящемся к высоте транспортного средства 100. Поперечная ось 152 может проходить между противоположными боковыми поверхностями транспортного средства 100, тогда как вертикальная ось 154 проходит между противоположными нижней и верхней поверхностями транспортного средства 100.

Варианты выполнения могут содержать съемный источник питания, который обеспечивает подачу мощности к одному или более электродвигателям транспортного средства 100. Используемое в данном документе выражение съемный источник питания относится к любому виду источника питания, который может быть заменен. В одном варианте выполнения съемный источник питания содержит узел аккумуляторных блоков. Узел аккумуляторных блоков содержит два или более аккумуляторных блоков. Используемое в данном документе выражение аккумуляторный блок в целом относится к нескольким аккумуляторным модулям, расположенным в корпусе, рассчитанном на тяжелые условия эксплуатации. Каждый модуль составлен из нескольких аккумуляторных элементов. Таким образом, аккумуляторный блок также относится к набору отдельных аккумуляторных элементов. Аккумуляторные элементы и, следовательно, модули функционально соединены друг с другом, как описано в указанных выше заявках, находящихся на рассмотрении. В некоторых вариантах выполнения узел аккумуляторных блоков также может содержать кожух или корпус (такой как коробка) или аналогичный контейнер для совместного размещения отдельных аккумуляторных блоков. В более широком плане съемный источник питания может содержать кожух или корпус для размещения и поддержания устройства питания, такого как аккумулятор, двигатель или другой источник питания.

В различных вариантах выполнения аккумуляторный блок может содержать аккумуляторные элементы любого подходящего типа. К примерам аккумуляторных элементов относятся конденсаторы, ультраконденсаторы и электрохимические элементы. Примерами электрохимических элементов являются первичные (например, одноразовые) и вторичные (например, перезаряжаемые) элементы. Примерами вторичных электрохимических элементов являются свинцово-кислотные элементы, свинцово-кислотные элементы с клапанным регулированием (VRLA), гелевые элементы, элементы с абсорбирующим стекловолокном (AGM), никель-кадмиевые (NiCd), никель-цинковые (NiZn), никель-металлгидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion) и другие подобные элементы. Аккумуляторный элемент может иметь различные уровни напряжения. В частности, в некоторых случаях два разных аккумуляторных элемента из аккумуляторного блока могут иметь разные уровни напряжения. Аналогичным образом аккумуляторный элемент может иметь различные уровни энергоемкости. В частности, в некоторых случаях два разных аккумуляторных элемента из аккумуляторного блока могут иметь разные уровни емкости.

Как видно из фиг. 1, транспортное средство 100 выполнено со съемным источником 130 питания. Ковш 112 может быть расположен на первом конце 140 транспортного средства 100, тогда как съемный источник 130 питания может быть расположен на втором конце 142. В других вариантах выполнения съемный источник 130 питания может быть присоединен к другой части транспортного средства 100.

В варианте выполнения, изображенном на фиг. 1, съемный источник 130 питания содержит два аккумуляторного блока. Указанные блоки содержат первый аккумуляторный блок 132 и второй аккумуляторный блок 134. Первый блок 132 и второй блок 134 могут быть расположены бок о бок. Кроме того, первый блок 132 и второй блок 134 расположены внутри аккумуляторного отсека 136.

Съемный источник 130 питания может быть присоединен к транспортному средству 100 с возможностью отсоединения. Используемое в данном документе выражение присоединенные с возможностью отсоединения относится к двум компонентам, которые соединены друг с другом, но могут быть разделены без разрушения того или другого компонента. Т.е. компоненты могут быть отделены друг от друга неразрушающим образом. Примерами способов присоединения с возможностью отсоединения являются соединения, выполненные с использованием съемных крепежных элементов, защелок, замков, крюков, магнитных соединений, а также других видов соединений.

На фиг. 2 изображен схематический вид транспортного средства 100 при снятом съемном источнике 130 питания. Для облегчения замены съемных источников питания транспортное средство 100 содержит систему 200 установки и демонтажа, также называемую просто системой 200. Система 200 установки и демонтажа прикреплена к шасси 101 (или раме) транспортного средства 100. Другими словами, система 200 встроена в транспортное средство 100.

Как видно из фиг. 2, съемный источник 130 питания содержит верхний вал 250 и нижний вал 252.

