УСТРОЙСТВО ПОВОРОТНОГО ШКВОРНЯ
KINGPIN DEVICE

Настоящее изобретение относится к устройству поворотного шкворня, содержащему силовое (энергетическое) соединение, в частности, штепсельный элемент.
Устройства поворотного шкворня уже известны из предшествующего уровня техники. Указанные устройства находят применение в передаче тягового усилия от прицепа к плите седельно-сцепного устройства («пятому колесу»). Эта плита седельно-сцепного устройства установлена на транспортном средстве, буксирующим прицеп. Однако в системах, известных из предшествующего уровня техники, существует проблема, которая заключается в том, что вследствие вращательного движения буксирующего транспортного средства и прицепа по отношению друг к другу оказывается затруднительной передача электрической или другой энергии от буксирующего транспортного средства к прицепу.
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство поворотного шкворня, которое обеспечивает безопасную передачу энергии.
Эту задачу решает устройство поворотного шкворня по пункту 1 формулы настоящего изобретения. Предпочтительные варианты осуществления, признаки и/или преимущества представлены в зависимых пунктах формулы настоящего изобретения, в описании, а также на чертежах.
Настоящее изобретение относится к устройству поворотного шкворня для установки на прицеп, в частности, промышленный прицеп транспортного средства, содержащему поворотный шкворень, ротор и статор, причем поворотный шкворень проходит в направлении выступа, причем статор выполнен, в частности, фиксированным образом без возможности вращения по отношению к поворотному шкворню, причем ротор содержит энергетическое соединение, в частности, штепсельный соединитель, причем штепсельный соединитель преимущественно выполнен с возможностью присоединения или присоединен к имеющему соответствующее ответное штепсельное гнездо буксирующему транспортному средству, причем статор содержит по меньшей мере одно соединение, причем соединение присоединено к распределительной сети прицепа по меньшей мере в установленном состоянии, причем соединение присоединено к штепсельному соединителю энергопроводным, в частности, электропроводным образом через передающее энергию устройство, и при этом ротор выполнен с возможностью свободного вращения по отношению к статору вокруг оси вращения. Устройство поворотного шкворня согласно настоящему изобретению предназначено для установки на прицеп, в частности, промышленный прицеп транспортного средства. Устройство поворотного шкворня, согласно настоящему изобретению, содержит поворотный шкворень, который выполнен с возможностью присоединения или установки в седельно-сцепное устройство буксирующего транспортного средства, таким образом, что буксирующие усилия могут быть переданы от буксирующего транспортного средства через поворотный шкворень к прицепу или промышленному прицепу транспортного средства. Поворотный шкворень проходит в направлении выступа и предпочтительно выполнен таким образом, что он является по меньшей мере частично симметричным при вращении вокруг этого направления выступа. Промышленный прицеп транспортного средства в смысле настоящего изобретения представляет собой, в частности, прицеп, который имеет допустимую полную массу, составляющую по меньшей мере 5,01 тонн, предпочтительно по меньшей мере 7,51 тонн, предпочтительнее по меньшей мере 15,01 тонн и особенно предпочтительно по меньшей мере 30 тонн. Устройство поворотного шкворня, согласно настоящему изобретению, содержит ротор и статор, причем ротор предпочтительно установлен косвенно и/или непосредственно на статоре в целях получения устройства поворотного шкворня, которое является максимально компактным, насколько это возможно. Статор устройства поворотного шкворня предпочтительно расположен по отношению к поворотному шкворню таким образом, что статор не может вращаться по отношению к поворотному шкворню. Другими словами, это может означать, что статор может иметь как максимум опору при поступательном движении по отношению к поворотному шкворню. Однако статор преимущественно также имеет опору таким образом, что статор не может осуществлять какое-либо поступательное движение по отношению к поворотному шкворню. Статор устройства поворотного шкворня присоединен энергопроводным образом, в частности, электропроводным образом, к энергетической сети, в частности, к распределительной сети прицепа по меньшей мере через одно соединение. Другими словами, это может означать, что соединение статора служит для осуществления потока энергии от статора к прицепу или к его распределительной сети. Предпочтительно статор может быть жестко прикреплен без возможности вращения к прицепу косвенно или непосредственно. Однако, в качестве альтернативы, предпочтительно статор может