СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ, ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ИЛИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ, А ТАКЖЕ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ
METHOD TO TRANSFER ELECTRIC, PNEUMATIC OR HYDRAULIC POWER AND POWER TRANSFER SYSTEM

Изобретение касается способа передачи электрической, пневматической или гидравлической энергии между первым транспортным средством и прицепляемым к нему вторым транспортным средством, например транспортным тягачом и полуприцепом. Изобретение также реализовано в системе передачи энергии.
Как правило, первое и второе транспортное средство сначала посредством сцепления механически связываются друг с другом. Под сцеплением понимается, например, седельно-сцепное устройство, в которое расположенный со стороны полуприцепа шкворень может вводиться через клиновидно проходящее входное отверстие и блокироваться с помощью седельно-сцепного устройства. У более старых транспортных средств неподвижно установленные на первом транспортном средстве питающие линии затем присоединяются водителем вручную с помощью штекерных разъемов ко второму транспортному средству. Питающие линии включают в себя как трубопроводы подачи сжатого воздуха, так и проводящие электрический ток кабели, в отдельных случаях - также гидравлические трубопроводы, и снабжаются энергией из линии энергоснабжения первого транспортного средства. К линии энергоснабжения для сжатого воздуха принадлежат, например, компрессор и аккумулятор давления и соответственно для электрического снабжения - генератор и аккумулятор. На полуприцепе находится также линия распределения энергии для соответственно необходимой электрической, пневматической или также гидравлической энергии. К ней принадлежат линии к отдельным потребителям и иногда также устройство накопления энергии, в частности, если к полуприцепу присоединяются дополнительные агрегаты, такие как холодильный агрегат или мобильный вилочный автопогрузчик. Устройство накопления энергии может быть выполнено как электрический аккумулятор или как аккумулятор давления.
Для разгрузки водителя в прошлом уже имелись стремления автоматизировать стыковку питающих линий с помощью особым образом выполненных систем штекерного разъема. Такая система штекерного соединения представлена, например, в DE 10155056 A1. При этом на шкворне полуприцепа поворотно установлен клиновидный несущий элемент, в котором расположена штекерная колодка. Во время процесса сцепления клиновидный несущий элемент центрируется посредством ответного также клиновидно выполненного входного отверстия и фиксируется сбоку в заблокированном конечном положении шкворня. В этой зафиксированной путем геометрического замыкания позиции выполненное с возможностью смещения штекерное гнездо выводится из боковой поверхности входного отверстия и приводится в зацепление с находящейся в несущем элементе штекерной колодкой.
Изобретение направлено на подобного рода системы штекерного соединения, в которых стыковка штекерного соединения осуществляется без производимого вручную вмешательства оператора, так как существует обусловленная износом или ошибочным манипулированием возможность того, что во время движения происходит обрыв или большие утечки в системе штекерного соединения. Это также касается, в частности, автоматизированной системы штекерного соединения в условиях вибрации и относительных движений, которые могут появляться при сцеплении и расцеплении седельного тягача с полуприцепом, а также во время режима движения. Поэтому надежное контактирование и следующая из этого надежная передача энергии может обеспечиваться не всегда. Это могло бы повлечь за собой иногда отягчающие последствия. Утечки трубопровода подачи сжатого воздуха могут привести, например, к внезапной потери сжатого воздуха и полуприцеп выполнил бы внезапно и неожиданно полное торможение.
