ШТЕПСЕЛЬНЫЙ РАЗЪЕМ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ С ПРИЦЕПОМ
PLUG-AND-SOCKET JOINT FOR ARTICULATED TRUCKS

Изобретение относится к штепсельному разъему для автомобилей с прицепом и автоматической системой соединения питающих линий, содержащему снабженные контактами штепсель и штепсельную колодку, причем штепсель содержит направляющие элементы, которые при приближении входят в активное зацепление с направляющими элементами штепсельной колодки. Кроме того, изобретение реализовано на одной половине штепсельного разъема.
Под питающими линиями понимаются электропроводящие кабельные соединения, а также пневно- и, при необходимости, гидропроводы. Автомобилями с прицепом могут быть, например, автопоезда.
Автопоезд состоит обычно из тягача и сцепленного с ним полуприцепа. Тягач содержит седельно-сцепное устройство, в которое входит, а затем блокируется в нем расположенный на нижней стороне полуприцепа шкворень. Плита седельно-сцепного устройства выполнена для сцепки полуприцепа обычно с клинообразно сходящимся в направлении движения входным отверстием, имеющим свободное конструктивное пространство, по меньшей мере, такой глубины, которая обеспечивает вхождение шкворня в седельно-сцепное устройство и выход из него. Во время сцепки полуприцеп скользит по верхней стороне седельно-сцепного устройства, причем боковое ведение обеспечивается шкворнем, который во время сцепки вплоть до достижения своего блокированного положения принудительным образом направляется во входном отверстии.
В DE 2004024333 A1 раскрыт родовой штепсельный разъем с установленным с возможностью поворота вокруг шкворня клином, на нижней стороне которого расположен штепсель, который в процессе механической сцепки тягача и полуприцепа входит в штепсельную колодку на тягаче. Чтобы в процессе сцепки обе половины штепсельного разъема встретились, на штепселе расположены конически сужающиеся, частично цилиндрические направляющие элементы, которые охватываются отстоящими назад направляющими кронштейнами штепсельной колодки и принудительным образом направляются по ним до достижения окончательного контактного положения. Существенный недостаток этого разъема заключается в необходимости компенсации допусков и центрирования его обеих половин, поскольку на одном из направляющих кронштейнов происходит очень точная выверка обеих половин по отношению друг к другу, а на другом направляющем кронштейне суммируются допуски. Это, в свою очередь, в случае частых процессов сцепки приводит к значительному износу и вытекающему из этого риску снижения надежности.
В основе изобретения лежит задача усовершенствования штепсельного разъема или одной его половины для автоматической системы соединения питающих линий в отношении его центрирования в процессе сцепки.
Эта задача решена, согласно изобретению, посредством штепсельного разъема, у которого направляющие элементы содержат главный направляющий стержень и, по меньшей мере, один отстоящий от него центрирующий стержень, причем, по меньшей мере, один центрирующий стержень и/или соответствующий направляющий элемент выполнен упругим в радиальном направлении.
Главный направляющий стержень обладает во вставленном состоянии тем положительным свойством, что он предотвращает возможные возникающие изгибающие усилия на контакты. В результате он ограничивает объем движений двумя степенями свободы.
Под упругим центрирующим стержнем понимается как упругость его самого, так и упругая установка изгибно-жесткого самого по себе центрирующего стержня. Благодаря упругим свойствам центрирующего стержня допуски компенсируются во вставленном состоянии за счет его соответствующего формоизменения.
Главный направляющий стержень должен быть расположен при этом посередине на передней стороне штепселя или штепсельной колодки. По меньшей мере, один центрирующий стержень проходит тогда с боковым смещением и осепараллельно главному направляющему стержню и также выступает на передней стороне соответствующей половины штепсельного разъема.
