用于从电动道路轨道收集电力的接触构件的制作方法

1.本发明涉及向电动车辆提供电动电力，更特别地涉及用于电动道路车辆的电力集电器的接触构件、用于电动车辆的电力集电器、以及包括电力集电器的电动车辆。


背景技术：

2.随着由传统燃料供以动力的车辆逐渐被淘汰，电动车辆变得越来越普遍。电动车辆通常在减少与之相关的行驶和后勤的环境影响方面提供益处。然而，将人员和货物两者的道路专用运输从由用传统的化石基燃料驱动的车辆转换到电动电力车辆，对用于向车辆提供电动电力的基础设施提出了极大需求。
3.可用于对电动车辆充电的充电站的数量在增加。然而，在充电站为电动车辆充电是相对耗时的，并且可能不是例如用于货运车辆的可行选择。已经出现的对于充电站的一种替代或补充是电动道路轨道，其允许在车辆移动时向车辆提供电动电力。这提供了以下益处：例如允许减小车辆的电池尺寸、减少在充电站停车为电池再充电的需要、以及改善电动车辆的续航里程。
4.电动电力从电动道路轨道传导性地传输到电动车辆，这要求车辆的电力集电器被布置成与电动道路轨道接触，以便与其建立电连接。然而，电力集电器与电动道路轨道之间的相对移动以及这两者之间的摩擦导致某些磨损问题。因此，用于从电动道路轨道向车辆提供电动电力的设备的制造商不断努力提高电动道路轨道与电动车辆之间的接口的可靠性和耐用性。


技术实现要素：

5.鉴于上述内容，本发明的目的是提供减轻现有技术解决方案的问题中的一些问题的接触构件、电力集电器和包括电力集电器的车辆。
6.更具体地，根据本文中的教导，提供了一种用于电动道路车辆的电力集电器的接触构件。该接触构件被配置为安装到电力集电器的臂的第一端。该接触构件包括：
7.支撑结构；
8.传导拾取器，其包括编织条带(braided strip)，该传导拾取器安装到支撑结构，该传导拾取器被配置为与电动道路轨道建立接触，以用于从所述电动道路轨道传导地拾取电动电力。本披露内容中的接触构件的传导拾取器有助于在电动道路轨道与接触构件之间提供提改善的耐用性和高传导性电动电力传输。
9.编织条带可以在相对于电动道路轨道(传导拾取器被配置为从电动道路轨道传导地拾取电动电力)的横向方向上具有延伸部，从而有助于控制当车辆沿着电动道路轨道移动时保持接触构件与电动道路轨道之间的导电接触。因此，车辆与由电动道路轨道的延伸部所限定的路径的一些最终偏差可以通过编织条带的横向延伸部来补偿。
10.传导拾取器可以包括多个编织条带的叠层。叠层可以包括布置在叠层中的介于1个至14个之间的编织条带。
11.叠层中的编织条带的第一编织条带可以由第一导电材料制成，叠层中的编织条带的第二编织条带可以由第二导电材料制成。第一导电材料可以是铜，而第二导电材料可以是不锈钢。布置在叠层中的编织条带由不同导电材料制成，这在提高接触构件的耐磨性方面是有益的，同时保持接触构件的期望的导电性能。因此，编织条带可以进一步交替布置。第一编织条带和第二编织条带的交替布置提供了接触构件，该接触构件提供了足够低的电阻并因此具有高传导性，同时具有高耐用性和改善的耐磨性。
12.叠层中的各层可以在与电动道路轨道(传导拾取器被配置为从电动道路轨道传导地拾取电动电力)平行的方向上相对于彼此偏移地布置，叠层中的每个层可以包括多个编织条带中的一个。叠层中的各层(每一层优选地包括编织条带)的偏移布置有助于每个层与电动道路轨道之间的接触。因此，磨损被分布到叠层中的每个层，而增加了接触构件与电动道路轨道之间的接触的表面面积。
13.传导拾取器的编织条带中的线可以包括复合材料，该复合材料包括金属和石墨烯，金属/石墨烯复合材料提供了高传导性以及高耐磨性和低重量。
14.传导拾取器的编织条带可以包括由第一导电材料制成的线和由第二导电材料制成的线。具有编织/缠绕以形成编织条带的不同导电材料的线有助于定制编织条带的期望特性。
15.第一导电材料可以包括不锈钢，第二导电材料可以包括铜和铝中的一种或多种。
