连接装置、连接系统以及鞍式牵引列车的制作方法

本发明涉及用于连接牵引车与半挂车之间的气压管线和电线的连接装置、用于具有连接装置的鞍式牵引列车的连接系统以及具有连接装置或连接系统的鞍式牵引列车。

背景技术：

鞍式牵引列车是载重汽车(lkw)的一个子组，包括牵引车和半挂车。在常见的鞍式牵引列车中，牵引车为机动化，而半挂车为非机动化。因此，为使半挂车运动而需要牵引车。

鞍式牵引列车主要被用于运输货物。牵引车和半挂车可分离地相互接合。因此可行的是停放半挂车，即，使牵引车脱离半挂车。这样一来，可以对半挂车进行装卸货，而牵引车连同司机可以另行投入工作。

牵引车与半挂车的连接包括通常借助鞍式连接器和鞍座主销进行的机械连接。还有，牵引车和半挂车借助气压管线和电线相互连接。通过气压管线，牵引车给半挂车提供压缩空气以用于半挂车制动系统。电线尤其用于半挂车的照明(闪光指示灯、后视灯等)，但也借助由牵引车经过电线所提供的电能进行半挂车的冷却。

牵引车与半挂车之间的气电连接的建立以人工方式进行。通常是由司机装接管线。此过程成本高且易出错。

us5,458,357公开了一种鞍式牵引列车，其中多根管线设置用于连接牵引车和半挂车。为了连接而设置有多路连接器，借此可同时连接多个管线。

由us2011/0133430a1公开了一种空气制动连接系统，在这里，设有软管来将牵引车连接部连接至半挂车连接部。软管在两端具有自密封阀。

de4135795a1公开了一种鞍式牵引列车，其中在两个车组部分之间设置有供应连接器，其在两个车组部分接合时自动闭锁并且在两个车组部分相互分离时自动打开。

由de102004062172a1描述了一种用于连接在牵引车与可连接至其上的半挂车之间的供应管线的系统。在牵引车上设有鞍式连接器和可自动化的带有至少一个插座的管线连接系统。

de102006012800a1公开了一种用于连接在第一车辆和通过连接器可与之相接合的第二车辆之间的至少一个供应管线的连接辅助装置。该连接辅助装置包括布置在第二车辆上的供应托架用于所述至少一个供应管线的插接。

技术实现要素：

车辆自动化可能导致在车辆进行自主或自动连接或分离的一些区域内不应有或禁止人员存在。因此，本发明的任务是简化或如此设计在牵引车与半挂车之间的气电连接的建立，即，其至少在所述区域内可被自动化。

该任务通过一种根据本发明的连接装置来完成。

根据本发明的用于连接在牵引车与半挂车之间的电线和气压管线的连接装置具有第一端、第二端和多个将这两端相连的管线。在第一端设置有至少一个气压插接件和/或至少一个电插接件。在第二端设置有包括至少一个气压连接件和/或至少一个电连接件的第一插接单元。

该连接装置的气电插接件最好与该半挂车的气电插接件是形状互补的。

第一插接单元最好与该牵引车的第二插接单元是形状互补的。

该插接件可以是插座或插头。插头和插座是形状互补的部件并且共同形成插接连接。

在有利的改进方案中，第一插接单元具有非旋转对称的壳体。这样一来，形状互补的且最好也具有非旋转对称的壳体的第二插接单元只能通过单一方式与第一插接单元相连接。这样一来，防止该插接单元的错误连接。

在替代实施方式中，最好至少部分按照旋转对称的成对配置形式设置有第一连接件。在旋转对称的成对配置情况下，连接件按照相同的设计结构成对存在。成对的连接件关于第一插接单元的中心轴线旋转对称地布置。但是，为了建立连接，只需将成对存在连接件之一连接至配对件。主要优点在于，只具有一个用于成对存在连接件的配对件的第二插接单元能在两个相互转动错开180°的位置上与第一插接单元相连。在两个位置上，配对件被连接至两个成对存在的连接件之一。

