CN101626936A - 用于连接铁路车辆的火车车钩中的连接器和连接模块 - Google Patents

用于连接铁路车辆的火车车钩中的连接器和连接模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种连接器(5)，通过该连接器能够在分别安装于连接的铁路车辆中的数据连通网络之间传送数据信号。该连接器包括设置成位于火车车钩连接模块(7)中的接触件保持器(6)、设置用于插入接触件保持器的前端的金属接触壳(20)、以及位于该接触壳中的金属接触件(21)，该接触件穿过接触壳延伸到位于接触件保持器的后端中的导电端子(22)。本发明还涉及一种火车车钩中的连接模块，其中多个连接器设置在连接模块的前部，并且该连接器适于与相应的连接模块的连接器配合，以便将通过火车车钩相互连接的铁路车辆电连接，并且其中至少一部分连接器能够通过根据本发明的被电磁屏蔽的接触件而有效地以100MHz的频率范围传送信号。

Description

用于连接铁路车辆的火车车钩中的连接器和连接模块
技术领域
本发明涉及一种在火车车钩的连接模块中所支撑的连接器，该连接器适于连接数据通信网络，该数据通信网络安装在要通过火车车钩相互连接的铁路车辆中。
背景技术
为了满足客户在旅行中通过互联网进行通信的需要，可以在铁路车辆上安装宽带网以进行高速数据通信。优选地，分别安装在铁路车辆上的网络能够相互连接，以共享在数据通信网络管理中所需的硬件设施和软件。实现该目的的连接器必须满足多个具体要求：
首先，连接器必须提供至少满足以太网标准IEEE 802.3u的数据传送能力，这需要每秒100Mb的数据传送能力。
高速数据传送需要以100MHz的频率进行信号传输，从而连接器需要电磁屏蔽，以避免来自其它电磁源(例如相邻连接器)的干扰。
连接器还必须经受环境压力，包括潮湿、灰尘、极端温度以及在连接操作和火车运行过程中产生的动负载和振动。
优选地，实现该目的的连接器应该设置为在铁路车辆连接/断开时自动地连接/断开数据通信网络。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种火车车钩的连接模块中的连接器，其中所述连接器和连接模块能够以100MHz的频率范围在火车中相互连接的铁路车辆之间传送信号。
本发明的另一个目的在于提供一种火车车钩的连接模块中的连接器，其中所述连接器能够方便地单独更换。
本发明的还另一个目的在于提供一种火车车钩的连接模块中的连接器，该连接器能够以100MHz的频率传送信号，并且设置用于根据火车的车厢之间的连接/断开而自动地连接/断开。
在权利要求书中定义的连接器和连接模块中实现了一个或多个上述目的。
简言之，本发明提供了一种连接器，通过该连接器能够在分别安装于连接的铁路车辆中的数据连通网络之间传送数据信号。该连接器包括设置成位于火车车钩连接模块中的接触件保持器和设置用于插入接触件保持器的前端中的金属接触壳，其中金属接触件位于该接触壳中，并且该接触件电隔离地穿过接触壳延伸到位于接触件保持器的后端中的导电端子。
通过该方案，实现了用于目标高频率的被电磁屏蔽的连接器能够安装在连接模块中的任意所需位置，而无需修改连接模块。换言之，同一个接触件保持器可以选择用于安装适于连接100Mb/s的数据传送件的屏蔽连接器，或者用于安装适于连接电力传输件的实体连接器(solid connector)。
接触壳和接触件能够一起从接触件保持器上拆卸下来，而接触件保持器保持位于连接模块中。从而磨损的或者损坏的连接器能够单独地从连接模块的前部更换下来，而无需将接触件保持器从连接模块上拆卸下来。该方案有利于减少维护次数和提高经济效率。
优选地，接触壳在所述接触件的前方延伸，以便在连接时先于所述接触件与相匹配的连接器接合。通过这种方式，可保护接触件不受损坏，并且使得与相匹配接触件的连接得到引导。
在一种优选的实施方式中，接触件包括具有一直径的金属主体和从该主体延伸并具有更小直径的杆。主体位于穿过接触壳的中心轴向孔中，并且杆沿轴向一直延伸到接触壳的后端的外侧。主体和杆可以整体地形成，并且通过车削适当的金属或金属合金材料而制成。例如，一种适当的材料是不锈钢，另一种适当的材料是铜。