Другое подобное устройство раскрыто в DE 3907762 A1 с помощью тормозной системы для комбинации транспортных средств с тягачом и прицепом, причем тормозная система включает в себя расположенный со стороны прицепа разрядный контур и расположенный на обоих транспортных средствах зарядный контур. Разрядный контур образуют: накопитель энергии в форме аккумуляторной батареи, включенное вместе с ним в цепь зарядное и разрядное устройство, блок управления и взаимодействующие с ним клапанные модули, а также принадлежащие им линии. Зарядный контур включает в себя источник энергии тягача, например, генератор, зарядное и разрядное устройство, а также накопитель энергии. При этом во время процесса затормаживания по линиям разрядного контура текут относительно большие токи, причем линии ввиду малой пространственной близости накопителя энергии к блоку управления могут быть выполнены короткими и вызывают поэтому только незначительное падение напряжения. Выданная из аккумулятора энергия в свободное от торможения время восполняется от электрического источника энергии через зарядный контур. Так как свободное от торможения время гораздо больше, чем время тормозного режима, накопитель энергии может догружаться малыми токами по сравнительно длинным линиям при незначительном падении напряжения.
По этой причине в основе изобретения лежала задача развить способ и систему передачи энергии, которые позволяют в течение более длинного периода времени еще надежный режим движения при целиком или частично поврежденной системе штекерного разъема.
Согласно изобретению эта задача решается способом, в котором энергию в линию распределения энергии регулируемо подводят из линии энергоснабжения.
Особый признак регулируемого подвода представляет собой замкнутый ход процесса. В процессе регулирования, который совершается в контуре регулирования, регулируемая величина, здесь, например, давление или электрическое напряжение в линии распределения энергии, в качестве зависимой величины непрерывно сравнивается с заданным входным параметром, здесь, например, минимальным давлением или минимальным напряжением, и автоматически в смысле выравнивания воздействует на этот входной параметр. Возникшие отклонения имеют своей причиной либо воздействие возмущающей величины, здесь, например, утечка сжатого воздуха из тормозной системы, либо преобразование электрической энергии в теплоту или механическую работу, или изменение входного параметра, здесь реже, например, установка другого минимального давления или другого минимального напряжения.
Вследствие подвода энергии в линию распределения энергии, которая содержит устройство накопления энергии, из линии энергоснабжения система штекерного соединения подвергается энергетической нагрузке только периодически. Это случается только тогда, когда имеющаяся в распоряжении в линии распределения энергии энергия опускается ниже установленного минимального уровня. Вследствие этого значительным образом сберегаются конструктивные элементы системы штекерного соединения, так как в преобладающий период времени энергопоток отсутствует. Если, тем не менее, появляется утечка, то за счет устройства накопления энергии потребитель может и далее надежно эксплуатироваться в течение определенного периода, например, до следующего места стоянки или до следующей мастерской.
Соответствующий изобретению способ может преимущественно осуществляться так, что имеющаяся энергия измеряется в линии распределения энергии и сравнивается с предварительно задаваемым входным параметром, производится управляющий сигнал и передается к расположенному в линии распределения энергии исполнительному элементу. В случае исполнительного элемента в электрических питающих линиях речь может идти о переключателе, а в пневматических или гидравлических нагнетательных трубопроводах - о запорном клапане.
Управляющий сигнал может передаваться по беспроводной связи или с помощью проводов через систему штекерного соединения. Передача зависит также от того, должна ли система штекерного соединения быть связана постоянно или временно. В последнем случае система штекерного соединения при достаточно заряженном устройстве накопления энергии могла бы разобщаться и вследствие этого также значительно мог бы уменьшиться механический износ в штекере и штекерном гнезде. Для этого способа, однако, принимается в расчет исключительно беспроводная передача управляющего сигнала или измерительного сигнала. Она может происходить, например, с помощью радиоволн, инфракрасного излучения или ультразвука.
Задача решается также с помощью системы переноса энергии, в которой линия энергоснабжения и линия распределения энергии образуют один контур регулирования.
