專利名稱：電連接組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電連接組件。
背景技術(shù)：
W0-A-2007/045792描述了一種充電站和電動車輛，其中，車輛的電動機(jī)由當(dāng)車輛靠近充電站靜止時充電的電池來供電。車輛與充電站之間的電連接受到與車輛的連接裝置協(xié)作的充電站的連接裝置的影響。GB-A-2264201公開了一種包括凸形元件和凹形元件的電連接組件，凸形元件包括兩個導(dǎo)電銷，凹形元件包括用于容納導(dǎo)電銷的兩個導(dǎo)電插孔。保護(hù)元件覆蓋上述銷并能夠在凸形元件的主體內(nèi)部沿該銷滑動。在將凸形元件與凹形元件連接時，凹形元件向后推動保護(hù)元件，這使得接合在凹形元件的插孔內(nèi)的導(dǎo)電銷被釋放。在連接期間，如果凸形元件相對于凹形元件錯誤地對準(zhǔn)，連接組件不允許在沒有將凸形元件卡住在凹形元件內(nèi)的情況下導(dǎo)出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，盡管特別是由于車輛相對于充電站的停止位置的變化以及車輛負(fù)載的變化引起的車輛的連接裝置相對于充電站的連接裝置的有缺陷的位置，仍然確保車輛充電時，車輛與充電站的快速、可靠、安全地并且自動地連接和斷開。為此，本發(fā)明涉及一種電連接組件，包括凹形元件和用于插入該凹形元件內(nèi)的凸形電連接元件，凹形元件包括至少一個電觸點，凸形元件包括沿縱向軸線延伸的插頭和包圍插頭并相對于插頭活動的套管。至少一個電觸點由插頭或套管承載，并用于電連接到由凹形元件承載的電觸點上。凸形元件的電觸點的外部連接表面在套管相對于插頭的第一軸向位置中由套管或插頭覆蓋，并在套管相對于插頭的第二軸向位置中暴露。套管的外部徑向表面包括至少兩個臺級，至少兩個臺級的直徑沿朝向凸形元件的自由端的方向減小。凹形元件包括主體，主體的內(nèi)部徑向表面包括至少兩個臺級，至少兩個臺級的直徑沿朝向凹形元件的口的方向增大。根據(jù)本發(fā)明，套管的臺級的外表面與凹形元件的主體的內(nèi)表面的臺級的外表面基本上互補(bǔ)。此外，當(dāng)套管完全插入凹形元件內(nèi)時，凸形元件的較大直徑的臺級接合到凹形元件的較大直徑的臺級中，凸形元件的較小直徑的臺級接合到凹形元件的較小直徑的臺級中。因此，本發(fā)明能夠確保當(dāng)為車輛充電時，將車輛自動、快速、可靠并安全地連接到充電站，和與其自動、快速、可靠并安全地斷開。由于臺級的協(xié)作，凸形元件在沒有卡住的風(fēng)險的情況下導(dǎo)入凹形元件內(nèi)，對觸點的保護(hù)確保本發(fā)明的安全性和壽命。根據(jù)本發(fā)明的有利但非強(qiáng)制方面，這種凸形連接元件可以以任意技術(shù)上可接受的組合來結(jié)合以下一個或多個特征凸形元件包括用于將形成插頭或套管與自由端相對的一端的元件固定到支承件上的連接元件。此外，連接元件使得支承件相對于插頭或套管沿與插頭的縱向軸線相交的至少一個方向運(yùn)動。但本發(fā)明能夠使得盡管凸形元件相對于凹形元件有缺陷地徑向定位， 凸形元件與凹形元件軸向且自動地對準(zhǔn)。因此，凸形元件與凹形元件之間的定位誤差被適應(yīng)，特別是當(dāng)連接各元件時出現(xiàn)的凸形元件相對于凹形元件的運(yùn)動。此外，即使斷開運(yùn)動不精確，凸形元件也可從凹形元件無損壞地斷開。
連接元件是彈性地可變形元件，并可為彈簧。
連接元件鉸接到插頭或套管上。連接元件是中空的，以在其內(nèi)部容納至少一個電纜。連接元件沿插頭的縱向軸線總體上軸向延伸。彈簧裝置適于使連接元件返回到初始位置，在初始位置中，連接元件沿插頭的縱向軸線總體上延伸。凸形元件包括軸向布置在套管與插頭的端部元件之間的裝置，以朝向套管相對于插頭的第一位置軸向推動套管。因此，套管在其第一位置中自動地替換。凸形元件包括至少兩個電觸點，至少兩個電觸點是沿插頭的縱向軸線布置的平行的環(huán)形導(dǎo)電線道的形式。凸形元件的至少一個電觸點位于插頭的外部徑向表面上。這優(yōu)化了凸形元件的緊湊度。插頭從套管軸向凸出，并構(gòu)成凸形元件的自由端。因此，在沒有暴露觸點風(fēng)險的情況下朝凹形元件引導(dǎo)凸形元件，這對本發(fā)明的安全性和壽命是有利的。凹形元件包括相對于凹形元件的主體在第一位置與第二位置之間軸向活動的擋板，在第一位置中，擋板覆蓋凹形元件的電觸點，在第二位置中，電觸點由擋板暴露。擋板具有布置在與口位于相同側(cè)上的軸向側(cè)面，并由導(dǎo)電材料制成，插頭的與凸形元件的自由端位于相同端部的一端包括導(dǎo)電部分。該特征優(yōu)化了本發(fā)明的緊湊度并提升安全性。連接組件包括至少一個傳感器，至少一個傳感器檢測位于第二位置中的活動擋板和/或處于完全插入凹形元件內(nèi)部的構(gòu)型的套管，控制單元適于根據(jù)每個傳感器的輸出信號而控制向至少一個電觸點的電力供應(yīng)。