16.第一编织条带可以布置在多个编织条带的最外侧。第一编织条带由包括不锈钢的导电材料制成，其提供高耐磨性和耐用性。最外侧的编织条带是相对于车辆行驶方向首先布置的条带，即，该编织条带将首先遇到可能存在于电动道路轨道上的比如污物、小石头等任何碎屑。提供具有高度耐用的最外侧布置的第一编织条带的传导拾取器有助于提供一种将均匀磨损并且其中整体耐用性得到改善的接触构件。
17.支撑结构可以包括弹性构件，并且传导拾取器可以安装到弹性构件。弹性构件有助于通过传导拾取器在电动道路轨道上建立均匀的接触压力。因此，磨损可以被更均匀地分布在传导拾取器上，并且电传导随着接触面积的增加而提高。
18.弹性构件可以由弹簧制成。弹簧钢可以包括钢和/或不锈钢。
19.弹性构件可以包括多个舌状件，传导拾取器可以安装到多个舌状件的远端。舌状件可以彼此独立地弹性移动，并因此允许传导拾取器适于电动道路轨道的形状。因此，从传导拾取器到电动道路轨道上的力在整个接触部上均匀分布，这减少磨损并分布磨损，同时由于接触部的大的表面面积而提供良好的电传导。
20.传导拾取器的厚度可以在2mm至70mm的范围内。
21.叠层中每一层的厚度可以在1mm至10mm的范围内。
22.传导拾取器的高度可以在10mm至70mm的范围内。
23.接触构件可以进一步包括可释放安装元件，这些可释放安装元件被配置为将编织条带可释放地安装到支撑结构上。因此，编织条带例如在磨损时可以容易地被更换。
24.在第二方面，提供了一种电力集电器，其包括根据第一方面的接触构件。
25.在第三方面，提供了一种电动道路车辆，其包括根据第二方面的电力集电器，该电力集电器安装到电动道路车辆的底盘。
26.通常，除非本文中另外明确定义，否则在权利要求中使用的所有术语应当根据它
们在本技术领域中的普通含义来解释。除非另外明确说明，否则所有对“一个/一种/该[元件、设备、部件、装置、步骤等]”的表述应当开放性地解释为是指所述元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个实例。除非明确声明，否则本文中披露的任何方法的步骤并非必须按所披露的确切顺序来执行。
附图说明
[0027]
本发明的上述以及另外的目的、特征和优点将通过参考附图对本发明的优选实施例进行的以下说明性且非限制性的详细描述而更好地得到理解，其中相同的附图标记将用于相似的元件，在附图中：
[0028]
图1披露了包括电力集电器的车辆的侧视图。
[0029]
图2披露了电力集电器的前视图。
[0030]
图3披露了传导拾取器的立体图。
[0031]
图4披露了接触构件的前视图。
[0032]
图5披露了布置成与电动道路轨道接触的电力集电器的侧视图。
[0033]
图6披露了布置成与电动道路轨道接触的电力集电器的侧视图。
[0034]
图7披露了布置成与电动道路轨道接触的电力集电器的后视图。
具体实施方式
[0035]
现在下文中将参考附图对本发明进行更全面地描述，在附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施并且不应被解释为限于本文所阐述的这些实施例；而是，这些实施例被提供用于获得彻底性和完整性、并且向技术人员充分地传达本发明的范围。
[0036]
图1披露了电动车辆10。车辆10被展示为汽车，然而，本文中的教导也可以应用于比如卡车、公共汽车等其他车辆。车辆10在设置有电动道路轨道20的道路上行驶，电动道路轨道20被配置为向车辆10传导地提供电动电力。
[0037]
车辆10设置有根据本文教导的电力集电器200，该电力集电器安装到车辆10的底盘12。然而，电力集电器200还可以安装在车辆10的其他地方，即不直接安装到底盘12。
[0038]
车辆10被示出为设置有三个电力集电器200，然而，可以将任何数量的电力集电器200装配到车辆10。车辆10沿着电动道路轨道20的纵向方向r在前向方向上行驶，而电力集电器200抵靠电动道路轨道20滑动并向车辆10传导地提供电动电力，每个电力集电器包括配置为与电动道路轨道20接触的接触构件100。