在其它实施方式中，第一气压连接件和第一电连接件同心布置，在这里，也可以同心布置多个气压连接件和/或多个电连接件。在旋转对称的成对配置情况下，只有两个位置可供布置第一插接单元以连接至第二插接单元，而绕中心轴线的转动在同心布置情况下没有影响。第一和第二插接单元能相互连接，无论第一插接单元和第二插接单元相互间具有何种转动角度。

第一插接单元具有至少一个居中布置的第一气压连接件。居中布置的气压连接件最好关于中心轴线是旋转对称的，并且该中心轴线位于居中布置的气压连接件的中心。

在旋转对称的成对配置情况下，居中布置的第一气压连接件不是按照成对配置形式存在的，因为它与绕中心轴线的转动无关。但可行的是，按照旋转对称的成对配置形式附加设有其它的第一气压连接件，因此总共例如有三个或五个第一气压连接件。

在同心布置的情况下也有利的是设有居中布置的第一气压连接件。该气压连接件必须被密封。通过居中布置，可以节省一个密封件，因为只需径向向外密封，而无需径向向内密封。

在有利的改进方案中，该连接装置具有至少一个固定机构，借此可将第一插接单元固定在半挂车上的预定位点。这样一来，可以将在第一和第二插接单元之间的连接过程自动化。在自动连接过程中，在预定位点处的第一插接单元的位置是固定不动的并且不必预先确定。

该固定机构可以设计成是一件式或多件式的。例如该固定机构可以具有永久设置在半挂车上的第一部分和与第一部分可分离连接的第二部分。当该固定机构具有一件式结构时，它最好被固定在第一插接单元上。

该固定机构优选至少部分布置在第一插接单元上。这样一来，能将第一插接单元直接可靠地安装在半挂车上。

值得期待的是，第一插接单元在半挂车上的固定可以尽量快速且对于使用者来说简单地进行。在有利的改进方案中，该固定机构因此至少部分是磁性的或具有至少一个磁性元件。

该固定机构优选具有两个或三个相互垂直设置的板状侧部。由此，固定机构的该部分可以设置在半挂车的一边缘或一角上。该半挂车的角因此是可用作在此可定位插接单元的预定位点。

第一插接单元优选具有第一方位确定机构。在自动化连接过程中，可以通过这种方式确定第一插接单元的位置。第一方位确定机构优选包括具有rfid(射频识别)技术、nfc(近场通信)技术和/或ble(蓝牙低能)技术的无线电元件。第一方位确定机构优选是无源的，即例如是rfid应答器。由此，连接装置不必具有蓄电器。

连接装置的管线优选是柔性的，尤其至少局部呈螺旋形。这样，管线长度是不定的，这例如在将第一插接单元设置在预定位点上时是有利的。

第一插接单元的第一连接件最好是插头和/或插座。

第一插接单元在有利的改进方案中具有用于第一气压连接件和第一电连接件的共用壳体。所述共用壳体使第一插接单元的制造更廉价。

在其它有利的改进方案中，第一插接单元具有用于第一气压连接件的第一壳体和用于第一电连接件的第二壳体，其中，这些壳体最好相互连接。此实施方式允许第一插接单元具有较高的个性化。因此对于不同的实施方式，例如可针对气压连接件采用相同的壳体，而针对电连接件采用不同的壳体。

本发明任务也通过一种根据本发明的连接系统来完成。

用于鞍式牵引列车的连接系统具有符合上述特征的连接装置和可安装在鞍式牵引列车的牵引车上的带有第二插接单元的接合系统。第二插接单元设计成与第一插接单元形状互补并且具有至少一个第二气压连接件和至少一个第二电连接件。

在几个有利的改进方案中，第二插接单元具有非旋转对称的壳体。通过这种方式，如以上关于第一插接单元所述地防止插接单元的错误连接。

第二连接件在许多实施方式中最好至少部分以旋转对称的成对配置形式设置。通过这种方式所获得的优点基本与旋转对称地成对配置第一插接单元所得的优点相同。但原则上两个插接单元中仅一个以旋转对称的成对配置形式具有连接件就够了。当两个插接单元的连接件都以旋转对称的成对配置形式设置时，插接单元之间的连接是冗余的。