這些特征有助于本發(fā)明的安全性。在套管完全插入凹形元件內(nèi)部的構(gòu)型中，套管的較大直徑的臺級與凹形元件的主體的較大直徑的臺級重疊的軸向長度大于套管的較小直徑的臺級與凹形元件的主體的較小直徑的臺級重疊的軸向長度。該特征確保凸形元件在凹形元件內(nèi)無卡住地引導(dǎo)。包括凸形元件和凹形元件的成對元件中的一個元件電連接到電池，包括凸形元件和凹形元件的成對元件中的另一個元件電連接到電源，電源可為電容器或電力分配系統(tǒng)。包括凸形元件和凹形元件的成對元件中的一個元件安裝在車輛上，包括凸形元件和凹形元件的成對元件中的另一個元件安裝在固定充電站上。安裝在車輛上的凸形元件或凹形元件包括連接到車輛的控制單元上的至少一個附加電觸點。


在對凸形電連接元件、裝備有這種凸形元件的電動車輛以及由這種凸形元件和固定充電站的凹形元件組成的電連接組件的以下說明的教導(dǎo)下，將更好地理解本發(fā)明以及本發(fā)明的其它優(yōu)勢。圖1是分別裝備有本發(fā)明的凸形電連接元件和本發(fā)明的電連接組件的凹形元件的公共汽車和充電站的平面圖；圖2是在連接組件的第一構(gòu)型中以及在凸形元件與凹形元件的電連接期間的圖1 中的細(xì)部II的放大比例的視圖；圖3和圖4分別是圖2中的細(xì)部III和IV的放大比例的視圖；圖5是第一構(gòu)型之后的第二構(gòu)型的類似于圖2的部分；圖6是第二構(gòu)型之后的第三構(gòu)型的類似于圖2的部分；圖7是第三構(gòu)型之后第四構(gòu)型的類似于圖2的部分，其中，連接組件的各元件電氣連接；以及圖8是圖7中的細(xì)部VIII的放大比例的視圖。
具體實施例方式在以下說明中，術(shù)語導(dǎo)電指的是能傳輸電流的元件，比如金屬元件。類似的，術(shù)語絕緣指的是不允許電流通過的元件。最后，術(shù)語軸向指的是相關(guān)元件的縱軸線。圖1示出設(shè)置有凸形電連接元件4的公共汽車2，凸形電連接元件4具有縱軸A4。 車輛2的前向D沿著車輛2的縱軸A2。車輛2裝備有電池/蓄電池22，電池22向電動機(jī) 21供電以驅(qū)動車輛2。凸形元件4由配線裝置222電連接到電池22，并經(jīng)由直螺旋彈簧42 連接到具有縱軸線A24的致動器M的活動端部M2。當(dāng)凸形元件4位于其斷開構(gòu)型時，彈簧42大致沿軸線A4延伸，如圖1和2所示。在圖1中，軸線~和~4重合。致動器M是包括桿241的汽缸，桿241的端部242沿軸線A24是平移活動的。致動器M圍繞垂直于車輛 2的車頂25并且當(dāng)車輛靜止在平坦的水平地面上時豎直的軸線\樞轉(zhuǎn)，使得軸線A24在平行于車輛2的車頂25的平面內(nèi)活動。車輛2的控制單元20經(jīng)由配線裝置202電連接到致動器24，并經(jīng)由配線裝置204 電連接到凸形元件4。未示出的扭力彈簧連接到致動器M上，并適于在凸形元件4沒有電連接時將凸形元件4定位在初始位置，在初始位置中，凸形元件4的軸線A4垂直于車輛2的軸線A2。該運(yùn)動沿圖1中雙頭箭頭F1的一個方向發(fā)生。具有縱軸線A6的凹形元件6屬于布置在公共汽車站附近的固定充電站8，并包括附裝到凹形元件6的主體62上的進(jìn)入錐體64。進(jìn)入錐體64具有內(nèi)表面642。軸線A6與軸線A4和A24平行并以偏移量d分離。偏移量d是軸線A4與A6之間的偏移量在附圖平面上的投影。在實踐中，如果當(dāng)固定不動的車輛的軸線A2不垂直于軸線A6時，當(dāng)乘客上車或下車引起車輛2搖擺時，車輛2停在充電站8的略微前方或略微后方，和/或如果道路相對于軸線A6傾斜，則會發(fā)生軸線A4和A6的不對準(zhǔn)或偏移。在圖1和2中示出的偏移量d對應(yīng)于A4和A6在連接之前平行的特殊情況，但可能存在角偏移。固定站8包括由電連接配線裝置821連接到凹形元件6的電容器82?？刂茊卧?0 控制配線裝置821中的開關(guān)662，開關(guān)662選擇性地連接電容器82與凹形元件6。電容器 82選擇性地連接到電源并由電源系統(tǒng)14供電，在實踐中，電源系統(tǒng)14可為低壓電力分配系統(tǒng)?？刂茊卧?0根據(jù)信號S71和S72控制的開關(guān)662，信號S71和S72通過電纜710和720 傳送至控制單元10并由相應(yīng)的傳感器71和72輸送。電纜6210將控制單元10電連接到凹形元件6。元件4和6共同形成電連接組件12，電連接組件12能夠選擇地將電容器82電連接到電池22，或更一般地將電源電連接至電池22。圖2和圖5至8示出在凸形元件4電連接至凹形元件6內(nèi)期間連接組件12的四個連續(xù)構(gòu)型。