Для этого линия распределения энергии может включать в себя измерительное устройство, а линия энергоснабжения - исполнительный элемент, который получает управляющий сигнал от связанного с измерительным устройством коммуникативного устройства. Измерительное устройство выдает измерительный сигнал в зависимости от имеющегося количества энергии и передает его дальше к коммуникативному устройству. При этом коммуникативное устройство может быть расположено на первом транспортном средстве или на втором транспортном средстве. В случае выполнения с расположением коммуникативного устройства на первом транспортном средстве передача измерительного сигнала от второго транспортного средства на первое транспортное средство происходит, например, по беспроводной связи или через провода, которые могут связываться также системой штекерного соединения. Напротив, при расположении коммуникативного устройства на втором транспортном средстве управляющий сигнал передается на исполнительный элемент вышеописанным способом.
Коммуникативное устройство всегда запускает перевод исполнительного элемента в положение открытия тогда, когда измерительное устройство измеряет более низкое значение, чем предварительно заданный и записанный в коммуникативном устройстве входной параметр. После достижения также закладываемого в коммуникативном устройстве верхнего значения коммуникативным устройством запускается перевод исполнительного элемента в закрытое положение. В случае беспроводной передачи управляющего сигнала исполнительный элемент имеет настроенный на передающее коммуникативное устройство приемный модуль.
Оказалась также благоприятным размещать блок управления на первом транспортном средстве.
В первом, предпочтительном варианте осуществления блок управления может посредством управляющего сигнала соответственно непосредственно управлять потребителями, или во втором, альтернативном варианте осуществления передавать управляющий сигнал на расположенный на втором транспортном средстве центральный блок управления полуприцепа, который тогда избирательно управляет соответствующими потребителями.
Передача управляющего сигнала предпочтительно происходит также по беспроводной связи или через систему штекерного соединения.
Чаще всего система штекерного соединения включает в себя расположенное на первом транспортном средстве штекерное гнездо и расположенный на втором транспортном средстве штекер. Элементы штекерного соединения преимущественно могут быть постоянно друг с другом. Такая система штекерного соединения может быть выполнена так, что гнездо неподвижно расположено на первом транспортном средстве, а штекер может устанавливаться на втором транспортном средстве так, что при сцеплении или расцеплении первого и второго транспортного средства происходит механическое соединение или разъединение системы штекерного соединения.
Альтернативно постоянного соединения штекера и гнезда они также могут быть связаны временно. Вследствие этого станет возможным разъемное соединение штекера и гнезда, хотя первое и второе транспортное средство сцеплены друг с другом механически. Примерное выполнение системы передачи энергии могло бы тогда предусматривать установленное с возможностью смещения гнездо, которое снабжено приводным устройством для ввода или вывода штекера в штекерное гнездо или из него.
Для лучшего понимания, далее изобретение поясняется более подробно при помощи в целом 6 чертежей, на которых представлено:
Фиг.1 - схематический вид сверху сцепленных друг с другом первого и второго транспортных средств с компонентами системы передачи энергии;
Фиг.2 - перспективный вид системы штекерного соединения согласно первому варианту осуществления;
Фиг.3 - поперечное сечение системы штекерного соединения согласно второму варианту осуществления;
Фиг.4 - схематический вид сверху сцепленных друг с другом первого и второго транспортных средств с ответвляемой к каждому потребителю линией энергоснабжения и управляющими линиями;
Фиг.5 - вид согласно фиг.4 с линией энергоснабжения в виде кольцевой линии и с системой шин, и
Фиг.6 - вид согласно фиг.4 и 5 с линией энергоснабжения в виде кольцевой линии с передающими модулями и блоком управления полуприцепа на каждом потребителе.
Фиг.1 на схематическом виде сверху показывает автопоезд, содержащий тягач в качестве первого транспортного средства 1 и сцепленный известным способом с первым транспортным средством 1 через седельно-сцепное устройство 18 полуприцеп - в качестве второго транспортного средства 3.
На первом транспортном средстве 1 находится линия 2 энергоснабжения, а на втором транспортном средстве 3 - линия 4 распределения энергии, которые сообща образуют соответствующую изобретению систему передачи энергии и в качестве примера рассчитаны на подачу сжатого воздуха. Подобным образом, однако с разными известными специалисту компонентами была бы сформирована система передачи энергии для подачи электрической энергии.