быть прикреплен к прицепу с возможностью вращения. Например, соединение может быть образовано электрической линией, проходящей от статора и присоединенной к распределительной сети прицепа. В качестве альтернативы или в качестве дополнения, предпочтительно соединение может быть образовано посредством пневматического соединения. Статор может иметь не только одно соединение, но множество соединений. С другой стороны, ротор устройства поворотного шкворня может быть установлен с возможностью вращения по отношению к статору, в частности, косвенно и/или непосредственно с возможностью вращения на статоре. Однако, в частности, ротор и статор могут быть установлены по отношению друг к другу таким образом, что они не могут осуществлять какое-либо поступательное движение по отношению друг к другу. В качестве альтернативы или в качестве дополнения, предпочтительно статор и ротор установлены на одно и то же транспортное средство, в частности, буксирующее транспортное средство или прицеп. Другими словами, статор и ротор установлены таким образом, что они рассеивают свои несущие усилия, в частности, на одном и том же транспортном средстве. Ротор может быть жестко расположен без возможности вращения по отношению к поворотному шкворню или установлен с возможностью вращения, в частности, вокруг направление выступа поворотного шкворня, по отношению к поворотному шкворню. Таким образом, может быть обеспечена установка ротора с возможностью наибольшей механической нагрузки. Ротор принципиально установлен с возможностью вращения по отношению к статору, и статор принципиально выполнен с возможностью осуществления энергетического присоединения к сети прицепа, и при этом ротор принципиально выполнен с возможностью осуществления энергетического присоединения к сети буксирующего транспортного средства. Ротор содержит энергетическое соединение для этой цели. Однако ротор может содержать не только одно энергетическое соединение, но преимущественно множество энергетических соединений. Это энергетическое соединение может представлять собой, например, кабель, который проведен в ротор или на него. Однако особенно предпочтительное энергетическое соединение по меньшей мере частично образовано штепсельным соединителем, который может быть прикреплен, например, к опорному кронштейну ротора. В частности, соединитель выполнен с возможностью присоединения или присоединен к имеющему ответную форму штепсельного элемента на буксирующем транспортном средстве. Другими словами, соединитель выполнен с возможностью, в частности, осуществления или обеспечения энергопроводного соединения с буксирующим транспортным средством. Имеющее ответную форму штепсельное гнездо буксирующего транспортного средства может быть расположено стационарно на буксирующем транспортном средстве, и/или оно может быть образовано, например, штепсельным гнездом на одном конце, например, гибкой энергетической и/или пневматической линии. Принципиально энергетическое соединение, в частности, штепсельное гнездо, может быть предназначено или выполнено с возможностью присоединения непосредственно и/или косвенно к распределительной сети буксирующего транспортного средства, таким образом, чтобы энергия могла перетекать или передаваться от буксирующего транспортного средства к энергетическому соединению ротора. Энергетическое соединение, в частности, штепсельный соединитель ротора присоединяется к соединению статора энергопроводным образом, в частности, по меньшей мере электропроводным образом, через передающее энергию устройство. Благодаря этому определенная передача энергии может происходить в состоянии вставленного штепселя от буксирующего транспортного средства к прицепу и, наоборот, через устройство поворотного шкворня. Ротор устройства поворотного шкворня установлен таким образом, что он выполнен с возможностью свободного вращения по отношению к статору вокруг оси вращения. Возможность свободного вращения означает, в частности, что ротор может поворачиваться по отношению к статору по меньшей мере на 180°, предпочтительно по меньшей мере на 360° и особенно предпочтительно может осуществлять полностью свободное вращение. Возможность осуществления полностью свободного вращения следует понимать таким образом, что теоретически ротор может поворачиваться по отношению к статору вокруг оси вращения, осуществляя бесконечное число оборотов. Благодаря возможности вращения ротора по отношению к статору, устройство поворотного шкворня, согласно настоящему изобретению, обеспечивает безопасную передачу энергии даже в процессе вращательного движения между прицепом и буксирующим транспортным средством, что может происходить в том случае, например, когда осуществляется движение на повороте, или когда осуществляется сцепление или расцепление.