在未示出的靠近步驟期間，該步驟之后，凸形元件4與凹形元件6機(jī)械接觸，如可在圖2中看到的連接組件的構(gòu)型所示，車輛2沿方向D到達(dá)固定充電站8并在此停止。然后，車輛2的控制單元20通過經(jīng)由配線裝置202傳遞的信號控制致動器對，使其活動端部242在凹形元件6的方向上沿軸線A24平移運(yùn)動，直到在凸形元件與凹形元件6 的進(jìn)入錐體64的內(nèi)表面642之間建立機(jī)械接觸為止。由于偏移量d，所以在從凹形元件的軸線A6偏移的點處建立機(jī)械接觸。圖2示出上述靠近步驟之后的電連接組件12。凸形元件4和凹形元件6在該階段處于斷開構(gòu)型。如更具體地在圖3中所示，凸形元件4包括由套管43包圍的插頭41。凸形元件 4的縱向軸線A4是與套管43和插頭41共有的中心軸線。套管43的內(nèi)部徑向表面435具有臺肩432，套管的外部徑向表面436具有兩個臺級433和434。臺級433和434是圓形截面的柱形外部徑向表面，各自的軸向長度L433和L4m以及各自的直徑D433和D4m由錐臺表面 437彼此連接。臺級433位于用于首先插入凹形元件6內(nèi)的凸形元件4的自由端401的附近，并具有小于臺級434的外徑的外徑。臺級434比臺級433更遠(yuǎn)離自由端401，并具有比 L433的長度短的長度L434。插頭41由電絕緣材料管410形成，電絕緣材料管410的位于自由端401處的端部由錐臺導(dǎo)電止動器411卡住，錐臺導(dǎo)電止動器411的截面沿朝自由端401的方向縮小。止動器411形成元件4的從套管43軸向凸出的自由端401。管410與自由端401相對的端部固定在間隔件417上，間隔件417包括臺肩416。端支承件419附裝到間隔件417上。絕緣管410、導(dǎo)電止動器411、間隔件417和端支承件419固定在一起，并共同組成插頭41。彈簧42的軸向長度總體上與插頭41的軸向長度為相同的量級，即與凸形元件4 的自由端401和端支承件419之間的距離相同。在斷開構(gòu)型中，將彈簧42固定到端支承件419上的區(qū)域相對于將彈簧42固定到致動器M的活動端部242上的區(qū)域，在凸形元件4的自由端401的方向上沿軸線A4軸向偏移。插頭41在其外部徑向表面415上載有三個金屬電觸點412、413和414。電觸點 412,413和414是與軸線A4平行、沿軸線A4布置、由絕緣管410間隔的環(huán)形導(dǎo)電線道。電觸點412、413和414具有與插頭41的外表面415齊平的各自的外表面、12、S413和、14。在圖1至3、圖5和圖6中示出的套管43相對于示出插頭41的第一軸向位置中， 觸點412,413和414的外表面S412, S413和S414由套管43覆蓋。套管43對觸點412,413和 414的覆蓋對應(yīng)于插頭41的外部徑向表面415與套管43的內(nèi)部徑向表面435的徑向重疊， 并具有使得套管43能夠相對于插頭41軸向滑動的功能徑向間隙。在套管43與自由端401相對的端部處圍繞套管43設(shè)置的橋臺45延伸套管43的臺級434，并包括外部環(huán)形部分451，外部環(huán)形部分451具有比套管43的臺級434的外徑D434 更大的外徑。在凸形元件4的斷開構(gòu)型中，復(fù)位彈簧47將套管43推入相對于插頭41的第一軸向位置中，在該位置中，套管43的內(nèi)表面435覆蓋插頭41的觸點412、413和414，套管43 的臺肩432抵靠間隔件417的臺肩416。彈簧47沿軸向夾在插頭41的支承件419與套管 43之間，并向套管43上施加朝向第一自由端401的軸向力E47。布置在套管43的內(nèi)部徑向表面435上的插頭41與套管43之間、以及布置成比觸點412、413和414更靠近凸形元件4的自由端401的密封件431形成密封的屏障，該密封的屏障在套管43的第一位置中保護(hù)凸形元件4的觸點412、413和414免受外部污染。致動器M的活動端部M2由彈簧42連接到支承件419?？紤]到由于彈簧42的彈性彎曲，凸形元件4可能相對于軸線A24傾斜和/或與軸線A24未對準(zhǔn)，凸形元件4安裝成使其相對于活動端部242浮動。在凸形元件4的初始位置中，彈簧42的軸線基本上與軸線A4 和A24對準(zhǔn)，為了使凸形元件4與凹形元件6之間的聯(lián)接力的有效傳遞，彈簧42的轉(zhuǎn)動是是連續(xù)的。第一保護(hù)波紋管461圍繞彈簧47設(shè)置，在圖2和3中可見，但在圖5到7中未示出。波紋管461的第一端部以密封方式抓緊橋臺45，波紋管462的第二端部以密封方式抓緊支承件419。在圖2中可見但未示出在圖5到圖7中的第二保護(hù)波紋管462覆蓋彈簧42， 并以密封方式夾在插頭41與致動器M之間，一端連接到端支承件419，另一端連接到致動器對的活動端部對2。因此，保護(hù)波紋管461和462以密封方式保護(hù)凸形元件4，一方面在支承件419與套管43之間，另一方面在支承件419與致動器M的活動端部242之間。