ШТЕПСЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ
PLUG COUPLER FOR CONNECTION OF AUTOMOTIVE FEED LINES

Изобретение относится к штепсельному элементу для соединения питающих линий для автомобильных деталей, в корпусе которого расположен, по меньшей мере, один проводящий элемент с выполненным на нем пневмоконтактом, приводимым в активное зацепление со вторым штепсельным элементом. Согласно изобретению, штепсельный элемент может быть также реализован внутри штепсельного разъема.
Под автомобильной деталью понимаются, как правило, компоненты автопоездов с тягачом и сцепленным с ним прицепным транспортным средством. Кроме того, имеются в виду также отдельные детали отдельного автомобиля. Прицепное транспортное средство может представлять собой, в частности, полуприцеп, который посредством расположенного на нижней стороне шкворня блокируется с геометрическим замыканием с седельно-сцепным устройством тягача.
После механического соединения тягача и прицепного транспортного средства необходимо вставить находящиеся наготове на тягаче питающие линии в предусмотренные для них присоединения прицепного транспортного средства, чтобы обеспечить его питание сжатым воздухом, электричеством и, при необходимости, также управляющими сигналами.
Из уровня техники известна автоматическая вставка питающих линий с помощью штепсельного разъема. Для этого в документе DE 102004024333 А1 на стороне полуприцепа с возможностью поворота вокруг шкворня установлен несущий элемент, на нижней стороне которого расположен первый штепсельный элемент, который при наличии на тягаче второго штепсельного элемента входит в него при сцепке полуприцепа и создает их соединение. Первый штепсельный элемент установлен с возможностью продольного перемещения относительно несущего элемента и опирается на него посредством винтовой пружины. К находящимся в активном зацеплении между собой штепсельным элементам в режиме движения подается сжатый воздух, в результате чего в направлении разъединения возникают усилия. Поэтому необходимо удерживать вместе штепсельные элементы в их соединенном положении за счет сжимающего усилия винтовой пружины. Существенный недостаток известного штепсельного разъема состоит в том, что при отказе винтовой пружины может произойти разъединение штепсельных элементов и могут возникнуть связанные с этим нарушения безопасности движения.
Вследствие этого в основу изобретения была положена задача создания штепсельного элемента, который оставался бы в эксплуатационно-надежном положении без усилия натяжения пружины.
Эта задача решается, согласно изобретению, посредством штепсельного элемента, корпус которого выполнен с возможностью продольного перемещения относительно неподвижного присоединительного цоколя, а оказывающее нажим сечение проводящего элемента рассчитано таким образом, что при подаче сжатого воздуха в направлении вставки действует усилие. После наступления квазиустановившегося состояния проводящий элемент действует подобно поршню, который с двух сторон нагружен одинаковым пневмодавлением. За счет того, что нагруженная давлением площадь присоединительного цоколя больше, чем у пневмоконтакта, возникает действующее также в направлении вставки результирующее усилие, которое прижимает за счет этого штепсельный элемент к взаимодействующему с ним второму штепсельному элементу.
1
2
D2
2
D1
1
2
Предпочтительным образом проводящий элемент имеет по сравнению с присоединительным цоколем первое место герметизации, диаметр D которого больше диаметра D пневмоконтакта. В соединенном состоянии штепсельных элементов пневматическое сжимающее усилие действует, в том числе, на оказывающее нажим сечение A в соответствии с толщиной стенки пневмоконтакта в зоне диаметра D. Однако в противоположном направлении пневмодавление действует на большее, оказывающее нажим сечение A проводящего элемента, значение которого больше на квадрат разности между большим D и меньшим D диаметрами.
1
За счет квадратичной зависимости оказывающего нажим сечения от радиуса или диаметра уже небольшие увеличения внешнего диаметра D приводят к значительному увеличению оказывающей нажим площади. Из умножения постоянного давления на квадратично возрастающую площадь возникает большее результирующее усилие в направлении вставки.
Преимущественно первое место герметизации представляет собой эластомерное или пластиковое уплотнение. Точно так же в качестве уплотнения может использоваться кольцо круглого сечения. В частности, при продольно перемещающемся в присоединительном цоколе проводящем элементе кольцо круглого сечения обеспечивает хорошую герметизацию от него. За счет его круглого уплотняющего сечения эта уплотняющая функция сохраняется даже при входящем в присоединительный цоколь с перекосом проводящем элементе.