Предпочтительно предусмотрены два центрирующих стержня, расположенных с обеих сторон от главного направляющего стержня. Главный направляющий стержень должен быть расположен посередине между центрирующими стержнями. За счет расположения двух центрирующих стержней допуски распределяются в приблизительно одинаковой степени по соответствующей стороне главного направляющего стержня, в результате чего возможно особенно точное совместное скольжение штепселя и штепсельной колодки.
Оказалось предпочтительным, если главный направляющий и, по меньшей мере, один центрирующий стержни расположены на штепселе. Это дает то преимущество, что токоведущая, расположенная обычно на тягаче штепсельная колодка расположена без выступающих деталей в труднодоступной зоне под входным отверстием седельно-сцепного устройства, а выступающие главный направляющий и центрирующий стержни находятся в хорошо доступной зоне на нижней стороне полуприцепа.
Направляющие элементы штепсельной колодки предпочтительно выполнены в виде посадочных отверстий.
Согласно другому целесообразному варианту выполнения изобретения предназначенное для размещения главного направляющего стержня посадочное отверстие имеет внутренний диаметр, соответствующий наружному диаметру главного направляющего стержня. По технологическим причинам посадочное отверстие для главного направляющего стержня должно представлять собой расточку круглого сечения. Предпочтительно главный направляющий стержень имеет в этом случае цилиндрическое сечение.
Точно так же предназначенное для размещения, по меньшей мере, одного центрирующего стержня посадочное отверстие может быть выполнено с внутренним диаметром, соответствующим наружному диаметру, по меньшей мере, одного центрирующего стержня. Если используются два центрирующих стержня, то возможны также варианты, в которых внутренний диаметр посадочного отверстия больше наружного диаметра центрирующих стержней и может иметь, например, также выемку во внешнем контуре корпуса. Условием этого является то, чтобы посадочное отверстие в штепсельной колодке было расположено с обеих сторон над или под центрирующими стержнями. В таких вариантах допуски диаметров центрирующих стержней не играют роли.
Передний участок центрирующего стержня выполнен преимущественно каплевидной или шарообразной формы, которая при изменении положения упруго установленного центрирующего стержня обеспечивает опрокидывающее движение внутри выемки штепсельной колодки в радиальном направлении. Это возможно, в частности, в случае круглой формы, которая обеспечивает линейный контакт с внутренней стенкой посадочного отверстия вместо поверхностного контакта.
Предпочтительно посадочное отверстие имеет соответственно до ближайшей боковой стеновой поверхности проем. Это обеспечивает особенно оптимальное боковое смещение центрирующего стержня. Если имеются два центрирующих стержня, то они смещаются в противоположных направлениях и создают за счет этого встречное возвратное усилие, которое удерживает штепсель центрированным по отношению к главному направляющему стержню в штепсельной колодке.
Согласно одному альтернативному варианту осуществления изобретения посадочные отверстия для обоих центрирующих стержней образованы выемками в штепсельной колодке с проходящим прямо, горизонтальным стеновым участком, выполненными соответственно на верхней и/или нижней стороне штепсельной колодки. При этом центрирующие стержни опираются снаружи на имеющий соответствующую форму контур корпуса соответствующей половины штепсельного разъема. Эти выемки могут также заканчиваться на боковых стеновых поверхностях.
Оптимальным образом штепсель и штепсельная колодка изготовлены из пластика. Сам пластик является диэлектриком, так что не требуется никаких дополнительных мер по изоляции электрических контактов. Кроме того, штепсель и штепсельная колодка недорого изготавливаются из пластика, причем с пластиком без проблем могут комбинироваться другие материалы. За счет хорошей перерабатываемости проточные каналы для пневмоснабжения могут быть простым образом выполнены в пластике, который к тому же не корродирует.
Главный направляющий и, по меньшей мере, один центрирующий стержни должны быть, напротив, изготовлены из металла, чтобы обеспечить необходимую износостойкость.