導(dǎo)電材料接地棒48插入插頭41和套管43內(nèi)部的凸形元件4中。接地棒48的第一端部482旋入止動器411的螺紋4112內(nèi)，其另一個端部484由未示出的電纜連接到車輛 2的接地件。在圖2和圖4至8中可見的凹形元件6由絕緣主體62組成，主體62在口 63處附接，凸形元件通過口 63穿入主體62內(nèi)，錐體64的小直徑端由未示出的裝置，比如螺釘，組裝到主體62上。橫向于進(jìn)入錐體64的軸線A6的截面沿遠(yuǎn)離凹形元件6的主體62的軸向增大。中心在軸線A6上的主體62的內(nèi)部徑向表面65具有兩個臺級擬6和628，兩者均為圓形截面的柱面，其相應(yīng)的內(nèi)徑D626和Dffi8沿朝凹形元件6的口 63的軸向增大。臺級626 具有比臺級628的直徑Dffi8更大的直徑D626，并在軸向靠近口 63。臺級6 具有比臺級6 的軸向長度Lffi8更長的軸向長度L626。臺級6 和628由錐臺表面620連接。為沿軸線A6平行布置并由凹形元件6的主體62間隔的環(huán)形線道的形式的導(dǎo)電觸點621、622和623，位于凹形元件6的內(nèi)表面65上并比臺級6 和6 更軸向遠(yuǎn)離口 63。內(nèi)表面65的位于凹形元件6的遠(yuǎn)端625與臺級6 和6 之間并承載觸點621、 622和623的部分652，具有圓形截面的圓柱的幾何形狀，該圓形截面的直徑Dffi2小于臺級 626和6 的直徑D626和D628。電觸點621,622和623的相應(yīng)的外表面S621, S622和S623與主體62的內(nèi)表面65齊平，并承載彈簧葉片式觸點的環(huán)形導(dǎo)電接觸元件6211、6221和6231，彈簧葉片式觸點在凹形元件6的內(nèi)表面65的部分652內(nèi)部沿徑向朝向軸線A6略微地凸出。
絕緣活動擋板68布置在凹形元件6內(nèi)部。擋板68由彈簧67朝向凹形元件6的口 63彈性加載。彈簧67夾在凹形元件6的遠(yuǎn)端625與擋板68之間，并向擋板68上施加導(dǎo)向口 63的軸向力&7。在凹形元件6的斷開構(gòu)型中，擋板68因此推靠在主體62的內(nèi)部臺肩627上，并在相對于主體62的該第一軸向位置中徑向覆蓋凹形元件6的觸點621、622 和623的外表面^21Jffi2和。密封件6 軸向布置為比觸點621、622、623更靠近凹形元件6的口 63，并布置在凹形元件6的主體62與擋板68之間，當(dāng)密封件6 位于其第一位置時，密封件6 形成保護(hù)觸點621、622和623的密封的屏障。密封件6M沿臺級628的周向延伸，并當(dāng)套管43完全插入凹形元件6的內(nèi)部時保護(hù)觸點 621、622、623 和 412、413、414。導(dǎo)電接地棒66在擋板68的內(nèi)部徑向插入凹形元件6內(nèi)。接地棒66的面向口 63 的端部662與擋板68的面向口 63的軸向側(cè)齊平。棒66由未示出的電纜連接到充電站8 的接地件。凹形元件6的主體62承載臺級626中的第一傳感器71和靠近凹形元件6的主體 62的遠(yuǎn)端625的擋板68的殼體內(nèi)的第二傳感器72。在靠近步驟之后的第一連接步驟期間，其結(jié)果在圖5中示出，致動器對的自由端 242沿軸線A24繼續(xù)平移運(yùn)動。自由端401與進(jìn)入錐體64之間的接觸力使得軸線A24繞\ 朝口 63樞轉(zhuǎn)，如由圖5中的箭頭F2所示，如果在垂直于圖2的平面的平面中存在不可見的對準(zhǔn)缺陷，則使彈簧42彈性地變形。該變形和樞轉(zhuǎn)使得凸形元件4能夠繼續(xù)沿凹形元件6 的主體62的方向前進(jìn)，其自由端401沿進(jìn)入錐體64的內(nèi)表面642滑動。在第一步驟的結(jié)尾，自由端401和套管43的臺級433至少部分地穿入凹形元件6的主體62的臺級626內(nèi)， 如圖5所示，凸形元件4的軸線A4與凹形元件6的軸線A6呈角度α。角度α是在圖2中可見的軸線A4與軸線A6之間的偏移量d造成的。在第一連接步驟之后的第二連接步驟期間，其結(jié)果在圖6中示出，致動器M在凹形元件6的主體62的方向上沿軸線A24繼續(xù)以平移運(yùn)動活動端部M2。凸形元件4的自由端401在遠(yuǎn)端625的方向上沿凹形元件6的分級的內(nèi)部徑向表面65前進(jìn)，并引起彈簧42 的彎曲，用于使得凸形元件4的軸線A4與凹形元件6的軸線A6逐漸對準(zhǔn)。首先，臺級433 穿入臺級626內(nèi)，這兩個臺級的表面之間具有大的徑向間隙。該徑向間隙是直徑D626與D433 之間差別引起的。然后，臺級434以小的徑向間隙接合到臺級626內(nèi)，之后，臺級433以小的徑向間隙接合到臺級628內(nèi)，直到套管43完全插入凹形元件6的主體62中為止。