Согласно одному особенно предпочтительному варианту выполнения, проводящий элемент неподвижно закреплен на корпусе. За счет этого действующее в направлении вставки усилие подачи проводящего элемента передается на корпус. Под неподвижным закреплением понимается также податливое закрепление для преодоления технологически обусловленных допусков.
Целесообразно на корпус воздействует пружина, расположенная преимущественно между корпусом и присоединительным цоколем. Пружина особенно важна перед контактированием штепсельных элементов, поскольку при определенных обстоятельствах на этой стадии внутри штепсельного элемента еще не действует пневматическое сжимающее усилие. Однако для процесса вставки, т.е. для проникновения пневмоконтакта во второй штепсельный элемент, необходимо усилие подачи, создаваемое предпочтительно пружиной. После соединения штепсельных элементов пружина разгружена за счет пневмодавления, действующего тогда на оказывающие нажим сечения.
Пружина может быть расположена, например, коаксиально на направляющей, проходящей между корпусом и присоединительным цоколем. Направляющая обеспечивает продольное перемещение корпуса относительно присоединительного цоколя. Кроме того, направляющая имеет концевой упор, который ограничивает путь перемещения корпуса.
Предпочтительным образом на корпусе расположены электрические контакты. Следовательно, между тягачом и прицепным транспортным средством создается не только эксплуатационно-надежное пневмосоединение, но и электрическое.
Изобретение реализовано также на штепсельном разъеме, содержащем взаимодействующий с первым штепсельным элементом второй штепсельный элемент, причем первый штепсельный элемент расположен на тягаче, а второй - на прицепном транспортном средстве, причем оно представляет собой полуприцеп. Расположение первого штепсельного элемента на тягаче имеет то преимущество, что к первому штепсельному элементу постоянно подается сжатый воздух, в результате чего пневмоконтакт уже перед сцепкой полуприцепа находится в максимально выдвинутом положении. В этом варианте дополнительные пружины не нужны.
Возможно также расположение первого штепсельного элемента на прицепном транспортном средстве, а второго - на тягаче, причем прицепное транспортное средство представляет собой полуприцеп.
Предпочтительно первый или второй штепсельный элемент расположен под вводным отверстием седельно-сцепного устройства, а второй или первый штепсельный элемент - на несущем элементе, установленном с возможностью поворота вокруг шкворня полуприцепа. При таком расположении происходит контактирование штепсельных элементов с механической сцепкой шкворня в седельно-сцепном устройстве. Расположение под вводным отверстием обеспечивает скольжение шкворня по находящемуся под ним штепсельному элементу без его повреждения шкворнем.
Преимущественно штепсельный элемент тягача расположен неподвижно на седельно-сцепном устройстве. За счет этого штепсельный элемент совершает такой же объем движений, что и седельно-сцепное устройство и полуприцеп или закрепленный на нем несущий элемент с ответным штепсельным элементом. Благодаря этому уменьшаются относительные движения между обоими штепсельными элементами.
Предпочтительно второй штепсельный элемент содержит на обращенной к первому штепсельному элементу стороне, по меньшей мере, одну контактную втулку, которая вместе с входящими в нее пневмоконтактом образует второе место герметизации. Непосредственно перед сцепкой первый и второй штепсельные элементы должны быть противоположны друг другу и обеспечивать за счет этого бесперебойное введение пневмоконтактов в соответствующие контактные втулки.
2
Целесообразно контактная втулка имеет внутренний диаметр, который незначительно больше диаметра D. За счет этого, помимо небольшого конструктивного пространства, возникает благоприятная герметизация между контактной втулкой и находящимся в ней пневмоконтактом. Для этого в контактной втулке должен быть расположен дополнительный уплотнительный элемент.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
- фиг.1: вид сверху первого и второго штепсельных элементов;
- фиг.2: продольный разрез и сечение проводящего элемента;
- фиг.3: вид сбоку штепсельного разъема, размещенного на тягаче и полуприцепе.
На фиг.1 на виде сверху представлен первый штепсельный элемент 1 и противоположный ему второй штепсельный элемент 5, причем последний расположен на тягаче 14 (фиг.3), а штепсельный элемент 1 - на прицепном транспортном средстве 15 в виде полуприцепа. В принципе, расположение соответствующего штепсельного элемента 1, 5 на тягаче 14 и прицепном транспортном средстве 15 можно поменять местами, причем расположение штепсельного элемента 1 на тягаче предпочтительно из-за постоянной подачи к нему сжатого воздуха.