Предпочтительно ось вращения является коаксиальной с направлением выступа поворотного шкворня. Таким образом, обеспечивается особенно компактное устройство поворотного шкворня. Особенно предпочтительно ось вращения является не только коаксиальной, но также ориентированной в направлении выступа поворотного шкворня, благодаря чему может быть достигнуто особенно хорошая возможность вращательного движения, потому что, в частности, когда осуществляется движение на повороте, прицеп поворачивается по отношению к буксирующему транспортному средству вокруг выступа поворотного шкворня, таким образом, что не должна быть осуществлена никакая компенсация длины в целях обеспечения энергопроводного соединения между буксирующим транспортным средством и прицепом. Таким образом, система или конструкция устройства поворотного шкворня такого типа является не только компактной, но также особенно экономичной.
Преимущественно ротор установлен, в частности, по отношению к статору без возможности перемещения в направлении оси вращения и/или перпендикулярно по отношению к направлению оси вращения, в частности, на статоре. Такое отсутствие возможности перемещения ротора обеспечивает, в частности, простую конструкцию с возможностью несения высокой механической нагрузки. В качестве альтернативы, предпочтительно ротор также может быть установлен с возможностью перемещения в определенной степени, в частности, в пределах ±3 см, в направлении оси вращения и/или перпендикулярно по отношению к направлению оси вращения, в частности, по отношению к статору. Таким образом, может быть обеспечена определенная степень компенсации. Это оказывается особенно преимущественным, когда штепсельное гнездо буксирующего транспортного средства установлено фиксированным способом, и, таким образом, некоторое компенсирующее движение должно быть обеспечено устройством поворотного шкворня. Например, ротор может быть, как правило, установлен на простых подшипниках. В результате этого получается, в частности, занимающая малое пространство конструкция. В качестве альтернативы, предпочтительно ротор также может быть установлен на антифрикционных подшипниках, которые, в частности, уменьшают возникающее трение.
Целесообразно энергетическое соединение, в частности, штепсельный соединитель, содержит множество электрических контактов, причем соединение содержит множество электрических соединителей, причем один контакт в каждом случае электропроводным образом присоединен к электрическому соединителю. Посредством такого точного расположения ровно одного электрического контакта для энергетического соединения, в частности, штепсельного соединителя, с электрическим соединителем соединения может быть достигнуто, что, в частности, неисправности и/или дефекты в передающем энергию устройстве могут быть легко обнаружены или определены. Кроме того, конструкция такого типа также может обеспечивать, что, в частности, определенные компоненты не могут быть повреждены в результате неисправности или повреждения детали передающего энергию устройства вследствие чрезмерной силы электрического тока.
Предпочтительно ротор или статор содержит по меньшей мере один токоприемник, в частности, щеточный токоприемник, причем статор или ротор содержит по меньшей мере одно контактное кольцо, причем токоприемник образует электропроводный контакт со контактным кольцом косвенно и/или непосредственно причем контактное кольцо выполнено с возможностью свободного вращения по отношению к токоприемнику. Другими словами, это может означать, что ротор содержит токоприемник, который электропроводным образом образует контакт с контактным кольцом, расположенным в статоре, косвенно и/или непосредственно таким образом, что проводящее соединение между ротором и статором достигается через этот скользящий (подвижный) контакт. Однако, в качестве альтернативы, токоприемник также может быть расположен в статоре, и контактное кольцо может составлять часть ротора. Посредством контактного кольца и посредством токоприемника достигается особенно высокая гибкость ротора по отношению к статору. В частности, это предоставляет статору возможность полностью свободного вращения вокруг оси вращения по отношению к ротору.