- 3 044773

Как показано на фиг. 2-3, каждый из указанных валов может содержать штангу или трубку, которая проходит горизонтальным образом по одной стороне аккумуляторного отсека 136. Система 200 может содержать элементы, предназначенные для взаимодействия с указанными валами и их использования для подъема и удерживания съемного источника 130 питания на месте вплотную к транспортному средству 100.

На фиг. 3 изображен увеличенный вид системы 200 установки и демонтажа. В соответствии с фиг. 3 система 200 содержит узел 220 подъемной стойки и набор удерживающих элементов 222. В целях иллюстрации части узла 220 подъемной стойки показаны на фиг. 2, 3 с затенением, чтобы отличить узел подъемной стойки от удерживающих элементов. Узел 220 содержит пару стоечных элементов, в частности, первый стоечный элемент 232 и второй стоечный элемент 234. Каждый стоечный элемент составлен из двух подъемных частей. Первый стоечный элемент 232 содержит первую верхнюю подъемную часть 240 и первую нижнюю подъемную часть 242. Второй стоечный элемент содержит вторую верхнюю подъемную часть 244 и вторую нижнюю подъемную часть 246.

Стоечные элементы расположены с обеспечением четырех точек контакта со съемным источником питания. Стоечные элементы могут быть разнесены в горизонтальном направлении (например, вдоль поперечной оси 152 транспортного средства 100, показанной на фиг. 1). Кроме того, подъемные части каждого стоечного элемента могут быть установлены на разной вертикальной высоте (например, относительно вертикальной оси 154 транспортного средства 100, показанной на фиг. 1). При таком расположении первая верхняя подъемная часть 240 и вторая верхняя подъемная часть 244 выполнены с возможностью взаимодействия с верхним валом 250 съемного источника 130 питания и его подъема. Аналогичным образом первая нижняя подъемная часть 242 и вторая нижняя подъемная часть 246 выполнены с возможностью взаимодействия с нижним валом 252 съемного источника 130 питания и его подъема.

Каждая подъемная часть имеет такую форму и выполнена таким образом, что она обеспечивает удерживание части вала при подъеме и опускании стоечных элементов. Для этого каждая подъемная часть может иметь форму крюка. В качестве примера, как показано на фиг. 3, первая верхняя подъемная часть 240 имеет криволинейную геометрическую конфигурацию с вогнутой взаимодействующей поверхностью 302. Когда верхняя подъемная часть 240 взаимодействует с валом (например штангой), вал проскальзывает вниз в U-образный проем, образованный вогнутой поверхностью 302. Это обеспечивает предотвращение отсоединения вала от узлом 220 подъемной стойки или его выпадение из указанного узла. Видно, что каждая из остальных подъемных частей имеет аналогичную крюкообразную форму, которая способствует поддерживанию валов при взаимодействии с ними и их подъеме. Кроме того, данная вогнутая форма способствует направлению валов (и съемного источника питания) к шасси 101 транспортного средства, поскольку вогнутые поверхности наклонены вниз по направлению к транспортному средству.

Стоечные элементы узла 220 подъемной стойки могут быть приведены в действие одним или более гидравлическими цилиндрами, которые обеспечивают подъем и опускание стоечных элементов. На видах, показанных на фиг. 2 и 3, гидравлические цилиндры скрыты рамой и/или шасси транспортного средства 100. Однако на схематических видах сбоку, показанных на фиг. 4-7, изображен гидравлический цилиндр 440, который может использоваться для подъема и опускания первого стоечного элемента 232. В некоторых случаях каждый стоечный элемент приводится в действие отдельным гидравлическим цилиндром. Перемещения гидравлических цилиндров могут быть скоординированы таким образом, что первый стоечный элемент 232 и второй стоечный элемент 234 поднимаются и опускаются совместно. В некоторых случаях первый стоечный элемент 232 и второй стоечный элемент 234 могут быть соединены с помощью другого компонента (не показан) с обеспечением возможности приведения в действие обоих стоечных элементов одним гидравлическим цилиндром.

Для удерживания съемного источника питания на месте после его установки на транспортное средство 100 может использоваться набор удерживающих элементов 222. Как видно из фиг. 3, удерживающие элементы 222 могут быть прикреплены (непосредственно или опосредованно) к шасси 101. В типичном варианте выполнения набор удерживающих элементов 222 содержит восемь удерживающих элементов. К ним относятся первый верхний удерживающий элемент 271, второй верхний удерживающий элемент 272, третий верхний удерживающий элемент 273, четвертый верхний удерживающий элемент 274, первый нижний удерживающий элемент 275, второй нижний удерживающий элемент 276, третий нижний удерживающий элемент 277 и четвертый нижний удерживающий элемент 278.