Штепсельный элемент 1 состоит из двух частей и содержит лежащий спереди в направлении 8 вставки корпус 2 и находящийся за ним присоединительный цоколь 6. На направленной ко второму штепсельному элементу 5 стороне корпуса 2 выступают два пневмоконтакта 4, которые увеличиваются на своем внешнем диаметре внутри корпуса 2 и выходят из него в виде проводящего элемента 3.
Помимо пневмоконтактов 4 в корпусе 2 расположено большое число электрических контактов 13, которые служат для передачи электрической энергии и управляющих сигналов, например, для системы шин.
Чтобы обеспечить максимально оптимальное течение сжатого воздуха через проводящие элементы 3, внутренний диаметр каждого из них от соответствующего пневмоконтакта 4 до присоединительного цоколя 6 должен быть постоянным.
Оба проводящих элемента 3 неподвижно закреплены на корпусе 2 и установлены подвижно внутри присоединительного цоколя 6. В зоне вхождения проводящего элемента 3 в присоединительный цоколь 6 находится первое место 9 герметизации, которое образовано преимущественно эластомерным или пластиковым уплотнением 10 и особенно хорошо видно на фиг.2.
Оба проводящих элемента 3 проходят в направлении 8 вставки от присоединительного цоколя 6 до корпуса 2 параллельно друг другу. На присоединительном цоколе 6 видны, кроме того, присоединительные патрубки 7, к которым присоединяется питающая линия полуприцепа (не показана).
При сведении обоих штепсельных элементов 1, 5 оба пневмоконтакта 4 входят в противоположные контактные втулки 21 второго штепсельного элемента 5. Они находятся на обращенной к первому штепсельному элементу 1 стороне 20 второго штепсельного элемента 5, причем на фиг.1 схематично представлена только одна контактная втулка 21.
3
2
Каждая контактная втулка 21 имеет, кроме того, на своей внутренней стенке второе место 22 герметизации, которое при размещении пневмоконтакта 4 внутри контактной втулки 21 герметизирует его внешнюю периферийную поверхность посредством уплотнительного элемента 23. В качестве уплотнительного элемента 23 также подходит эластомерное или пластиковое уплотнение или кольцо круглого сечения. Внутренний диаметр D контактной втулки 21 выбран лишь незначительно большим, чем наружный диаметр D пневмоконтакта 4 (фиг.2), так что может происходить особенно лишенная потерь герметизация.
На обеих сторонах присоединительного цоколя 6 корпус 2 дополнительно опирается на него посредством пружин 11а, 11b, аксиально надетых на направляющие 12. Последние обеспечивают осевое перемещение корпуса 2 в заданном объеме.
D2
D
После сведения обоих штепсельных элементов 1, 5 создается давление внутри проводящего элемента 3 и подключенного пневмоконтура. Отдельный проводящий элемент 3 изображен на фиг.2 в продольном разрезе и в сечении. При этом видно, что в качестве оказывающего нажим сечения А роль играет только толщина стенки пневмоконтакта 4. Оно соответствует внутренней концентрической окружности. На противоположной стороне в зоне большего по диаметру проводящего элемента 3 сжатый воздух попадает на большее, оказывающее нажим сечение A, так что результирующее усилие подачи в направлении 8 вставки вызывает перемещение проводящего элемента 3 с расположенным на нем корпусом 2 относительно неподвижного присоединительного цоколя 6.
D1
1
2
D1
2
Оказывающее нажим сечение A больше на квадрат разности между диаметрами D и D. На фиг.2 оказывающее нажим сечение A соответствует заштрихованной и примыкающей к ней незаштрихованной поверхностям до обозначенной прерывистой линией окружности в соответствии с внешним диаметром D периферийной стенки пневмоконтакта 4.
На фиг.3 при виде сбоку представлено расположение обоих штепсельных элементов 1, 5 на автопоезде с тягачом 14 и полуприцепом 15. Тягач 14 несет в задней части седельно-сцепное устройство 17 с конически расширяющимся назад вводным отверстием 16. Для сцепки полуприцепа 15 тягач 14 подъезжает к нему задним ходом, пока выступающий на нижней стороне полуприцепа 15 шкворень 18 не войдет во вводное отверстие 16 и не будет направлен в нем до достижения своего блокированного положения.
На шкворень 18 с возможностью поворота воздействует несущий элемент 19, который держит наготове штепсельный элемент 1. При дальнейшем сближении тягача 14 и полуприцепа 15 штепсельный элемент 1 входит в активное зацепление с закрепленным на седельно-сцепном устройстве 17 вторым штепсельным элементом 5. Последний находится ниже уровня вводного отверстия 16.