该实施方式的结构虽然尺寸较小，但是提供了可靠的操作，该接触件的直径范围为从杆截面的约1mm或甚至小于1mm至主体截面的约3mm。
接触件保持器具有用于设置接触壳的后端的前座和与该前座相分离的后座。该后座用于设置电缆导线，并且从前座至后座的通道用于使接触件的杆延伸至后座内。
该实施方式在连接器的设计方面提供了用于高频数据传送和用于低频电力传输的不受限制的通用性。
接触件从接触壳的前端插入到穿过接触壳的中心孔中。接触件被轴向地限制在穿过接触壳的孔中所形成的径向前凸肩和径向后凸肩之间，其中由介电材料制成的间隔件设置在所述凸肩与接触件的主体之间。
其中一个间隔件由弹性材料制成，并且在径向具有柔性。在径向压缩情况下插入孔中的同时，柔性的间隔件能够在前凸肩的后方径向扩展，从而将接触件的主体限制在前凸肩的后方。
该实施方式提供了通过从接触壳的前端插入支撑有间隔件的接触件直至柔性的间隔件卡在前凸肩的后方而实现的简单的安装。
间隔件优选地同轴支撑于接触件上，并且使得接触件定心为与接触壳同心。这样使得间隔件确保在接触件的主体与穿过接触壳的孔的周壁之间形成有环状间隙，该间隙使得接触件与接触壳电隔离。
在接触壳为内孔型(female)接触件形状的连接器中，接触件包括从接触件的主体的前端延伸的接触销。
在接触壳为插入型(male)接触件形状的连接器中，接触件包括在接触件的主体的前端开口的接触套管。
通过如上文所述地设置，最优地利用了连接器的可用尺寸。
类似地，本发明提供了一种火车车钩中的连接模块，其中多个连接器设置在连接模块的前部，并且该连接器适于与相应的连接模块的连接器配合，以便将通过火车车钩相互连接的铁路车辆电连接。连接模块中的至少一部分连接器能够通过如上文所述的被电磁屏蔽的接触件而有效地以100MHz的频率范围传送信号。
类似地提供了火车车钩和铁路车辆数据通信网络，实现了通过如上文所述的连接模块和连接器而以100Mb/s传送数据。
附图说明
下面将参考附图来对本发明进行更详细的说明。在附图中：
图1显示了承载有连接模块的火车车钩，该连接模块的前部面向前方，以便在连接操作中与接合的火车车钩上的相应连接模块配合；
图2是表示连接模块的示意性剖视图；
图3a和图3b是根据本发明的一对相互连接的连接器的纵向剖视图。
附图标记列表
1火车车钩  2挂钩  3车钩头  4连接模块
5连接器  6接触件保持器  7主体  8座
9套筒  10槽  11边  12座  13凸肩
14座  15-19(未使用)  20接触壳  21接触件
22导电端子  23中心孔  24主体  25杆
26前凸肩  27后凸肩  28间隔件  29间隔件
30环状间隙  31管  32通道  33套筒  34导线
35接触销  36接触套管  37接触件
具体实施方式
参见图1，图中显示了火车车钩1，该火车车钩包括挂钩2和车钩头3。在操作中，挂钩2连接到铁路车辆的底盘(图中未显示)上，车钩头设置用于与接合的火车车钩的相应车钩头连接。
连接模块4支撑在车钩头上，连接模块包括多个连接器5，该连接器5在连接模块4的前表面上面向前方。虽然图中未显示，但是可以理解的是，在操作中，一束导线将从铁路车辆延伸到连接模块的后表面。连接模块和连接器的布置提供了在与接合的相应装配的火车车钩连接时与相应连接模块中的相匹配的连接器的自动连接。从而在该连接模式中，连接模块和连接器在相互连接的铁路车辆之间传送电力和信号。
支撑在连接模块4中的连接器5通常可以解释为包括能够同轴连接的内孔型接触件和插入型接触件。从而连接器5通常为旋转对称的形状，并且在多个方面包括共同的结构，为此，如果没有不同的说明，则以下说明内容对于内孔型连接器和插入型连接器都是可用的。
连接器5可操作用于传送电力和/或用于在相互连接的铁路车辆之间进行操作控制的信号。为了满足铁路车辆的越来越多的功能，连接器5设计为大量地容纳在连接模块中。如图所示，连接器通常布置为平行的水平列和垂直列，相邻连接器之间留有非常有限的空隙。