套管43的臺級433和434的外表面與主體62的內(nèi)表面65的臺級6 和6 的外表面基本上互補(bǔ)。換句話說，除了功能間隙，套管43的臺級433和434與主體62的臺級 626和6 具有基本上相同的直徑，以便一方面允許臺級433和434與臺級6 和6 接合，另一方面允許套管43相對于凹形元件6的主體62軸向運(yùn)動。另外，凹形元件6的內(nèi)表面65的部分652與插頭41的外部徑向表面415承載觸點412、413和414的的部分互補(bǔ)。在圖6的構(gòu)型中，套管43的橋臺45與凹形元件6在進(jìn)入錐體64的水平處接觸， 橋臺45的環(huán)形部分451不使套管43沿凹形元件6的主體62的遠(yuǎn)端625的方向作平移運(yùn)動。在該構(gòu)型中，由于由套管43向后推進(jìn)，因此，傳感器71被激活并檢測到套管43抵靠著凹形元件6，因此完全地插入。
在套管43的完全插入構(gòu)型中，凸形元件4的較小直徑臺級433插入凹形元件6的較小直徑臺級6 中，臺級433與臺級6 重疊長度為L433/628。類似地，在該構(gòu)型中，凸形元件4的較大直徑臺級434插入凹形元件6的較大直徑臺級626中，臺級434與臺級6 重疊長度為L434/626。軸向重疊長度L434/626大于軸向重疊長度L43v628，這使得較大直徑臺級434 和6 能夠在較小直徑臺級433和6 之前配合。這樣，當(dāng)將凸形元件4連接到凹形元件 6上時，防止在凹形元件6內(nèi)卡住凸形元件4，并便于在凹形元件6內(nèi)引導(dǎo)套管43。凸形元件4的錐臺部分437和凹形元件6的錐臺部分620在端部具有相同的角度，并在連接期間能夠防止卡住并便于套管43在凹形元件6內(nèi)的引導(dǎo)。然后，密封件擬4通過防止異物和潮氣侵入凹形元件6內(nèi)而保護(hù)凹形元件6的觸點621、622和623。在擋板68由插頭41向后推進(jìn)之前，套管43的臺級433與密封件624 配合，擋板68和主體62之間的密封在密封件629的水平處被破壞。然后，如有必要，彈簧 42彎曲并使凸形元件4的軸線A4與凹形元件6的軸線A6對準(zhǔn)，而致動器M的軸線A24與軸線A4未對準(zhǔn)，致動器M繼續(xù)向凸形元件4傳遞連接力。在第二連接步驟之后的第三連接步驟中，其結(jié)果在圖7中示出，致動器M繼續(xù)沿凹形元件6的主體62的方向以平動運(yùn)動活動端部M2，并施加與壓縮彈簧47的力相反的力。然后，插頭41相對于套管43軸向運(yùn)動，并繼續(xù)沿凹形元件6的遠(yuǎn)端625的方向以平動運(yùn)動，直到端支承件419抵靠著套管43為止。然后，插頭41通過壓縮彈簧67沿凹形元件6的遠(yuǎn)端625的方向向后推動活動擋板68，直到活動擋板68到達(dá)在圖7和8中示出的第二軸向位置為止，其中，活動擋板68推動并觸發(fā)第二傳感器72，并且擋板68不再徑向覆蓋觸點621、622和623的外表面S621、S622和S623 0這暴露了觸點621、622和623。在圖7和圖8中示出的兩個元件4和6的機(jī)械連接構(gòu)型中，套管43位于相對于插頭41的第二軸向位置中，并不再覆蓋插頭41的電觸點412、413和414。這暴露了電觸點 412,413 和 414。經(jīng)由彈簧葉片式觸點6211、6221和6231在相應(yīng)的面對的觸點412和621、413和 622以及414和623的外表面和S413和以及、14和Sffi3之間建立機(jī)械和電接觸。由于彈簧葉片的彈性適應(yīng)凸形元件4與凹形元件6之間的任意傾斜和/或徑向間隙， 因此彈簧葉片式觸點的彈簧葉片促進(jìn)機(jī)械接觸。盡管由彈簧67和47施加相反的力和E47,但致動器M繼續(xù)施加足夠的力以將電連接組件12的元件保持在其圖7和圖8所示的位置。在該構(gòu)型中，凸形元件4的接地棒 48經(jīng)由導(dǎo)電止動器411與凹形元件6的接地棒66接觸，固定站8和車輛2的接地件相連。當(dāng)兩個傳感器71和72被觸發(fā)時，這意味著凸形元件4正確地機(jī)械連接在凹形元件6內(nèi)。分別由傳感器71和72輸送的信號S71和、通過圖1中可見的電纜710和720向控制單元10傳輸正確的連接信息。然后，控制單元10指令開關(guān)662閉合，開關(guān)662閉合如下所述的充電電路并為觸點622和623供能。開始通過連接組件12為車輛2充電。在充電期間，電容器82經(jīng)由回路向車輛2的電池22輸送電能，回路由以下充電電路形成電能通過電纜6220從電容器82的第一端子向凹形元件6的觸點622傳遞。如圖3 更特別地示出，電纜4130和4140分別通過端子4132和4142連接到觸點413和414，電纜 4130和4140焊接到端子4132和4142上。