В отличие от подъемных частей, которые поднимаются и опускаются, удерживающие элементы закреплены на месте на транспортном средстве 100. Кроме того, удерживающие элементы расположены с обеспечением содействия фиксации валов съемного источника питания на месте после поднятия стоечных элементов в самое высокое вертикальное положение. В частности, первый верхний удерживающий элемент 271, второй верхний удерживающий элемент 272, третий верхний удерживающий элемент 273 и четвертый верхний удерживающий элемент 274 имеют общее положение по вертикали, находящееся близко к самому высокому по вертикали положению первой верхней подъемной части 240 и второй верхней подъемной части 244. Аналогичным образом первый нижний удерживающий элемент 275, второй нижний удерживающий элемент 276, третий нижний удерживающий элемент 277 и четвертый нижний удерживающий элемент 278 имеют общее положение по вертикали, находящееся близко к самому

- 4 044773 высокому по вертикали положению первой нижней подъемной части 242 и второй нижней подъемной части 246.

Удерживающие элементы 222 могут иметь геометрическую конфигурацию, которая способствует закреплению валов съемного источника питания на месте. Для этого каждый удерживающий элемент может иметь крюкообразную форму. В качестве примера, как показано на фиг. 3, первый верхний удерживающий элемент 271 имеет криволинейную геометрическую конфигурацию с вогнутой взаимодействующей поверхностью 304. Кроме того, вогнутая поверхность 304 ориентирована в направлении вниз. Такая перевернутая ориентация, по сравнению с направленной вверх ориентацией подъемных частей (например первой верхней подъемной части 240), обеспечивает задвигание валов в U-образный проем, образованный вогнутой поверхностью 302.

Вогнутые геометрические конфигурации подъемных частей и удерживающих элементов взаимодействуют с обеспечением полного охватывания удерживающих элементов, когда стоечные элементы подняты в свои самые высокие положения. Данное расположение лучше всего показано на схематическом виде, изображенном на фиг. 7, где съемный источник 130 питания изображен в положении окончательной установки на транспортном средстве 100. Как видно из фиг. 7, первый верхний удерживающий элемент 271 и первая верхняя подъемная часть 240 препятствуют перемещению верхнего вала 250 по существу в любом радиальном (или не осевом) направлении. Аналогичным образом, первый нижний удерживающий элемент 275 и первая нижняя подъемная часть 242 препятствуют перемещению нижнего вала 252 по существу в любом радиальном направлении.

Можно видеть, что каждый из остальных удерживающих элементов имеет аналогичную перевернутую крюкообразную геометрическую конфигурацию, которая содействует закреплению валов на месте, когда съемный источник питания поднят в самое высокое положение. Несмотря на то что в вариантах выполнения использовано в общей сложности восемь удерживающих элементов, в том числе четыре удерживающих элемента, взаимосвязанных с верхним валом, и четыре удерживающих элемента, взаимосвязанных с нижним валом, в других вариантах выполнения может использоваться другое количество удерживающих элементов. Например, в некоторых вариантах выполнения могут использоваться только два верхних удерживающих элемента и два нижних удерживающих элемента.

Как видно из фиг. 2, система 200 может содержать блокирующее устройство 290 для закрепления подъемной стойки на месте и предотвращения непреднамеренного опускания съемного источника питания во время установки. Блокирующее устройство 290 содержит первый гидравлический цилиндр 291 и второй гидравлический цилиндр 292, а также первый блокирующий кронштейн 293 и второй блокирующий кронштейн 294. Каждый гидравлический цилиндр может быть приведен в действие с обеспечением выдвижения фиксирующего штифта. Фиксирующий штифт может быть вставлен через отверстия в удерживающих кронштейнах, а также отверстие в верхней части каждого стоечного элемента, как описано более подробно ниже.