第二气压连接件和第二电连接件在许多实施方式中最好同心布置。在这里也得到了以上关于同心布置所述的优点。

第二插接单元优选具有至少一个居中布置的第二气压连接件。如上所述，居中的连接件与插接单元绕中心轴线的转动无关。

该接合系统最好具有用于集获第一插接单元的集获机构。集获机构容许在自动连接过程范围内集获第一插接单元，从而第一插接单元能以简单方式与第二插接单元连接。

该集获机构优选具有喇叭口，在喇叭口中设置第二插接单元。“喇叭口”一般是指如下装置，其允许将第一插接单元引向第二插接单元。喇叭口优选在第一端部中具有开口，该开口大于第一插接单元的轮廓。第二插接单元布置在对置的第二端部中。

该集获机构优选与第二插接单元一起借助气压的和/或液压的和/或电动的第一致动器可移出，尤其是可升降调节。如上所述，第一插接单元优选被固定在半挂车上。为了将两个插接单元相互连接，该插接单元可借助致动器向第一插接单元移动，直至所述插接单元连接上。

接着，由集获机构、第二插接单元和第一插接单元构成的组合体又可以被移入。第一插接单元此时与半挂车脱离开。通过所述移入，该组合体与半挂车分离，由此防止该组合体在行驶期间因半挂车运动(尤其在弯道行驶时)而受损。此时有利地规定，在移入之后，整个组合体布置在半挂车的前边缘下方。因此也保护第一插接单元免受损伤。

第一插接单元和/或第二插接单元最好具有至少一个用于可分离地相互固定该插接单元的锁定机构。通过锁定来保证所述插接单元的连接在行驶期间不会例如因颤动而分离。借助锁定机构的固定优选以磁性方式和/或气压方式和/或借助摩擦配合和/或借助形状配合来进行。

该锁定机构优选是可自动解除的。这样一来，不需要在半挂车搁放时人工操纵该锁定机构。为了解除该锁定机构，有利地设置有至少一个第二致动器。第二致动器例如能以顶销形式将插接单元压离彼此，由此，该锁定机构也被分开。即使未设有锁定机构，仍可设置这种致动器。

本发明的任务也通过一种根据本发明的鞍式牵引列车来完成。

鞍式牵引列车包括牵引车、半挂车和具有上述特征的连接装置或具有上述特征的连接系统。该半挂车具有第二气压插接件和第二电插接件，它们与该连接装置的第一插接件形状互补。

该连接装置可以通过形状互补的设计方式将牵引车连接至半挂车。为此，首先将连接装置的插接件与半挂车的插接件相连接。接着，将第一和第二插接单元的连接件相互连接。于是，在牵引车与半挂车之间不仅存在气压连接、也存在电连接。

在该连接件连接之前，第一插接单元可以布置在半挂车的预定位点处。在第一和第二插接单元之间的连接过程于是优选自动进行，尤其借助该接合系统。

该牵引车优选是自主的，尤其达到汽车工程师协会(sae)的saej3016标准规定的第4级或第5级。

该牵引车优选具有驱动装置、用于控制驱动装置的控制单元、用于与交通管理系统交换信息的通信单元以及用于确定牵引车位置的方位确定单元。这样一来，该鞍式牵引列车可以被用在交通网中例如在机场交通网、物流中心交通网或厂区交通网中。该驱动装置优选除了驱动单元例如电动机外，还包括具有轮子的行走机构以及转向和制动装置。

第一插接单元优选被固定在半挂车的前壁上。这样一来，第一插接单元位于牵引车附近，使得管线不必很长。所述固定优选借助该固定机构进行。

第一插接单元优选在该半挂车的前壁下边缘的上方被固定在前壁上。由此，该连接装置可以在半挂车被挂接至牵引车之前被连接至半挂车。例如该连接装置首先能以人工方式被安装在半挂车上，并且自主的牵引车稍后接取半挂车。为了牵引车在与半挂车连接的过程中不损伤连接装置，布置在下边缘上方是有利的。