Также оказалось предпочтительным, если главный направляющий и, по меньшей мере, один центрирующий стержни полностью проходят через штепсель в осевом направлении. Преимущественно главный направляющий и, по меньшей мере, один центрирующий стержни закреплены на задней стенке. Целесообразно, по меньшей мере, один центрирующий стержень окружен внутри штепселя заканчивающейся на передней стороне кольцевой камерой и опирается незадолго до выхода из нее на ее стенку упругим элементом. Этот вариант выполнения обеспечивает маятниковое движение вокруг осевой протяженности центрирующего стержня внутри штепселя, которое ограничено только упругим элементом, также расположенным в кольцевой камере.
В качестве упругого элемента может использоваться, например, кольцо круглого сечения.
В качестве альтернативы этому возможны также изготовление, по меньшей мере, одного центрирующего стержня из упругого материала и его вставка в штепсель с точной посадкой.
Предпочтительно главный направляющий стержень выступает относительно передней стороны дальше, чем, по меньшей мере, один центрирующий стержень. Это конструктивное выполнение обеспечивает, прежде всего, грубую выверку обеих половин штепсельного разъема по отношению друг к другу за счет первого зацепления главного направляющего стержня с предназначенными для этого направляющими элементами другой половины штепсельного разъема в процессе сцепки. Лишь при дальнейшем пространственном сближении штепселя и штепсельной колодки в зацепление входит, по меньшей мере, один центрирующий стержень, который обеспечивает точную выверку, причем во время сближения главный направляющий стержень всегда остается в активном зацеплении с другой половиной штепсельного разъема.
Оптимальным образом штепсель расположен на поворотном клине, выполненном в соответствии с входным отверстием седельно-сцепного устройства. Этот вариант может использоваться в родовых седельно-сцепных устройствах автопоездов.
Изобретение реализовано на первой половине штепсельного разъема с выполненными на ней направляющими элементами, которые при приближении направляющих элементов его второй половины приводятся в активное зацепление с ними, причем направляющие элементы содержат главный направляющий и, по меньшей мере, один отстоящий вбок от него центрирующий стержни. Согласно изобретению, по меньшей мере, один центрирующий стержень выполнен упругим в радиальном направлении.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
- фиг.1: перспективный вид штепселя и штепсельной колодки;
- фиг.2: горизонтальный разрез штепселя и штепсельной колодки по фиг.1;
- фиг.3: вид спереди штепсельной колодки в альтернативном варианте.
Штепсель 1 имеет коробчатую форму и на своей направленной к штепсельной колодке 2 передней стороне 17 (фиг.2) выполнен с выступающими контактами 1a. Последние сгруппированы с обеих сторон вокруг расположенного посередине главного направляющего стержня 6. Он имеет цилиндрическую форму и во время приближения штепселя 1 к штепсельной колодке 2 скользит в ее противоположное посадочное отверстие 8. Введение главного направляющего стержня 6 в выполненное в виде расточки посадочное отверстие 8 облегчено за счет выполненного с одной стороны главного направляющего стержня 6, конически сужающегося острия 20.
Во внешних боковых краевых зонах с каждой стороны штепселя 1 видны центрирующие стержни 7a, 7b. Контакты 1а штепселя 1 находятся с каждой стороны главного направляющего стержня 6 между ним и соответствующим центрирующим стержнем 7a, 7b.
Главный направляющий стержень 6 и центрирующие стержни 7a, 7b образуют направляющие элементы штепселя 1.
Штепсельная колодка 2 имеет два посадочных отверстия 9 для размещения центрирующих стержней 7a, 7b с геометрическим замыканием. Посадочные отверстия 9 заканчиваются через проем 11 на соответствующей боковой стеновой поверхности 10. Кроме того, на обращенной к штепселю 1 стороне штепсельной колодки 2 также расположены контакты 1b, которые при предусмотренной выверке половин 1, 2 штепсельного разъема точно противоположны контактам 1a и размещают их в себе.
Посадочные отверстия 8, 9 образуют направляющие элементы 5 штепсельной колодки 2.