Система 200 может содержать один или более элементов горизонтального выравнивания. В некоторых вариантах выполнения транспортное средство может содержать один или более приемных элементов, выполненный с возможностью взаимодействия с частями аккумуляторного отсека в процессе установки. Как лучше всего видно на фиг. 2, система 200 может содержать первый горизонтальный приемный элемент 280 и второй горизонтальный приемный элемент 282. На фиг. 10 изображен вид сверху указанных приемных элементов. Каждый горизонтальный приемный элемент имеет сужающуюся выемку, с которой может взаимодействовать вертикально ориентированным элементом (например штанга или трубка) аккумуляторного отсека 136. Данные элементы рассмотрены более подробно ниже со ссылкой на фиг. 10.

На фиг. 4-7 изображены схематические виды, иллюстрирующие возможный способ использования системы установки и демонтажа для установки съемного источника питания на транспортном средстве. В частности, на фиг. 4-7 проиллюстрировано, как первый стоечный элемент 232 (или просто стоечный элемент 232) взаимодействует со съемным источником 130 питания, поднимает его и устанавливает на шасси 101 транспортного средства 100. На видах сбоку, показанных на фиг. 4-7, второй стоечный элемент 234 не виден, однако понятно, что указанный элемент 234 работает таким же образом, как и первый стоечный элемент 232. Как схематически показано на фиг. 4-7, подъем и опускание первого стоечного элемента 232 может быть выполнено с помощью гидравлического цилиндра 440.

В соответствии с фиг. 4 для установки съемного источника 130 питания транспортное средство 100 может приблизиться к указанному источнику 130. Съемный источник 130 питания может быть расположен на поверхности 430 земли. Для обеспечения взаимодействия с источником 130 питания первый стоечный элемент 232 и второй стоечный элемент 234 (не показан на чертеже) располагают в самом нижнем положении 400. Когда стоечные элементы находятся в самом нижнем положении, подъемные части каждого стоечного элемента могут проходить под валами аккумуляторного отсека 136. Как видно из фиг. 5, когда транспортное средство 100 расположено непосредственно рядом с источником 130 питания, первая верхняя подъемная часть 240 первого стоечного элемента 232 может быть расположена под верхним валом 250. Кроме того, первая нижняя подъемная часть 242 первого стоечного элемента 232 может быть расположена под нижним валом 252.

- 5 044773

На данном этапе стоечные элементы могут быть подняты, как схематично проиллюстрировано на фиг. 6. В частности, гидравлический цилиндр 440 выдвигается с обеспечением подъема первого стоечного элемента 232. При подъеме первого стоечного элемента 232 первая верхняя подъемная часть 240 и первая нижняя подъемная часть 242 взаимодействуют соответственно с верхним валом 250 и нижним валом 252. После вхождения во взаимодействие первая верхняя подъемная часть 240 и первая нижняя подъемная часть 242 обеспечивают подъем съемного источника 130 питания с земли 430. Хотя на фиг. 6 это не показано, подъемные части второго стоечного элемента 234 также могут одновременно входить во взаимодействие и обеспечивать подъем верхнего и нижнего валов, так что между узлом 220 подъемной стойки (см. фиг. 3) и съемным источником 130 питания имеется четыре точки контакта.

Первый стоечный элемент 232 продолжает подниматься с помощью гидравлического цилиндра 440 до тех пор, пока указанный первый элемент 232 (и второй стоечный элемент 234) не достигнет своего самого высокого положения 702, как показано на фиг. 7. Кроме того, когда первый стоечный элемент 232 достигает указанного самого высокого положения, валы поднимаются с обеспечением их вхождения в вогнутые проемы удерживающих элементов. Например, верхний вал 250 расположен внутри вогнутого проема первого верхнего удерживающего элемента 271. Кроме того, нижний вал 252 расположен внутри вогнутого проема первого нижнего удерживающего элемента 275.

Как видно из фиг. 7, валы закреплены с расположением между подъемными частями (находящимися снизу) и удерживающими элементами (находящимися сверху). Геометрические конфигурации подъемных частей и удерживающих элементов образуют перекрывающиеся дуги, которые препятствуют перемещению валов по существу в любом радиальном направлении (т.е. в любом направлении, перпендикулярном оси трубчатых валов).