第一插接单元优选被固定在该半挂车的一边缘或其中一个前角上。该半挂车一般具有标准尺寸，因此布置在一前角处以保证第一插接单元的位置被准确限定。该精确定位简化了第一和第二插接单元的连接过程的自动化。

在半挂车上的第一插接单元的固定机构的保持力优选大于第一和第二插接单元的插接力。这样一来，第一和第二插接单元可以自动相互连接，而插接过程中不需要附加阻力。

第二插接单元优选具有与第一插接单元的第一方位确定机构合作的第二方位确定机构。通过这种方式，可以确定第二插接单元相对于第一插接单元的相对位置。该相对位置随后可以被用于连接过程的自动化

附图说明

以下，结合附图来举例示出和说明本发明，其中：

图1示意性示出连接装置，

图2a以侧视图示出具有根据图1的连接装置的半挂车，

图2b以前视图示出具有图2a的连接装置的半挂车，

图3以侧视图示出在牵引车和半挂车的连接过程中的鞍式牵引列车，

图4以侧视图示出图3的鞍式牵引列车以及连接上的插接单元，

图5示出处于准备行驶状态的图3的鞍式牵引列车，

图6以前视图示出具有布置在前角上的连接装置的半挂车，

图7以立体图示出第一插接单元和形状互补的第二插接单元，

图8以局剖视图示出牵引车的接合系统，

图9以立体图示出根据第三实施方式的半挂车，

图9a示出图9的细部a，

图10以剖视立体图示出第一插接单元的一个实施方式，

图11以侧视图示出根据另一实施方式的第一插接单元和形状互补的第二插接单元，

图12以俯视图示出根据另一实施方式的第一插接单元。

具体实施方式

图1示出了一种连接装置10。连接装置10在第一端11具有第一气压插接件15和第一电插接件16。在与第一端11相对设置的第二端12，连接装置10具有第一插接单元20。第一插接单元20具有气电连接件(在此未示出)。

第一插接单元20通过气压管线13与第一气压插接件15相连并通过电线14与第一电插接件16相连。管线13、14呈螺旋形且因此是柔性的。

如图2a所示的半挂车110是常见的鞍式半挂车。半挂车110具有鞍座主销117，它借此可被接合到牵引车(在此未示出)。半挂车110还具有两个支腿116(见图2b)。支腿116用于在半挂车110未接合至牵引车时支撑半挂车110。

在半挂车的如图2b所示的前壁114，半挂车110具有第二气压插接件111以及两个第二电插接件112。

连接装置10的第一气压插接件15与半挂车110的第二气压插接件111相连。第一电插接件16与其中一个第二电插接件112相连。第一插接单元20吊挂在管线13、14上。第一插接单元20的重量被如此设定，即，第一插接单元20位于半挂车110的下边缘115的上方。这样一来，不存在以下危险：与半挂车相连接的牵引车损伤插接单元20。

图3示出在鞍式牵引列车100的牵引车120和半挂车110之间的连接过程的中间状态。牵引车120具有起重鞍式连接器122。半挂车110的鞍座主销117已经机械连接至起重鞍式连接器122。

为了半挂车110和牵引车120的气电连接，设置有连接装置10。此外，牵引车120具有接合系统50。

接合系统50具有第一致动器56，其上设置有第二插接单元30。第二插接单元30借助第一致动器56在竖向(平行于正交坐标系的y轴)可移出。坐标系的x轴在直线驶出时在鞍式牵引列车的行驶方向上延伸，y轴在重力方向上延伸，而z轴处于水平面中。

连接装置10的第一插接单元20布置在半挂车110的下边缘115的上方。为了将第一插接单元20与第二插接单元30相互连接，在y方向上使第一致动器56移出，如图4所示。在图4中，第一插接单元20和第二插接单元30相互连接。这样一来，在半挂车110与牵引车120之间存在电连接和气压连接。牵引车120的控制单元(未示出)现在例如可以松开和作动半挂车110的制动器以及控制半挂车110的车辆照明装置。

连接装置10与接合系统50一起形成连接系统70。

为了防止接合系统50、第一插接单元20、第二插接单元30或其它部件在行驶期间受损，致动器56在第一插接单元20与第二插接单元30连接上之后又移入，如图5所示。此时第一插接单元20完全移动到半挂车110的下边缘115的下方。