Согласно предпочтительному варианту осуществления каждое контактное кольцо образует электропроводный косвенный и/или непосредственный контакт по меньшей мере с двумя токоприемниками, которые преимущественно расположен диаметрально противоположным образом по отношению друг к другу. Посредством обеспечения по меньшей мере двух токоприемников, каждый из которых осуществляет косвенный и/или непосредственный электрический контакт с контактным кольцом, может быть достигнуто обеспечение по меньшей мере определенной избыточности системы. Кроме того, это присутствие двойного контакта или обеспечение по меньшей мере двух токоприемников на контактном кольце также имеет преимущество того, что полное электрическое сопротивление уменьшается посредством обеспечения двух контактных токоприемников. Непосредственный результат этого заключается в том, что может быть безопасно проведен ток более высокой силы. Посредством расположения токоприемников диаметрально противоположным образом по отношению друг к другу может быть обеспечено, что полное возникающее в результате усилие через контакты является взаимно компенсированным или по меньшей мере сокращается, таким образом, что должно быть компенсировано нулевое или лишь небольшое усилие. Преимущественно токоприемники и/или контактные кольца в каждом случае установлены с пружинным амортизатором, чтобы существовала возможность компенсации любого дисбаланса контактных колец, который может возникать в процессе эксплуатации.
Преимущественно один или несколько токоприемников осуществляют контакт с контактным кольцом наружно в радиальном направлении косвенно и/или непосредственно электропроводным образом. Посредством такого расположения токоприемников на обращенной наружно в радиальном направлении поверхности контактного кольца может быть изготовлена особенно простая конструкция, которая также является особенно экономичной. Кроме того, посредством расположения такого типа также может быть обеспечено, в частности, чтобы контактное кольцо могло оставаться небольшим. В качестве альтернативы, предпочтительно токоприемник или токоприемники также могут быть расположены радиально в пределах контактного кольца. В результате такого расположение токоприемников в пределах контактного кольца возникает конструкция, которая, в частности, оказывается в большей степени защищенной от внешних воздействий.
Целесообразно один или несколько токоприемников находится в контакте с контактным кольцом на поверхности контактного кольца, нормаль к которой является параллельной по отношению к оси вращения. Другими словами, это может означать, что поверхность контактного кольца находится в плоскости, нормаль к которой является параллельной по отношению к оси вращения. Таким образом, может быть достигнуто особенно компактное расположение в направлении оси вращения.
Преимущественно центр контактного кольца, в частности, всех контактных колец, находится на оси вращения. Посредством расположения центра контактного кольца на оси вращения может быть осуществлена особенно простая установка всего устройства ротора и/или устройства статора. Центр контактного кольца представляет собой, в частности, центр тяжести контактного кольца и/или точку, относительно которой конструкция контактного кольца имеет вращательную симметрию.
Преимущественно устройство поворотного шкворня содержит множество контактных колец, причем контактные кольца являются коаксиальными друг с другом. Посредством обеспечения множества контактных колец множество различных электрических токов и/или напряжений можно передавать между статором и ротором энергопроводным образом. Посредством расположения указанных различных контактных колец коаксиально друг с другом может быть обеспечено или достигнуто, что все из указанных контактных колец образованы вокруг одной и той же оси, таким образом, что в результате этого получается особенно экономичная и простая конструкция ротора.