Как только стоечные элементы окажутся в своем самом высоком (т.е. установочном) положении, для предотвращения непреднамеренного соскальзывания стоечных элементов вниз может быть использовано блокирующее устройство. Для лучшего понимания на фиг. 11, 12 изображен схематический вид спереди элементов блокирующего устройства и частей каждого стоечного элемента. В частности, когда первый стоечный элемент 232 и второй стоечный элемент 234 не находятся в своих самых верхних положениях, первый фиксирующий штифт 1102 первого гидравлического цилиндра 291 и второй фиксирующий штифт 1104 второго гидравлического цилиндра 292 отодвинуты назад, как показано на фиг. 11. Когда стоечные элементы подняты в самое высокое положение, как показано на фиг. 12, фиксирующие штифты выдвинуты через кронштейны и стоечные элементы. В частности, первый фиксирующий штифт 1102 проходит через противоположные отверстия первого блокирующего кронштейна 293, а также через блокирующее отверстие 1202 (показано пунктиром) первого стоечного элемента 232. Кроме того, второй фиксирующий штифт 1104 проходит через противоположные отверстия второго блокирующего кронштейна 294, а также через блокирующее отверстие 1204 (показано пунктиром) второго стоечного элемента 234. Посредством фиксирующих штифтов, вставленных в блокирующие отверстия каждого стоечного элемента, предотвращено опускание узла подъемной стойки.

Следует понимать, что для демонтажа съемного источника питания может быть использован процесс, аналогичный процессу, проиллюстрированному на фиг. 4-7. В частности, блокирующее устройство может быть отсоединено (т.е. фиксирующие штифты отведены назад). Затем узел подъемной стойки может быть опущен, что приводит к отсоединению валов от удерживающих элементов. При дальнейшем опускании узла подъемной стойки съемный источник питания контактирует с землей, и подъемные части могут отсоединяться от валов по мере их перемещения вниз. Наконец, транспортное средство может быть отведено от съемного источника питания, при этом подъемные части расположены достаточно низко, чтобы не взаимодействовать с валами.

Как видно из фиг. 5-7, каждый стоечный элемент перемещается по существу вдоль прямолинейного направления. В данном случае прямолинейное направление представляет собой вертикальное направление, проходящее параллельно вертикальной оси 154 транспортного средства 100. Благодаря ограничению перемещения съемного источника питания по существу прямолинейной (например вертикальной) траекторией система установки и демонтажа согласно вариантам выполнения может способствовать снижению вероятности поворота или наклона съемного источника питания в процессе подъема. Кроме того, поскольку съемный источник питания перемещается только в вертикальном направлении, удерживающие элементы могут быть зафиксированы в своих положениях и не встают на место после того, как валы были подняты в самое высокое положение. Это позволяет встраивать удерживающие элементы в шасси или другие несущие конструкции транспортного средства без использования крепежных элементов, которые могут выйти из строя под действием высоких нагрузок.

В условиях горных работ поверхность земли может быть неровной. Это означает, что при попытке установить или демонтировать узел аккумуляторной батареи с помощью транспортного средства участок земли, с которого поднимают (или на который опускают) батарею, может оказаться немного выше или ниже относительно участка земли, на котором расположены колеса транспортного средства. Некоторые варианты выполнения транспортного средства могут содержать средства, обеспечивающие возможность установки или демонтажа батарей на неровной поверхности.

Система установки и демонтажа, описанная выше и изображенная на фиг. 1-7, обеспечивает воз

- 6 044773 можность установки съемного источника питания, даже если указанный источник не расположен на идеально ровной поверхности на том же уровне, что и колеса транспортного средства. Например, как видно из фиг. 8, узел 220 подъемной стойки, находящийся в своем самом нижнем положении, может взаимодействовать со съемным источником 802 питания, который расположен на расстоянии 810 ниже уровня 800 земли. В некоторых вариантах выполнения расстояние 810 может составлять приблизительно 3,5 дюйма (8,89 см). Кроме того, как видно из фиг. 8, узел 220 подъемной стойки, находящийся в своем самом высоком положении, может взаимодействовать со съемным источником 804 питания, который расположен на расстоянии 812 над уровнем 800 земли. В некоторых вариантах выполнения расстояние 812 может составлять приблизительно 8,5 дюймов (21,59 см). Данные допустимые пределы вертикального смещения съемного источника питания обеспечивают возможность выполнения с помощью транспортного средства 100 установки съемных источников питания на неровных поверхностях, которые часто встречаются в подземных горных туннелях.