然后，電能在觸點413的水平上傳遞到凸形元件4內(nèi)，并進(jìn)入電纜4130、插頭41的內(nèi)部、套管43、支承件419、彈簧42和活動端部M2，到達(dá)電池22的第一端子。充電電路從電池22的第二端子經(jīng)由電纜4140、觸點414、觸點623和電纜6230到電容器82的第二端子是封閉的。電纜4140與電纜4130形成配線裝置222，電纜6220與電纜6230形成配線裝置 821。為了使圖形清晰，僅在圖8中示出電纜4130、4140、6220和6230。觸點621和412 用于通信與連接組件12的連接有關(guān)、由在控制單元10與20之間轉(zhuǎn)送通過的信號\傳送的信息。因此，觸點621和412指令在開關(guān)662閉合之前在機(jī)械連接的端部處接地，并指令致動器M的運(yùn)動。連接信息通過電纜6210以在控制單元10與凹形元件6的觸點621之間轉(zhuǎn)送通過。連接信息在由觸點621和412形成的電氣接口的水平處在凹形元件6與凸形元件4之間傳遞，并經(jīng)由容納在插頭41和套管43內(nèi)部的電纜4120轉(zhuǎn)送通過，電纜4120構(gòu)成連接觸點412與控制單元20的配線裝置204。為了更加清晰，電纜6210和4120僅圖8中示出。控制單元10通過指令開關(guān)662的斷開在充電十秒之后中斷充電，這中斷向觸點 622和623供給電力。該時期特別地可以根據(jù)電容器82的電容量而調(diào)整的。在充電中斷之后，控制單元20自動指令致動器M縮回，這驅(qū)動凸形元件4作與連接時執(zhí)行的運(yùn)動反向的運(yùn)動插頭41縮回到套管43內(nèi)，插頭41的臺肩416抵靠套管43的臺肩432，活動擋板68沿凹形元件6的口 63的方向由彈簧67向后推動，電觸點621、622、 623和412、413、414再次分別由擋板68和套管43覆蓋和保護(hù)，凸形元件4退出凹形元件 6，并沿致動器M的旋轉(zhuǎn)軸線\的方向驅(qū)動凸形元件4。未示出的扭力彈簧使得致動器M 繞軸線樞轉(zhuǎn)，將凸形元件4驅(qū)動至初始位置。然后，車輛2準(zhǔn)備進(jìn)行下一次連接。如果車輛2在充電時間結(jié)束之前離開固定站8，則由于由彈簧42沿軸線Af^PA4 (此時兩者重合)軸向傳遞的車輛2的向前運(yùn)動D，凸形元件4從凹形元件6拔出。凸形元件4 的該運(yùn)動由傳感器71和72檢測，控制單元10通過指令開關(guān)662的斷開中斷充電，使得當(dāng)觸點622和623失效時凸形元件4和凹形元件6分開，以免形成電弧。一旦檢測到運(yùn)動，控制單元10和20通過信號&通信，控制單元20指令致動器M使得活動部分242縮回。最后，致動器M繞軸線\樞轉(zhuǎn)并使凸形元件4返回到初始位置。在未示出的變體中，凸形元件4可以是充電站8的一部分，凹形元件6可以是車輛 2的一部分。在未示出的本發(fā)明的另一個變體中，套管43的外表面436和凹形元件6的互補(bǔ)內(nèi)表面65可包括大于或等于三的相同數(shù)量的臺級。這種情況下，凹形元件6的臺級的內(nèi)部截面沿朝向凹形元件6的口 63的軸向增大，凸形元件4的臺級的外部截面沿朝向凸形元件4 的自由端401的軸向減小。在未示出的本發(fā)明的另一個變體中，凸形元件4的每個觸點均可設(shè)置在與套管43 的內(nèi)部徑向表面435齊平的套管43上，然后，插頭41用于在套管43相對于插頭41的第一位置中從內(nèi)部徑向保護(hù)并端蓋觸點，而插頭41可沿軸向向后推進(jìn)至相對于套管43的第二位置。在該第二位置中，插頭41不再覆蓋凸形元件的觸點412、413和414。在該變體中，套管43由彈簧42與致動器M的活動端部242連接。如上所述，為了將其固定到致動器M上，凸形元件4包括彈簧42，彈簧42是彈性地?fù)锨?，并允許端支承件242沿與軸線A4相交的方向相對于插頭41運(yùn)動。然而，彈簧42 可由另一個連接元件替換，該連接元件可為聚氨酯型彈簧，也可彈性地變形，或者由鉸接到插頭41或套管43和/或端支承件242上的連接元件替換。該鉸接連接單元可為，比如萬向接頭或鉸接臂。無論采用何種形式的連接裝置，連接元件將插頭41或套管43連接其上的支承件242都能夠相對于軸線A4橫向運(yùn)動。彈簧42具有使凸形元件4的插頭41彈性地返回到初始位置的固有功能，在初始位置中，軸線A4與連接元件的縱向軸線以及與軸線A24 總體上對準(zhǔn)。但是，如果所采用的連接裝置不提供該功能，則可能增加具有該功能的額外的部件。此外，無論采用何種連接元件，其均為中空的，使得由絕緣外皮環(huán)繞的至少一個電纜可容納其中。上述說明中的車輛2是公共汽車。但是，本發(fā)明可應(yīng)用于任意機(jī)動、陸上或非陸上車輛。此外，在充電期間接收電能的車輛2的電接收器不必是電池。在上述說明和附圖中，插頭41由緊固在一起便于其加工的多個部分構(gòu)成。然而， 插頭41可以是一體的。在圖中，凹形元件6的主體62由緊固在一起的多個部分構(gòu)成。然而，主體62可以是一體的。在未示出的構(gòu)型中，凹形元件6可裝備車輛2，并可電連接到電池22上，凸形元件 4可裝備充電站8，并可電連接到電源。車輛2的控制單元20可選擇性地連接和控制除致動器M外的車輛2的元件，比如車輛2的車門。