Согласно предпочтительному варианту осуществления центры контактных колец находятся на оси вращения, и при этом контактные кольца расположены аксиально и/или радиально по отношению к оси вращения. Посредством расположения центров контактных колец на оси вращения может быть обеспечено, что никакое средство компенсации продольного сдвига не требуется устанавливать для обеспечения контакта токоприемников с соответствующим контактным кольцом, и в результате этого получается особенно экономичное устройство поворотного шкворня. Аксиальное расположение контактных колец по отношению к оси вращения следует понимать таким образом, что указанные кольца расположены друг над другом в направлении вращения. Таким образом, например, может быть обеспечено, что все контактные кольца могут иметь одинаковые размеры, и в результате этого могут быть сокращены расходы на изготовление и обслуживание или ремонт устройства поворотного шкворня. Если контактные кольца расположены таким образом, что они занимают радиальные положения по отношению к оси вращения, может быть получено особенно компактное устройство поворотного шкворня вдоль оси вращения. Это оказывается особенно преимущественным, потому что только лишь небольшой объем установочного пространства является доступным в области поворотного шкворня на полуприцепах.
Преимущественно ротор содержит окружающий корпус, причем целесообразно статор также содержит корпус. Посредством расположения корпуса вокруг ротора или посредством обеспечения окружающего ротор корпуса может быть предотвращено зацепление с ротором, и, таким образом, что в результате этого снижается риск повреждения. Оказывается, особенно предпочтительным, если статор также содержит корпус, в частности, многокамерный корпус. Преимущественно корпус ротора и корпус статора расположены по отношению друг к другу таким образом, что зазор, находящийся между корпусами, допускает свободное вращение и, в частности, в то же время предотвращает зацепление с вращающимися или энергопроводными частями. Это может быть осуществлено, например, посредством зазора между корпусом ротора и корпусом статора или между деталями корпуса, причем максимальный зазор составляет 1 мм, предпочтительно 0,5 мм и особенно предпочтительно 0,1 мм. В качестве альтернативы или в качестве дополнения, предпочтительно уплотнение также может присутствовать в данном зазоре, например, чтобы предотвращать поступление влаги и/или загрязнение. Такое уплотнение может, в частности, представлять собой уплотнение вала и/или уплотнительное кольцо. Однако особенно предпочтительно уплотнение представляет собой лабиринтное уплотнение, потому что оно отличается особенно низким износом.
Целесообразно статор содержит по меньшей мере одну пневматическую линию, причем свободно выступающий конец пневматической линии расположен концентрически по отношению к оси вращения. Посредством присутствия пневматической линии в статоре может быть обеспечено, что устройство поворотного шкворня в принципе также оказывается пригодным для пневматического присоединения к системе буксирующего транспортного средства. Посредством расположения свободно выступающего конца пневматической линии концентрическим образом и/или в ориентации с осью вращения может быть достигнуто, что пневматическая линия на стороне буксирующего транспортного средства и пневматическая линия на статорной стороне могут вращаться по отношению друг к другу, и при этом сжатый воздух может все же безопасно передаваться между указанными двумя линиями. В целях предотвращения утечки сжатого воздуха зазор между такой пневматической линией на статорной стороне и пневматической линией на стороне буксирующего транспортного средства должен иметь минимальную величину, насколько это возможно, и/или требуется ориентация уплотнительного элемента.
Согласно преимущественному варианту осуществления статор содержит множество пневматических линий, причем свободно выступающие концы пневматических линий являются концентрическими по отношению друг к другу, и при этом свободно выступающие концы расположен, в частности, концентрически по отношению к оси вращения. Посредством присутствия множества пневматических линий оказывается возможным, в частности, обеспечение не только одного потока сжатого воздуха между буксирующим транспортным средством и прицепом. Это делает возможным, например, установку тормозной системы с применением сжатого воздуха на прицеп посредством системы сжатого воздуха буксирующего транспортного средства через устройство поворотного шкворня и/или обеспечение множества потребителей сжатым воздухом.
Предпочтительно штепсельный соединитель содержит по меньшей мере семь электрических контактов. Посредством обеспечения по меньшей мере семи электрических контактов установка и/или усложненная система, такая как, в частности, антиблокировочная тормозная система (ABS) может получать энергию от буксирующего транспортное средство через устройство поворотного шкворня. Таким образом, особенно универсальное устройство поворотного шкворня получается в результате того, что присутствуют по меньшей мере семь электрических контактов.