从图2的剖视图中可以看出，连接器5通过接触件保持器6一个个独立地安装在连接模块4中。在连接模块4中，接触件保持器6位于主体7中，该主体7由介电材料制成，并且固定在连接模块中。更具体地，接触件保持器6插入到穿过(through)主体7形成的座8中。在图中所示的实施方式中，接触件保持器6设置成卡到座中。为此，接触件保持器具有形成为套筒9的前端，该套筒9由于轴向槽10而在径向可压缩，该轴向槽10在接触件保持器的前端开口。该前端终止于径向的突出边11。在所述前端径向压缩的情况下，接触件保持器能够从连接模块的后侧插入到座8中。在插入的带槽的前端回复到其未负载的形状时，边11与限定座8前端的边缘接合。
接触件保持器6包括第一前座12，该第一前座12设置用于插入连接器5的后端。接触件保持器和连接器之间的接合是可拆卸的，包括例如通过螺纹接合的方式。在安装好的位置，接触件保持器6的前端的套筒形部分的内部抵靠着连接器的外部而被支撑，为此，连接器可以形成有径向凸出的凸肩13。凸肩13可以稍微呈锥形，从而迫使带槽的前端径向地扩张，以此确保接触件保持器牢固地连接在连接模块上。
与第一前座12相分离的是设置在接触件保持器6的相对端部的第二后座14。第二后座14设置用于在接触件保持器6中插入导电件，电通过该导电件传送给连接器5。
以上说明公开了连接模块，该连接模块具有用于有效地传送电力和/或控制铁路车辆功能操作的信号的连接器，其通常的特征在于以50Hz的频率振动的正弦形信号。在以太网协议下以100Mb/s的宽带能力(broadbandcapacity)传送数据需要传输以100000Hz或100MHz的频率振动的方波。在该条件下，连接器5将作为天线操作，外部电磁场和信号活动将通过该天线而对信号造成干扰并制造噪声，连接器5必须由连接区域中的周围的金属屏来保护。
图3a和图3b中示出了改造成用于在铁路车辆中以宽带能力连接数据通信网络的连接器5′，以纵向剖面显示了一对匹配的连接器。每个连接器5’包括设置用于插入接触件保持器6的前端的金属接触壳20和位于该接触壳中的金属接触件21，该接触件21穿过接触壳延伸到位于接触件保持器6的后端的导电端子22。接触壳20可拆卸地安装在前座12中，导电端子容纳在接触件保持器的后座14中，如上文所述。
接触件21支撑在贯穿接触壳20的中心孔23中，并且能够从接触壳20的前端插入。接触件包括具有第一直径的主体24和具有小于第一直径的第二直径的杆25，该杆从主体24向后延伸。主体24在两个轴向都被限制在中心孔内。为此，孔23具有在孔内形成有径向尺寸的前凸肩26和后凸肩27。由介电材料(例如聚合物材料)制成的间隔件28、29插在径向凸肩和主体24的相对端面之间。至少一个间隔件28由弹性材料制成并且在径向具有柔性，从而能够在径向压缩的情况下插入孔中。在受到径向压缩而插入的同时，柔性的间隔件能够在前凸肩的后方径向扩展，从而将接触件的主体24轴向限制在前凸肩26的后方。
在图中所示的实施方式中，间隔件28、29同轴地支撑在接触件21上，并且接触件设置在贯穿接触壳的孔的中心。因此间隔件能够确保环状间隙30的形成，该环状间隙30为接触壳中的接触件提供电隔离。
杆25从主体24延伸穿过接触壳20，从而杆的后端31伸出到接触壳的后端之外。由介电材料制成的管32与杆同心地布置，将杆与金属接触壳20隔离。杆的后端31通过通道33伸入到接触件保持器的后座14内，以与容纳在后座14内的导电端子22接合。如图所示，导电端子22可以为插座，该插座通过设置在其间的由介电材料制成的套筒34而固定地设置在后座中。此处的导线35通常是四线以太网电路中所包括的单个导线，虽然该连接器也可以用于其它场合。
在图3a的左侧中，连接器5’显示为具有内孔型接触壳20。此处的接触件21包括接触销36，该接触销36从接触件的主体24的前端延伸到稍微位于内孔型接触壳的开口内的距离。在图3b的右侧中，连接器5’显示为具有插入型接触壳20。此处的接触件21包括接触套管37，该接触套管37在稍微位于插入型接触壳的端部内的距离处在接触件的主体24的端部开口。在连接操作中，延伸的接触壳20先于相关联的接触件21与匹配的连接器接触，从而在连接操作中引导接触件21，并且在非连接状态中保护接触件21。