Линия 2 энергоснабжения посредством компрессора 17 нагружается сжатым воздухом и снабжает сжатым воздухом не показанные в контуре потребители первого транспортного средства 1. Например, к этим потребителям первого транспортного средства принадлежит пневматическая тормозная система. Для демпфирования пиков нагрузки линия 2 энергоснабжения содержит резервуар 21 высокого давления.
Система передачи энергии включает также еще подробнее описанную на фиг.2 и 3 систему 6 штекерного соединения. В системе 6 штекерного соединения заканчивается линия 2 энергоснабжения и взаимодействует с линией 4 распределения энергии второго транспортного средства 3.
Линия 4 распределения энергии содержит устройство 7 накопления энергии, которое в своем конструктивном выполнении в значительной мере соответствует резервуару 21 высокого давления первого транспортного средства 1. От устройства 7 накопления энергии линия 4 распределения энергии разветвляется к соответствующим потребителям 5. При этом в представлении на фиг.1 речь идет о пневматических тормозах для колес 28 второго транспортного средства 3.
В режиме движения линия 4 распределения энергии нагружается сжатым воздухом через линию 2 энергоснабжения за счет открытия расположенного в линии 2 энергоснабжения исполнительного элемента 10, в данном случае - герметичного запорного клапана, и сначала заполняет устройство 7 накопления энергии. В случае электрического энергоснабжения исполнительный элемент может быть выполнен в виде переключателя. Возникающее в линии 4 распределения энергии давление измеряется измерительным устройством 9 в устройстве 7 накопления энергии и измерительный сигнал передается по радиоканалу от находящихся на втором транспортном средстве 3 передатчиков 19 к расположенному на первом транспортном средстве 1 приемнику 20. Приемник 20 затем передает измерительный сигнал дальше в коммуникативное устройство 11, в котором заложена верхняя и нижняя граница давления в качестве заданных входных параметров. При достижении заданного верхнего давления в линии 4 распределения энергии происходит закрытие исполнительного элемента 10 посредством коммуникативного устройства 11.
Поскольку система 6 штекерного соединения, которая, как правило, включает в себя штекерное гнездо 14 и штекер 15, оснащена соответственно показанному на фиг.2 варианту осуществления передвижным штекерным гнездом 14, то после закрытия исполнительного элемента 10 штекерное гнездо 14 может отводиться обратно и система 6 штекерного соединения может механически разобщаться.
Во время движения постоянно происходит торможение и обусловленные этим падения давления в линии 4 распределения энергии, которое при недостижении нижнего минимального давления регистрируется постоянно измеряющим измерительным устройством 9 и коммуникативным устройством 11. Для заправки устройства 7 накопления энергии штекерное гнездо 14 при необходимости вводится в штекер 15 и исполнительный элемент 10 открывается.
На фиг.1 в качестве контура 8 регулирования представлен процесс, в котором непрерывно регистрируется регулируемое давление, сравнивается с предварительно заданным в коммуникативном устройстве 11 диапазоном давлений и подвергается воздействию для выравнивания с диапазоном давлений.
Фиг.2 показывает в качестве примера седельно-сцепное устройство 18 и шкворень 24 в готовом к сцеплению положении, причем в сцепленном состоянии шкворня 24 и седельно-сцепного устройства 18 несущий элемент 23 расположен во входном отверстии 22. Для этого несущий элемент 23 имеет подогнанную ко входному отверстию 22 геометрию. Энергоснабжение, а также при необходимости передача управляющих сигналов на второе транспортное средство 3 происходит тогда по линии 2 энергоснабжения, в которую встроен конструктивно объединенный с коммуникативным устройством 11 исполнительный элемент 10, к штекерному гнезду 14. Штекерное гнездо 14 вводится затем посредством приводного устройства 16 в стационарно расположенный в несущем элементе 23 штекер 15 и вследствие этого линия 4 распределения энергии снабжается энергией. Существенное преимущество этой системы 6 штекерного соединения состоит в возможности отвода штекерного гнезда 14 также во время движения, пока в расположенном на втором транспортном средстве 3 устройстве 7 накопления энергии имеется достаточное количество энергии. Разобщение системы 6 штекерного соединения в значительной мере повышает износ как штекера 15, так и штекерного гнезда 14.