Преимущественно штепсельный соединитель содержит направляющий стержень. Посредством присутствия направляющего стержня в штепсельном соединителе может быть упрощена вставка штепсельного элемента на стороне буксирующего транспортного средства, таким образом, что, в частности, использование устройства поворотного шкворня может происходить в автоматической соединительной системе.
Другой аспект настоящего изобретения может относиться к промышленному транспортному средству, в частности, к промышленному прицепу транспортного средства, в котором содержится устройство поворотного шкворня согласно настоящему изобретению.
Дополнительные преимущества и признаки настоящего изобретения становятся очевидными из следующего описания со ссылкой на фигуры. Представленные на фигурах индивидуальные признаки вариантов осуществления также могут быть использованы и в других вариантах осуществления, если это не исключено определенным образом. В качестве иллюстраций:
на фиг. 1 представлено перспективное изображение части устройства поворотного шкворня;
на фиг. 2 и 3 представлены дополнительные перспективные изображения устройства поворотного шкворня.
На фиг. 1 представлено устройство 1 поворотного шкворня, содержащее ротор 20 и статор 30. Ротор 20 содержит штепсельный соединитель 22, который, в свою очередь, содержит множество направляющих стержней 24 и множество электрических контактов 28. Согласно представленному на данной фигуре варианту осуществления ротор 20 установлен таким образом, чтобы иметь возможность полностью свободного вращения по отношению к статору 30. Статор 30 содержит соединение 34, которое по меньшей мере в установленном состоянии присоединено с возможностью передачи энергии (энергопроводным образом) к распределительной сети прицепа. Чтобы существовала возможность передачи энергии от этого соединения 34 электрическим контактам 28 штепсельного соединителя 22, устройство поворотного шкворня содержит передающее энергию устройство 26. При этом данное передающее энергию устройство 26 содержит множество контактных колец 44 на роторной стороне. Согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 1, каждое из контактных колец 44 имеет центр, который находится на оси вращения, и контактные кольца 44 также расположены аксиально (в осевом направлении) по отношению к оси вращения. Чтобы обеспечить поток электроэнергии от указанных контактных колец 44 к электрическим контактам 28 ротора 20, ротор 20 содержит токоприемники 42, которые упруго установлены в конструкции ротора 20. При этом токоприемники 42 образуют электропроводный косвенный и/или непосредственный контакт с соответствующим контактным кольцом 44 в целях обеспечения передачи энергии от штепсельного соединителя 22, в частности, от его электрических контактов 28 к соединению 34.
На фиг. 2 и 3 представлены следующие варианты осуществления устройства 1 поворотного шкворня. На фиг. 2 представлено изображение сбоку устройства 1 поворотного шкворня, и на фиг. 3 представлено изображение сверху, причем вариант осуществления, представленный на фиг. 2, может, в принципе, соответствовать варианту осуществления, представленному на фиг. 3. Устройство 1 поворотного шкворня содержит поворотный шкворень 10, статор 30 и ротор 20. Ротор 20 содержит энергетическое соединение 22 выполненное в форме штепсельного соединителя 22. Штепсельный соединитель 22 содержит по меньшей мере один направляющий стержень 24. Соединение 34, которое расположено на статоре 30, присоединено к энергетическому соединению 22 энергопроводным образом через передающее энергию устройство 26. Передающее энергию устройство 26 содержит множество контактных колец 44, причем каждое из указанных контактных колец 44 имеет центр М. Центры М всех контактных колец 44 находятся на оси М, как показано на фиг. 2. Центр контактных колец 44 содержит множество пневматических линий 36, причем их свободно выступающие концы расположены концентрически по отношению к оси вращения.
Список условных обозначений:
1 - устройство поворотного шкворня
10 - поворотный шкворень
20 - ротор
22 - энергетическое соединение
24 - направляющий стержень
26 - передающее энергию устройство
28 - электрический контакт
30 - статор
34 - соединение
36 - пневматические линии
42 - токоприемник
44 - контактное кольцо
М - центр