为了确保在连接操作中的电接触，可以在接触套管37中插入柔性的接触件或电线套，如图3a和图3b中的38处所示。为了该目的，接触表面通常还可以进行镀处理。
通过在火车车钩上支撑的连接模块中引入连接器5’，火车车钩和连接模块可提供在相互连接的铁路车辆之间进行宽带通信的能力。在实践中，在铁路车辆之间提供100Mb的数据接口也是在铁路车辆中安装宽带的先决条件，这可以通过本发明的电磁屏蔽的连接器5’来实现。

Claims (13)

1.一种连接器(5’)，通过该连接器(5’)能够在分别安装于连接的铁路车辆中的数据通信网络之间传输信号，所述连接器包括接触件保持器(6)，该接触件保持器(6)设置成位于火车车钩连接模块(7)中，其特征在于，所述连接器还包括：
金属接触壳(20)，该接触壳(20)设置用于插入所述接触件保持器(6)的前端；以及
金属接触件(21)，该接触件(21)位于所述接触壳中，所述接触件电隔离地穿过所述接触壳延伸到位于所述接触件保持器(6)的后端中的导电端子(22)。
2.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述接触壳(20)和所述接触件(21)能够一起从保持在所述连接模块(7)中的所述接触件保持器(6)上拆卸下来。
3.根据权利要求1或2所述的连接器，其中，所述接触壳(20)在所述接触件(21)的前方延伸，以便在连接时先于所述接触件与相匹配的连接器接合。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的连接器，其中，所述接触件(21)包括具有一直径的金属主体(24)和从该主体延伸并具有更小直径的杆(25)，所述主体位于穿过所述接触壳(20)的中心轴向孔(23)中，并且所述杆(25)沿轴向一直延伸到所述接触壳(20)的后端的外侧。
5.根据权利要求4所述的连接器，其中，所述接触件保持器(6)具有用于设置所述接触壳(20)的后端的前座(12)和与该前座相分离的后座(14)，所述后座用于设置导电端子(22)，并且从所述前座至所述后座的通道(33)用于使所述接触件(21)的杆(25)延伸至所述后座内。
6.根据权利要求5所述的连接器，其中，所述接触件的主体(24)被轴向地限制在穿过所述接触壳(20)的所述中心轴向孔(23)中所形成的径向前凸肩(26)和径向后凸肩(27)之间，其中由介电材料制成的间隔件(28，29)设置在所述前凸肩(26)和后凸肩(27)与所述接触件的主体(24)的相对端部之间。
7.根据权利要求6所述的连接器，其中，所述间隔件(28，29)支撑在所述接触件(21)上，并使得所述接触件定心为与所述接触壳(20)同心，所述间隔件确保在所述中心轴向孔与所述接触件的主体之间形成有环状间隙(30)。
8.根据以上任意一项权利要求所述的连接器，其中，所述接触壳(20)为内孔型，所述接触件包括从所述接触件的主体(24)的前端延伸的接触销(36)。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述的连接器，其中，所述接触壳(20)为插入型，所述接触件包括在所述接触件的主体(24)的前端开口的接触套管(37)。
10.一种火车车钩中的连接模块(4；7)，多个连接器(5，5’)设置在所述连接模块的前部，并适于与相应的连接模块的连接器配合，以便将通过所述火车车钩相互连接的铁路车辆电连接，所述连接模块的特征在于，至少一部分连接器(5’)能够通过被电磁屏蔽的权利要求1至9中任意一项所述的接触件(21)而有效地以100MHz的频率范围传送信号。
11.根据权利要求10所述的连接模块，其中，被电磁屏蔽的所述接触件(21)分别单独地与四线以太网电缆中所包括的单根导线连接。
12.一种火车车钩，该火车车钩包括根据权利要求10或11所述的连接模块(4；7)。
13.一种铁路车辆数据通信网络，该铁路车辆数据通信网络包括数据传送接口，该数据传送接口包括根据权利要求10或11所述的连接模块(4；7)。
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