Другая возможность замыкания контакта системы 6 штекерного соединения показана в поперечном сечении на фиг.3. При этом действует расположенный с возможностью поворота на шкворне 24 несущий элемент 23, который на своем нижнем конце несет штекер 15. Во время вхождения шкворня 24 в седельно-сцепное устройство 18 штекер 15 встречает стационарно закрепленное на седельно-сцепном устройстве 18 штекерное гнездо 14 и входит с ним в активное зацепление. Система 6 штекерного соединения согласно фиг.3 обходится без приводимых мотором конструктивных элементов, однако при введенном в седельно-сцепное устройство 18 шкворне 24 не может разобщаться. Тем не менее, прерывание потока энергии исполнительным элементом 10 (смотри фиг.1) способствует значительно уменьшенному износу системы штекерного разъема 6.
Фиг.4 показывает схематический вид сверху первого транспортного средства 1 и прицепленного к нему транспортного средства 3, причем линия 4 распределения энергии снабжается энергией через взаимодействующую со шкворнем 24 систему 6 штекерного соединения. В линии 4 распределения энергии находится устройство 7 накопления энергии, которое в свою очередь питает потребителей 5. В этом варианте осуществления управляющие сигналы для управления потребителями 5 передаются по беспроводной связи от расположенного на первом транспортном средстве 1 блока 12 управления и первого передающего модуля 25 к находящемуся на втором транспортном средстве 3 второму передающему модулю 26 и оттуда к блоку 13 управления полуприцепа. При этом каждый потребитель 5 управляется через собственную управляющую линию 27. Ввиду беспроводной передачи управляющих сигналов при достаточно заряженном устройстве 7 накопления энергии можно открывать сцепление 6 штекерного соединения.
В варианте осуществления согласно фиг.5 потребители 5, напротив, - последовательно соединяются в кольцеобразно проходящую линию 4 распределения энергии. Управление потребителями 5 происходит также исходя от блока 12 управления на первом транспортном средстве 1 прежде всего по беспроводной связи до центрального блока 13 управления полуприцепа и оттуда через систему шин по также кольцеобразно присоединенной ко всем потребителям управляющей линии 27.
Третья альтернатива описана на фиг.6, на которой линия 4 распределения энергии выполнена соответственно варианту осуществления согласно фиг.5. Тем не менее, управление потребителями 5 происходит через собственные, расположенные у соответствующего потребителя 5 вторые передающие модули 26 и принадлежащие к ним собственные блоки 13 управления полуприцепа. В вариантах осуществления согласно фиг.5 и 6 также предусмотрено ограниченное по времени прерывание энергоснабжения путем разобщения системы 6 штекерного соединения.
Перечень ссылочных позиций
1 первое транспортное средство
2 линия энергоснабжения
3 второе транспортное средство
4 линия распределения энергии
5 потребитель
6 система штекерного соединения
7 устройство накопления энергии
8 контур регулирования
9 измерительное устройство
10 исполнительный элемент
11 коммуникативное устройство
12 блок управления
13 блок управления полуприцепа
14 штекерное гнездо
15 штекер
16 приводное устройство штекерного гнезда
17 компрессор
18 седельно-сцепное устройство
19 передатчик
20 приемник
21 резервуар высокого давления
22 входное отверстие седельно-сцепного устройства
23 несущий элемент
24 шкворень
25 первый передающий модуль
26 второй передающий модуль
27 управляющая линия
28 колеса полуприцепаю.