[0039]
图2从前视图(即，从电力集电器200的面向电动道路轨道20布置且在车辆10沿着移动的方向上的一侧)示出了电力集电器200。电力集电器200包括接触构件100，该接触构件被配置为安装到电力集电器200的臂202的第一端204。图2所示出的实施例包括两个臂202，接触构件100在这两个臂之间在相对于电动道路轨道20的横向方向t上延伸。臂202可以相对于电力集电器200所附接至的车辆10可枢转，使得接触构件100可以取决于车辆10是否在电动道路轨道20上方行驶而升高和降低。
[0040]
在车辆10沿着轨道20移动时，接触构件100被配置为与电动道路轨道20传导地接触。因此，接触构件100将经受由与电动道路轨道20的相互作用而导致的摩擦和磨损。接触
构件100应当优选地有助于在电动道路轨道20(特别是电动道路轨道的接触线(未示出))与接触构件100之间获得大的接触面积，以有助于用于电动电力传输的低阻传导。在获得大的接触面积的方面，这两个因素在某种程度上相互冲突，接触构件100必须以某种程度的力被推向电动道路轨道20，这不可避免地导致增大的摩擦和增加的磨损。
[0041]
本文中所披露的接触构件100包括支撑结构102。支撑结构102被配置为支撑安装到其上的传导拾取器104，传导拾取器104进而被配置为该接触构件100的一部分，该部分被布置成与电动道路轨道20接触，从而从该电动道路轨道汲取电动电力。因此，传导拾取器104例如通过比如导电线或类似物的一个或几个导电元件连接到车辆10，具体地连接到车辆的电动系统。从电力集电器200到车辆10的电池的电动电力的传输和提供可以通过本领域技术人员所实现的多种方式来获得，并且对于本文中的教导不是特别重要。因此，在本披露内容中将不对其进行进一步的阐述。
[0042]
传导拾取器104包括编织条带106、108。编织条带106、108允许提供具有所需柔性的拾取器104，同时有助于提供足够高的耐磨性。编织条带106、108和/或传导拾取器104可以进一步可释放地安装到支撑结构102，使得编织条带106、108在磨损时可以被更换。优选地，编织条带106、108的端部例如通过比如一个或多个导电线或类似物的一个或几个导电元件110直接地或间接地连接到车辆10，具体地连接到车辆的电动系统。
[0043]
如图2所示，编织条带106、108可以进一步配置为基本上在相对于电动道路轨道20的纵向方向r的横向方向t上延伸。这为车辆10在沿着电动道路轨道20行驶时横向地操纵提供了一些空间，而传导拾取器104仍然保持与电动道路轨道接触。仍进一步地，由于车辆10在沿着电动道路轨道20移动到某种程度时偏离电动道路轨道20的延伸部的纵向方向r是自然的，所以传导拾取器104在横向方向t上的延伸部有助于在拾取器104上提供分布磨损的较大表面，从而提供增加的耐用性。
[0044]
传导拾取器104的编织条带106、108可以进一步包括由第一导电材料制成的第一多个线116和由第二导电材料制成的第二多个线118。第一导电材料的第一多个线116和第二导电材料的第二多个线118可以编织成使得两种类型的线116、118缠绕。第一导电材料可以是铜和/或铝、和/或包括铜和/或铝的相应合金，而第二导电材料是不锈钢。铜和铝提供高传导性而耐磨性较差，而不锈钢则相反。两种类型的线116、118以编织方式的组合不仅提供所期望的传导性，而且提供所期望的耐用性。
[0045]
在一个实施例中，传导拾取器104的编织条带106、108中的线120包括复合材料，该复合材料包括金属和石墨烯。金属可以是例如铜(或铜合金)、铝(或铝合金)、和/或不锈钢。石墨烯金属复合材料提供了增加的耐磨性，并具有定制的和提高的传导性。
[0046]
每个编织条带106、108优选地布置成使得编织条带106、108的线116、118、120基本上在相对于电动道路轨道20的纵向方向r的横向方向t上延伸。