Как видно из фиг. 9, система установки и демонтажа также обеспечивает возможность установки съемного источника питания, даже если указанный источник не выровнен относительно земли или другой горизонтальной поверхности. Например, когда узел 220 подъемной стойки находится в промежуточном положении, подъемные части могут взаимодействовать с валами съемного источника 902 питания, который наклонен вниз относительно ровной поверхности 920 на угол 930 смещения. В частности, верхний вал 250 взаимодействует с верхней подъемной частью 240, в то время как нижний вал 252 взаимодействует с нижней подъемной частью 242. В некоторых вариантах выполнения угол 930 может составлять приблизительно 6°. Кроме того, как видно из фиг. 9, подъемные части могут взаимодействовать с валами съемного источника 902 питания, который наклонен вверх относительно ровной поверхности 922 на угол 932 смещения. В некоторых вариантах выполнения угол 932 может составлять приблизительно 6°. Данные допустимые пределы угловой ориентации съемного источника питания обеспечивают возможность выполнения с помощью транспортного средства 100 установки съемных источников питания на наклонных поверхностях грунта, которые могут встречаться в горных туннелях.

Как описано выше, транспортное средство 100 может содержать средства, облегчающие горизонтальное выравнивание съемного источника питания. На фиг. 10 изображен схематический вид сверху части транспортного средства 100, содержащего первый горизонтальный приемный элемент 280 и второй горизонтальный приемный элемент 282. Данные приемные элементы облегчают горизонтальное выравнивание путем захвата вертикально расположенных элементов (таких как штанги или опоры) съемного источника питания и направления указанных элементов к центральной области, когда транспортное средство входит в контакт со съемным источником питания. В данном типичном варианте выполнения съемный источник 130 питания может быть смещен на расстояние 1002 в горизонтальном направлении, при этом первый вертикальный вал 1010 по-прежнему взаимодействует с первым горизонтальным приемным элементом 280, а второй вертикальный вал 1012 взаимодействует со вторым горизонтальным приемным элементом 282. В некоторых вариантах выполнения расстояние 1002 может составлять приблизительно 2,5 дюйма (6,35 см). Данное расположение обеспечивает определенный допуск на горизонтальное выравнивание между транспортным средством 100 и съемным источником 130 питания при приближении к нему транспортного средства.

Несмотря на то что в данном изобретении описан, главным образом, расположенный на борту, съемный аккумулятор, следует понимать, что в рамках данного принципа возможно использование других источников энергии. А именно заменяемым энергетическим устройством может быть аккумулятор, батарея другого типа, генератор, топливный двигатель или переходное устройство для любой существующей энергетической инфраструктуры. Также следует понимать, что система может использоваться с любой комбинацией устройств, таких как аккумуляторы, переходные устройства и т.п. Кроме того, следует понимать, что источник энергии совместим и связан с приводной системой и контроллером привода. Источник энергии, будь то аккумулятор или токосъемное устройство либо источник другого типа, будет совместим с указанной приводной системой и контроллером. Как описано в данном документе, OCS (система контактной сети) или рельс могут предусматривать возможности беспроводной работы, такие как подача питания на уровне земли или бортовые системы хранения энергии. Хотя производство электроэнергии на борту представляет собой третий вариант, который считается менее испытанным, это может измениться с использованием технологии водородных топливных элементов. Любая комбинация энергетических систем также рассматривается в рамках объема данного изобретения. Подача питания на уровне земли может быть контактной или бесконтактной. При контактной подаче питания на уровне земли по существу используется встроенный третий контактный рельс, который обычно применяется в системах метрополитена и который использовался в некоторых более ранних системах трамвайных линий. Значительно улучшенные версии данной технологии могут обеспечивать преимущества в сложных условиях, когда существуют большие нагрузки из-за необходимости подогрева или охлаждения либо необходимости преодоления крутых склонов, что может быстро истощить запасы энергетической системы.

Другим типом уже существующей инфраструктуры является бесконтактная подача питания на уровне земли с использованием индукционных катушек для энергоснабжения транспортного средства. Как правило, данная передача энергии происходит только тогда, когда транспортное средство находится

-

Claims (17)

1. непосредственно над катушками, и диапазон работы такой системы может быть расширен путем ее объединения с запасом энергии на борту, так что катушки не обязательно должны быть расположены по всей длине системы. Бортовой запас энергии является альтернативой или дополнением к подаче питания на уровне земли. К механизмам накопления энергии относятся аккумуляторы, конденсаторы, маховиковые накопители и в некоторых случаях использование кинетической энергии, полученной в результате торможения, для повышения эффективности системы. Система, которая работает без проводов на ограниченном отрезке, часто может заряжать бортовой источник питания при работе на проводном отрезке. Для более длительных периодов работы беспроводным образом может потребоваться подъезд к станции подзарядки, что может приводить к достаточно большому времени пребывания на остановке. Например, в некоторых системах трамвайных линий запрограммированного времени подключения к станции достаточно для подзарядки установленных на крыше суперконденсаторов, заряжающихся за короткий промежуток времени, который является стандартным для рабочего цикла системы.