На фиг.2 изображен горизонтальный разрез штепселя 1 и штепсельной колодки 2. Дополнительно схематично изображен находящийся над ними поворотный клин 3, на нижнюю сторону которого воздействует штепсель 1. В свою очередь, поворотный клин 3 установлен с возможностью поворота вокруг шкворня 21 (показан частично), предпочтительно за счет закрепления непосредственно на нем. Размеры поворотного клина 3 соответствуют клиновидной геометрической форме входного отверстия седельно-сцепного устройства (не показано), так что поворотный клин 3 при сцепленном полуприцепе фиксирован с боков седельно-сцепным устройством.
Разрез штепселя 1 на фиг.2 иллюстрирует расположение обоих внешних центрирующих стержней 7a, 7b относительно расположенного посередине между ними главного направляющего стержня 6. От передней стороны 17 штепселя 1 главный направляющий стержень 6 выступает дальше, чем центрирующие стержни 7a, 7b. При дальнейшем приближении штепсельной колодки 2 к штепселю 1 главный направляющий стержень 6 входит сначала в посадочное отверстие 8. Только когда будет обеспечено это первое ведение, смещенные назад центрирующие стержни 7a, 7b войдут в активное зацепление с предназначенными для этого посадочными отверстиями 9. В результате происходят предварительная выверка за счет главного направляющего стержня 6 и последующая точная регулировка за счет обоих центрирующих стержней 7a, 7b.
1
2
Главный направляющий стержень 6 имеет цилиндрическую внешнюю периферийную поверхность, которая при скольжении в преимущественно круглом посадочном отверстии 8 обеспечивает точное ведение половин 1, 2 штепсельного разъема в радиальном направлении. Чтобы сделать радиальный зазор минимальным, внутренний диаметр d посадочного отверстия 8 лишь незначительно больше наружного диаметра d главного направляющего стержня 6.
В пределах круглого контура посадочного отверстия 8 могут быть выполнены аксиально проходящие канавки (не показаны), служащие во время эксплуатации для поглощения грязи, которая заносится в него, в частности, через главный направляющий стержень 6 и может осаждаться в них. За счет этого грязь не попадает между находящимися в контакте между собой поверхностями главного направляющего стержня 6 и посадочного отверстия 8, что предотвращает перекос деталей и преждевременный износ.
4
3
Центрирующие стержни 7a, 7b содержат на своем переднем конце тюльпанообразную головку 22, максимальный наружный диаметр d которой лишь незначительно меньше внутреннего диаметра d посадочного отверстия 9. Внутри штепселя 1 центрирующие стержни 7a, 7b имеют меньший диаметр и посредством кольцевой камеры 18 на большой части своей осевой длины расположены на расстоянии от штепселя 1. Закрепление центрирующих стержней 7a, 7b происходит в зоне задней стенки 16 и создает, в частности, на передней стороне 17 пространство для их движения в радиальном направлении.
Объем движений центрирующих стержней 7a, 7b ограничен упругим элементом 19 в виде кольца круглого сечения. За счет упругих свойств установки центрирующих стержней 7a, 7b происходит равномерное распределение присущего разъему зазора по обеим сторонам штепселя 1 или обоих центрирующих стержней 7a, 7b.
Различное выполнение контактов 1a на фиг.2 объясняется различным применением в качестве электрических или пневматических контактов.
На фиг.3 изображен вид спереди штепсельной колодки 2 с альтернативно выполненными посадочными отверстиями 9. Они выполнены в виде выемки 12 во внешнем контуре корпуса, причем каждая выемка 12 имеет горизонтально проходящий стеновой участок 13, который смещен назад относительно нижней стороны 15 штепсельной колодки 2. В данном выполнении обе выемки 12 заканчиваются на боковых стеновых поверхностях 10. Верхняя сторона 14 штепсельной колодки 2 проходит, напротив, плоско до боковых стеновых поверхностей 10. Кроме того, верхняя 14 и нижняя 15 стороны параллельны друг другу.