[0047]
转到图3，其示出了包括多个编织条带106、108的叠层的传导拾取器104。叠层可以包括介于1个与14个之间的编织条带106、108，每个编织条带106、108在叠层中形成层。
[0048]
图3所示出的叠层可以包括由第一导电材料制成的第一编织条带106和由第二导电材料制成的第二编织条带108。第一导电材料可以是不锈钢，第二导电材料可以是铜和/或铝(或包括铜和/或铝的合金)。
[0049]
替代地，如前面结合图2所描述的，每个带106、108可以由不同材料和/或复合材料
的编织线制造。
[0050]
如图3所展示，传导拾取器104的厚度t1可以在2mm至70mm的范围内。例如，在传导拾取器104经受大量磨损的应用(比如在采矿业)或用于重型车辆10的其他应用中，具有较大厚度t1(即，在50mm与70mm之间)可能是有益的，因为这增加了在需要更换传导拾取器104之前可以承受的磨损量。相比之下，对于常规汽车，具有在2mm与10mm之间的厚度t1提供了足够的耐用性，而不必消耗车辆10下方的太多可用空间。
[0051]
叠层的每个层(即，每个编织条带106、108)可以具有在1mm至10mm范围内的厚度t2。传导拾取器104的厚度t1优选地基本上等于编织条带106、108中的每一个的每个相应厚度t2之和。
[0052]
仍进一步地，传导拾取器104的高度h可以在10mm至70mm的范围内。类似于厚度t1，增加的高度h提供了可以承受更多磨损的传导拾取器104，然而这是以需要车辆10下方更多空间为代价的。因此，在预期有更多磨损的应用中，诸如对于比如卡车或公共汽车的较大车辆，可以设置有具有高度在50mm至70mm之间的传导拾取器104，而比如汽车的常规个人运输车辆，可以设置有具有高度在10mm到30mm之间的传导拾取器104。
[0053]
传导拾取器104的长度l可以在20cm至100cm的范围内。
[0054]
虽然图3中的传导拾取器104被示出为具有两个层，每个层包括相应的编织条带106、108，但是传导拾取器104可以设置有三个或更多个层，其中每个层包括编织条带。
[0055]
图4展示了包括支撑结构102的接触构件100，传导拾取器104附接至支撑结构。从前侧(即，旨在面向电动道路轨道20且在车辆10的行驶的方向上的一侧)示出了接触构件100。传导拾取器104包括编织条带106、108，或分层编织条带106、108的叠层。所示出的支撑结构102进一步包括弹性构件112，弹性构件112有助于在传导拾取器104与电动道路轨道20之间弹性地提供更均匀的施力。弹性构件112可以由例如弹簧钢制成的片材制造。弹簧钢可以由普通钢或不锈钢形成。
[0056]
在图4所示出的实施例中，弹性构件112设置有舌状件114，传导拾取器104安装到舌状件。将传导拾取器安装到舌状件114允许提高传导拾取器104的弹性特性以及其跟随电动道路轨道20的轮廓的能力。每个舌状件114与相邻的舌状件114分开，并因此舌状件114可以或多或少地彼此独立地移动，从而有助于提高传导拾取器104适于电动道路轨道20的轮廓的能力。传导拾取器104优选地安装到舌状件114的远端114a。因此，在传导拾取器104与电动道路轨道20之间实现了更大的接触表面面积，从而将力和摩擦分布在更大的表面面积上并提高了电传导。
[0057]
在图4所示出的实施例中进一步展示，编织条带106、108可以借助可释放安装元件122安装到支撑结构102。可释放安装元件122可以例如是比如螺钉和/或螺母的紧固件、铆钉、或适合于将编织条带106、108附接到支撑结构102的另一种类型的紧固件。
[0058]
图5示出了与电动道路轨道20接触的电力集电器200的侧视图，接触构件100被布置成抵靠电动道路轨道20滑动。电力集电器200或至少其臂202可以相对于车辆10可枢转地移动，以便使接触构件100与电动道路轨道20接触和脱离接触，如图5中的弯曲箭头所指示。