   В целом применяемое в данном документе выражение электрическое транспортное средство относится к транспортному средству, для приведения в движение которого используется электрическая энергия, по меньшей мере в одном рабочем режиме. Таким образом, к электрическим транспортным средствам относятся полностью электрические транспортные средства (например транспортное средство с тяговым электродвигателем и только бортовым накопителем электрической энергии или механизмом для приема электрической энергии от внешнего источника, такого как подвесная контактная сеть или токоведущий рельс), гибридные электрические транспортные средства (например транспортное средство с тяговым двигателем, устройством накопления энергии, гидравлической двигательной установкой, а также топливным двигателем, топливным элементом или подобным элементом для подзарядки устройства накопления энергии и/или непосредственной выработки энергии для работы тягового двигателя), двухрежимные транспортные средства (например транспортное средство, предусматривающее режим работы только от двигателя и режим работы только от электричества, или транспортное средство, предусматривающее первый режим работы, в котором электричество для создания тяги вырабатывается двигателем, и второй режим работы, в котором электричество для создания тяги вырабатывается другим источником), дизель-электрические и другие моторно-электрические транспортные средства (например транспортное средство с двигателем, вырабатывающим электрическую энергию для работы тягового двигателя), а также их комбинации и варианты. Электрические транспортные средства могут содержать один или более тяговых двигателей, при этом выражение тяговый двигатель относится к двигателю, размер и мощность которого достаточны для перемещения транспортного средства, имеющего достаточный размер для выполнения заданной операции.

   Кроме того, оборудование для сопряжения с транспортным средством, размещенное на придорожных пунктах, может содержать штепсельные модули, например, транспортное средство подключается к разъему придорожного пункта для получения от него электрической энергии, постоянно действующее силовое устройство сопряжения, с помощью которого транспортное средство может получать внешнюю энергию во время движения, такое как вышеуказанная подвесная контактная сеть или третий контактный рельс, и т.п.

   Несмотря на то что выше приведено описание различных вариантов выполнения изобретения, данное описание следует считать иллюстративным, а не ограничивающим, при этом специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что возможно наличие гораздо большего количества вариантов выполнения и реализации, находящихся в рамках объема изобретения. Соответственно, изобретение не должно считаться ограниченным, кроме как в свете пунктов прилагаемой формулы изобретения и их эквивалентов. Кроме того, в рамках объема прилагаемой формулы изобретения могут быть выполнены различные модификации и изменения.

   ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Транспортное средство, содержащее систему установки и демонтажа для подъема и опускания съемного источника питания, содержащего горизонтальную штангу, причем указанная система прикреплена к шасси транспортного средства и содержит ст оечный элемент, выполненный с обеспечением перемещения вдоль прямолинейного направления между самым низким положением и самым высоким положением и содержащий подъемную часть, выполненную с возможностью взаимодействия с горизонтальной штангой съемного источника питания;

   ис полнительное устройство, предназначенное для перемещения стоечного элемента вдоль прямолинейного направления между самым низким положением и самым высоким положением;

   удерживающий элемент, выполненный с обеспечением взаимодействия с горизонтальной штангой съемного источника питания при нахождении стоечного элемента в самом высоком положении.
2. 2. Транспортное средство по п.1, в котором стоечный элемент выполнен с обеспечением перемещения относительно удерживающего элемента.
3. 3. Транспортное средство по п.1, в котором подъемная часть имеет вогнутую взаимодействующую поверхность и удерживающий элемент имеет вогнутую взаимодействующую поверхность, причем во-