權(quán)利要求
1.一種電連接組件(12)，包括凹形元件(6)和用于插入所述凹形元件(6)內(nèi)的凸形元件G)，所述凹形元件(6)包括至少一個電觸點(621、622、623)，所述凸形元件(4)包括插頭(41)、套管03)和至少一個電觸點012、413、414)，所述插頭沿縱向軸線(A4) 延伸，所述套管G3)包圍所述插頭Gl)并相對于所述插頭Gl)活動，所述至少一個電觸點012、413、414)由所述插頭Gl)或所述套管03)承載并用于電連接到由所述凹形元件 (6)承載的所述電觸點(621、622、623)上，所述凸形元件(4)的所述電觸點(412、413、414) 的外部連接表面6412、、13、、14)在所述套管相對于所述插頭Gl)的第一軸向位置中由所述套管^幻或所述插頭Gl)覆蓋，并在所述套管相對于所述插頭Gl)的第二軸向位置中暴露，所述套管^幻的外部徑向表面(436)包括至少兩個臺級033、434)，所述兩個臺級G33、434)的直徑(D433、D434)沿朝向所述凸形元件⑷的自由端G01)的方向減小，并且，所述凹形元件(6)包括主體(62)，所述主體(62)的內(nèi)部徑向表面(65)包括至少兩個臺級(6沈、6觀)，所述至少兩個臺級(626、628)的直徑(D626、D628)沿朝向所述凹形元件 (6)的口 (63)的方向增大，其特征在于，所述套管的所述臺級(433、434)的外表面與所述凹形元件(6)的所述主體(6 的所述內(nèi)表面(6 的所述臺級(626、628)的外表面基本上互補(bǔ)，并且，當(dāng)所述套管^幻完全插入所述凹形元件(6)內(nèi)時，所述凸形元件的較大直徑(D434)的所述臺級G34)接合到所述凹形元件(6)的較大直徑(D626)的所述臺級(626)中，所述凸形元件 (4)的較小直徑(D433)的所述臺級(433)接合到所述凹形元件(6)的較小直徑(D628)的所述臺級(6 )中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電連接組件(12)，其特征在于，所述凸形元件(4)包括連接元件(42)，所述連接元件0 用于將元件G19)固定到支承件( 上，該元件(419)形成所述插頭Gl)或所述套管^幻的與所述自由端(401)相對的一端，并且，所述連接元件 (42)使得所述支承件( 相對于所述插頭Gl)或所述套管沿與所述插頭Gl)的縱向軸線(A4)相交的至少一個方向運(yùn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電連接組件(12)，其特征在于，所述連接元件0 是可彈性變形的元件，并可以是彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電連接組件(12)，其特征在于，所述連接元件0 鉸接到所述插頭Gl)或所述套管^幻上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電連接組件(12)，其特征在于，所述連接元件02)是中空的，以在其內(nèi)部容納至少一個電纜0120、4130、4140)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電連接組件(12)，其特征在于，所述連接元件0 沿所述插頭Gl)的所述縱向軸線(A4)總體上軸向延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電連接組件(12)，其特征在于，彈簧裝置適于將所述連接元件0 返回至初始位置，在所述初始位置中，所述連接元件0 沿所述插頭Gl)的所述縱向軸線(A4)總體上延伸。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的電連接組件(12)，其特征在于，所述凸形元件 (4)包括軸向布置在所述套管G3)與所述插頭Gl)的端部元件(419)之間的裝置(47)， 以朝向所述套管^幻相對于所述插頭Gl)的第一位置軸向推動(E47)所述套管03)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的電連接組件(12)，其特征在于，所述凸形元件(4)包括至少兩個電觸點，所述至少兩個電觸點是沿所述軸線(A4)布置的平行的環(huán)形導(dǎo)電線道012、413、414)的形式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的電連接組件(12)，其特征在于，所述凸形元件 ⑷的至少一個電觸點(412、413、414)位于所述插頭的外部徑向表面015)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的電連接組件(12)，其特征在于，所述插頭從所述套管G3)軸向凸出，并構(gòu)成所述凸形元件的所述自由端G01)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電連接組件(12)，其特征在于，所述凹形元件(6)包括相對于所述凹形元件(6)的所述主體(6 在第一位置與第二位置之間軸向活動的擋板(68)，在所述第一位置中，所述擋板(68)覆蓋所述凹形元件(6)的所述電觸點(621、622、623)，在所述第二位置中，所述電觸點被所述擋板(68)暴露。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電連接組件(12)，其特征在于，所述擋板(68)具有布置在與所述口(6 的相同側(cè)上的軸向側(cè)面(662)，所述擋板(68)由導(dǎo)電材料制成，并且，所述插頭Gl)的與所述凸形元件的所述自由端G01)位于相同端的一端包括導(dǎo)電部分 (411) 0
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的電連接組件(12)，其特征在于，其包括至少一個傳感器(71、72)，所述至少一個傳感器(71、7幻檢測處于所述活動擋板(68)的第二位置中的所述活動擋板(68)和/或檢測處于完全插入所述凹形元件(6)內(nèi)部的構(gòu)型中的所述套管 (43)，并且，控制單元(10)適于根據(jù)每個傳感器(71,72)的輸出信號(S71、S72)而控制向至少一個電觸點(621、622、623)的電力供應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的電連接組件(12)，其特征在于，在所述套管 (43)完全地插入所述凹形元件(6)內(nèi)部的構(gòu)型中，所述套管的較大直徑(D434)的所述臺級(434)與所述凹形元件(6)的所述主體(6 的較大直徑(D626)的所述臺級(626)重疊的軸向長度(L434/626)，大于所述套管03)的較小直徑(D433)的所述臺級033)與所述凹形元件(6)的所述主體(62)的較小直徑(D628)的所述臺級重疊的軸向長度(L43v628)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的電連接組件(12)，其特征在于，包括所述凸形元件(4)和所述凹形元件(6)的成對元件中的一個元件電連接到電池(22)，包括所述凹形元件(6)和所述凸形元件(4)的成對元件中的另一個元件電連接到電源(14)，所述電源 (14)可為電容器或電力分配系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的電連接組件(12)，其特征在于，包括所述凸形元件(4)和所述凹形元件(6)的成對元件中的一個元件安裝在車輛( 上，包括所述凹形元件(6)和所述凸形元件的成對元件中的另一個元件安裝在固定充電站(8)上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電連接系統(tǒng)(12)，其特征在于，安裝在所述車輛(2)上的所述凸形元件(4)或所述凹形元件(6)包括連接到所述車輛O)的控制單元00)上的至少一個附加電觸點。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電連接組件，該電連接組件包括凹形元件和用于插入該凹形元件內(nèi)的凸形電連接元件，凹形元件包括至少一個電觸點。凸形元件包括插頭和套管，套管包圍插頭并相對于插頭活動。至少一個電觸點由插頭或套管承載，并用于電連接到由凹形元件承載的電觸點上。套管的外部徑向表面包括至少兩個臺級，兩個臺級的直徑沿朝向凸形元件的自由端的方向減小，凹形元件包括主體，主體的內(nèi)部徑向表面包括至少兩個臺級，兩個臺級的直徑沿朝向凹形元件的口的方向增大。根據(jù)本發(fā)明，套管的臺級的外表面與凹形元件的主體的內(nèi)表面的臺級的外表面基本上互補(bǔ)。此外，當(dāng)套管完全插入凹形元件內(nèi)時，凸形元件的較大直徑的臺級接合到凹形元件的較大直徑的臺級中，凸形元件的較小直徑的臺級接合到凹形元件的較小直徑的臺級中。
文檔編號H01R24/00GK102315545SQ20111015860
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者克里斯蒂安·亨格爾, 杰羅姆·費(fèi)龍, 米歇爾·沙比朗, 菲利普·吉恩, 阿蘭-克里斯托弗·蒂貝爾吉安 申請人:馬爾遆公開股份有限公司