[0059]
如图5中进一步展示的，叠层的层(即，编织条带106、108)可以在与电动道路轨道20平行的方向上(即，在纵向方向r上)相对于彼此偏移布置。优选地，当车辆10的电力集电器200从电动道路轨道20汲取电动电力时，使得编织条带106、108的远端布置在相同的水平
高度上，即，使得编织条带106、108中的每一个布置成与电动道路轨道20接触。
[0060]
偏移的编织条带106、108可以在电力集电器200的纵向方向v上(即，在相对于电力集电器200的枢转轴线的径向方向上)偏移布置。由于接触构件100被配置为在从电动道路轨道20汲取电动电力时与电动道路轨道以一定角度布置，当电力集电器200相对于电动道路轨道20以一定角度布置时，方向v上的偏移致使编织条带106、108中的每一个在电力集电器200从电动道路轨道20汲取电动电力时与电动道路轨道接触。
[0061]
图5展示了包括具有两个层(即，两个编织条带108)的拾取器104的接触构件100。然而，如图6所展示，拾取器104可以设置有三个或更多个层(即，三个或更多个编织条带106、108)，这些层可以如关于图5所描述的那样偏移布置。
[0062]
仍进一步地，适用于本文中所披露的所有实施例，多个编织条带106、108的叠层中的最外侧布置的层可以是第一编织条带106，该第一编织条带包括第一导电材料，该第一导电材料包括不锈钢。在本披露内容的上下文中，最外侧的编织条带106被认为是布置成离支撑结构102最远和/或从电动车辆10的移动方向首先看到的编织条带。在图5和图6中，车辆10的移动方向在图中向左，优选地车辆的移动方向也是在车辆10的前向方向上。因此，最外侧布置的编织条带106是将首先遇到可能位于电动道路轨道20上的任何污物或碎屑的编织条带106。将由包括不锈钢的材料制成的第一编织条带106在传导拾取器104中布置在最外侧，提高了传导拾取器104承受这种条件的能力。不锈钢比铜或铝较软材料提供了更高的耐用性。10.
[0064]
此外，叠层中的多个编织条带106、108可以如图5和图6所示包括可以交替布置的至少一个第一编织条带106和至少一个第二编织条带108。因此，传导拾取器104包括多个编织条带106、108，其中每隔一个编织条带是包括不锈钢的第一编织条带106，并且每隔一个编织条带是包括铜和/或铝的第二编织条带108。虽然上述是优选的布置，然而也考虑其他布置。使得例如最外侧的编织条带是第一编织条带106，该第一编织条带包括第一导电材料，该第一导电材料包括不锈钢。此后，每两个或三个编织条带可以是第一编织条带106，而叠层中的其余编织条带是第二编织条带108，第二编织条带包括第二导电材料，第二导电材料包括铜和/或铝。
[0065]
图7展示了包括设置有弹性构件112的接触构件100的电力集电器200的前视图。如图所示，弹性构件112允许接触构件100(具体是传导拾取器104)通过其与电动道路轨道20接触而弯曲。由弹性构件112提供的弹性有助于在传导拾取器104与电动道路轨道20之间建立可靠且大的接触。
[0066]
示出了图7中的弹性构件112不具有舌状件114，但是如图4所展示，弹性构件可以包括多个舌状件114，由此传导拾取器104优选地安装到多个舌状件114的远端114a。
[0067]
编织条带106、108优选地在相对于电动道路轨道20(传导拾取器104被配置为从电动道路轨道传导地拾取电动电力)的横向方向t上具有延伸部，编织条带106、108的延伸部优选地大于电动道路轨道20的宽度。
[0068]
本领域技术人员认识到，本发明决不限于上述优选实施例。相反地，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。另外，所披露的实施例的变型是技术人员在实践所要求保护的发明时通过学习附图、披露内容、以及所附权利要求可以理解并实现的。