图5还示出了半挂车110借助起重鞍式连接器122被顶起，从而支腿116不再接触地面。鞍式牵引列车100现在做好行驶准备。

为了停放半挂车110，首先使起重鞍式连接器122向下移动，从而支腿116又安放在地面上。接着，将第一插接单元20与第二插接单元30相互分开。此时，致动器56不需要运动。分离单元20、30的分离可以人工进行或自动进行。接着，牵引车120可以致力于其它任务。

图6示出了连接装置10的另一个实施方式。连接装置10具有第一气压插接件15和两个第二电插接件16。第一插接单元20借助气压管线13和两个电线14连接至插接件15、16。

第一插接单元20布置在半挂车110的前角118处。通过所述第一插接单元20的这种布置，第一和第二插接单元20、30之间连接过程的自动化可能性被简化。即，在能建立连接之前，插接单元20处于预定位点并且不必由第一插接单元30或接合系统50确定位置。

图7示出了第一插接单元20和第二插接单元30。插接单元20、30是形状互补的并且在按照规定使用时如此相互连接，即，其端面27、37相互贴靠。

第一插接单元20共具有三个第一气压连接件21、21‘和四个第一电连接件22。连接件21、21‘、22集中在同一壳体25中。第一电连接件22以及其中两个第一气压连接件21以围绕第一中心轴线m1旋转对称的成对配置形式设置。居中布置的第一气压连接件21‘不是成对存在的。

连接件21、21‘、22在所示实施方式中呈插座状。它们因此以从第一端面27起的柱形凹部形式存在。

第二插接单元30具有中心轴线m2。当插接单元20、30相互连接时，中心轴线m1和m2叠置。在中心轴线m2上，设置有居中布置的第二气压连接件31‘。另外，第二插接单元30具有另一个第二气压连接件31以及两个第二电连接件32。

连接件31、32在所示实施方式中呈插头状。它们因此以从第二端面37起的柱形凸起形式存在。

通过第一插接单元20的旋转对称的成对配置形式，可以在两个不同的绕中心轴线m1、m2相互转动错开180°的位置上将第一插接单元20与第二插接单元30相互连接起来。

第一插接单元20是长方体状的并且具有两个稍长的外侧面28。第一插接单元20优选如此布置在半挂车110上，即，它以其中一个所述外侧面28贴靠半挂车的前壁114。这样一来，获得第一插接单元的稳定位姿。通过旋转对称的成对配置，第一插接单元20以两个外侧面28中的哪一个贴靠半挂车110是无所谓的。在两者情况下都可以顺利实现第一插接单元20与第二插接单元30之间的连接。

图8示出布置在牵引车120上的接合系统50的一个实施方式。接合系统50包括具有喇叭口54的集获机构52、第二插接单元30以及第一致动器56。第二插接单元30布置在喇叭口54的下端并且具有第二气压连接件31以及两个第二电连接件32。第二插接单元30借助气压管线51以及电线53连接至牵引车120的控制装置(未示出)。

借助第一致动器56，第二插接单元30和喇叭口54在竖向上可移入和移出。如关于图4所述地，第二插接单元30的运动实现了与第一插接单元20(在此未示出)的连接。喇叭口54在连接过程中将第一插接单元20引向第二插接单元30。这样保证了第一插接单元20与第二插接单元30正确连接。

在图9和图9a中示出了连接装置10的另一个实施方式。连接装置10具有第一插接单元20，它通过气压管线13与第一气压插接件15相连并通过电线14与第一电插接件16相连。连接装置10还具有固定机构40。

固定机构40具有三个扁平侧部42，每个侧部与另外两个侧部42成直角布置，从而它们形成共同的角45。在图9a中只能看到其中两个侧部42。

固定机构40布置在半挂车110的前壁114的前角118上。各有一个磁性元件44位于所述侧部42中，由此，固定机构40被固定于在其前角118区域中可被磁化的半挂车110上。