   - 8 044773 гнутая взаимодействующая поверхность подъемной части ориентирована в направлении вверх по вертикали, а вогнутая взаимодействующая поверхность удерживающего элемента ориентирована в направлении вниз по вертикали.
4. 4. Транспортное средство по п.3, в котором при нахождении стоечного элемента в самом высоком положении вогнутая взаимодействующая поверхность подъемной части окружает часть горизонтальной штанги, а вогнутая взаимодействующая поверхность удерживающего элемента окружает другую часть горизонтальной штанги.
5. 5. Транспортное средство по п.1, в котором горизонтальная штанга съемного источника питания имеет центральную ось, при этом при нахождении стоечного элемента в самом высоком положении подъемная часть и удерживающий элемент препятствуют перемещению горизонтальной штанги по существу в радиальном направлении, перпендикулярном указанной центральной оси.
6. 6. Транспортное средство по п.1, в котором горизонтальная штанга съемного источника питания представляет собой первую горизонтальную штангу и съемный источник питания содержит вторую горизонтальную штангу, расположенную ниже первой штанги, при этом подъемная часть представляет собой первую подъемную часть и стоечный элемент содержит вторую подъемную часть, расположенную ниже первой подъемной части и выполненную с обеспечением взаимодействия со второй горизонтальной штангой съемного источника питания.
7. 7. Транспортное средство по п.6, в котором указанный удерживающий элемент представляет собой первый удерживающий элемент, при этом система установки и демонтажа содержит второй удерживающий элемент, расположенный ниже первого удерживающего элемента и выполненный с обеспечением взаимодействия со второй горизонтальной штангой съемного источника питания при нахождении стоечного элемента в самом высоком положении.
8. 8. Транспортное средство по п.1, в котором указанный стоечный элемент представляет собой первый стоечный элемент, а указанная подъемная часть представляет собой первую подъемную часть, при этом система установки и демонтажа содержит второй стоечный элемент, выполненный с обеспечением перемещения вдоль прямолинейного направления между самым низким положением и самым высоким положением и содержащий вторую подъемную часть, выполненную с возможностью взаимодействия с горизонтальной штангой съемного источника питания.
9. 9. Транспортное средство по п.8, в котором указанный удерживающий элемент представляет собой первый удерживающий элемент, при этом система установки и демонтажа содержит второй удерживающий элемент, выполненный с обеспечением взаимодействия с горизонтальной штангой съемного источника питания при нахождении второго стоечного элемента в самом высоком положении.
10. 10. Транспортное средство по п.9, в котором горизонтальная штанга съемного источника питания представляет собой первую горизонтальную штангу и съемный источник питания содержит вторую горизонтальную штангу, расположенную ниже первой штанги, при этом первый стоечный элемент содержит третью подъемную часть, расположенную ниже первой подъемной части и выполненную с обеспечением взаимодействия со второй горизонтальной штангой съемного источника питания.
11. 11. Транспортное средство по п.10, в котором система установки и демонтажа содержит третий удерживающий элемент, расположенный ниже первого удерживающего элемента и выполненный с обеспечением взаимодействия со второй горизонтальной штангой съемного источника питания при нахождении первого стоечного элемента в самом высоком положении.
12. 12. Транспортное средство по п.11, в котором второй стоечный элемент содержит четвертую подъемную часть, расположенную ниже второй подъемной части и выполненную с обеспечением взаимодействия со второй горизонтальной штангой съемного источника питания.
13. 13. Транспортное средство по п.12, в котором система установки и демонтажа содержит четвертый удерживающий элемент, расположенный ниже второго удерживающего элемента и выполненный с обеспечением взаимодействия со второй горизонтальной штангой съемного источника питания при нахождении второго стоечного элемента в самом высоком положении.
14. 14. Транспортное средство по п.8, в котором исполнительное устройство предназначено также для перемещения второго стоечного элемента вдоль прямолинейного направления между самым низким положением и самым высоким положением.
15. 15. Транспортное средство по п.8, в котором указанное исполнительное устройство представляет собой первое исполнительное устройство, при этом систем установки и демонтажа содержит второе исполнительное устройство, предназначенное для перемещения второго стоечного элемента вдоль прямолинейного направления между самым низким положением и самым высоким положением.
16. 16. Транспортное средство по п.1, в котором система установки и демонтажа содержит фиксирующий штифт с гидравлическим приводом, при этом стоечный элемент имеет отверстие для размещения фиксирующего штифта при нахождении стоечного элемента в самом верхнем положении.
17. 17. Транспортное средство по п.8, в котором система установки и демонтажа содержит первый фиксирующий штифт с гидравлическим приводом и второй фиксирующий штифт с гидравлическим приводом, при этом первый стоечный элемент имеет первое отверстие для размещения первого фиксирующего штифта при нахождении первого стоечного элемента в самом верхнем положении, а второй стоечный

    -