第一插接单元20例如通过螺纹连接或焊接连接连至固定机构40。在插接件15、16与半挂车110连接之后，与第一插接单元20相连的固定机构40被安装在半挂车厢的前角118上。由此，第一插接单元得以按照规定布置在半挂车110上。

通过按照规定布置第一插接单元20，也通过连接装置10的所述设计来简化在第一插接单元20和第二插接单元30之间的连接过程的自动化可能性，因为在连接过程开始时第一插接单元20的位置已被固定下来，而不必再确定。

如图10所示的第一插接单元20具有带有中心轴线m1的柱形壳体25。在壳体25内设有两个连接件、即第一电连接件22和居中布置的第一气压连接件21‘。居中布置的第一气压连接件21‘是柱形插座，第一电连接件22是环形缝。连接件21‘、22同心布置。形状互补的第二插接单元(在此未示出)具有呈凸起形式的第二连接件，它在插接单元相互连接时突入第一插接单元20的第一连接件中。为了气压连接件的连接，至少其中一个所述气压连接件可以配设有密封件。

图11示出第一插接单元20连同与之形状互补的第二插接单元30。气压管线13和两个电线14被连接至第一插接单元20。气压管线51和两个电线53被连接至第二插接单元30。

第二插接单元30具有锁定机构60，其在插合之后将插接单元20、30相互固定并且防止插接单元20、30的直接分开。锁定机构60也可以在其它实施方式中布置在第一插接单元20上。在其它实施方式中还可行的是，锁定机构60的一些组成部分分布在这些插接单元20、30上。

锁定机构60具有两个锁止钩61，所述锁止钩在如图11所示的状态中以形状配合方式钩住第一插接单元20。锁止弹簧64防止两个锁止钩61脱开和形状配合的解除。每个锁止钩61具有斜面65。这些斜面65造成锁止钩61在插接单元20、30插合时脱开，从而第一插接单元20能进入锁止钩61之间。如果到达如图11所示的插接过程最终位置，则通过锁止弹簧64建立形状配合。

为了自动解除所述锁定设置有第二致动器62，其与两个锁止钩61相连。第二致动器62可以通过控制管线63被控制。在控制第二致动器62时，锁止钩61克服锁止弹簧64的弹簧力地被压离彼此并且形状配合被解除。随后，两个插接单元20、30可被拉开，由此解除其连接。

第一插接单元20具有第一方位确定机构24，第二插接单元30具有第二方位确定机构34。方位确定机构24、34中的一个优选设计成发射机，另一个设计成接收机。方位确定机构24、34可以例如基于rfid、nfc或蓝牙低能技术。通过方位确定机构24、34可以确定插接单元20、30是否以期望的方式相互固定在一起。

图12示出第一插接单元20的另一个实施方式。第一插接单元20并排串列地具有两个第一气压连接件21和两个第一电连接件22。第一插接单元20还包括具有非旋转对称的外轮廓的壳体25。在所示实施方式中，壳体25具有五角形横截面。在其它实施方式中，该横截面可以是不同的，在此，总是要注意该横截面是非旋转对称的。这样一来，防止形状互补的第二插接单元30(在此未示出)能以两种不同方式连接至第一插接单元20。由此避免两个插接单元20、30的错误连接。

附图标记列表

10连接装置；11第一端；12第二端；13气压管线；14电线；15第一气压插接件；16第一电插接件；20第一插接单元；21第一气压连接件；21‘居中布置的第一气压连接件；22第一电连接件；24第一方位确定机构；25壳体；27第一端面；28外侧面；30第二插接单元；31第二气压连接件；31‘居中布置的第二气压连接件；32第二电连接件；34第二方位确定机构；37第二端面；40固定机构；42侧部；44磁性元件；45角；50接合系统；51气压管线；52集获机构；53电线；54喇叭口；56第一致动器；60锁定机构；61锁止钩；62第二致动器；63控制管线；64锁止弹簧；65斜面；70连接系统；100鞍式牵引列车；110半挂车；111第二气压插接件；112第二电插接件；114前壁；115下边缘；116支腿；117鞍座主销；118前角；120牵引车；122起重鞍式连接器；m1中心轴线；m2中心轴线。