DE10015420A1 - Kupplungsanordnung für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Bei einer Kupplungsanordnung für Schienenfahrzeuge zum Kuppeln elektrischer Leitungen und Signalleitungen mit einem an dem Schienenfahrzeug zu befestigenden Kupplungsgehäuse (12), das zur Aufnahme von Kupplungselementen bestimmt ist und eine Kupplungsöffnung (20) hat, die durch eine zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung an dem Gehäuse (12) schwenkbar gelagerte Klappe dicht verschließbar ist, ist die Klappe (24) mit dem Gehäuse (12) über ein Gelenkviereck verbunden, dessen Gelenkpunkte (30, 34, 40, 44) an dem Gehäuse (12) und der Klappe (24) so gewählt sind, daß die Klappe (24) sich mindestens nahe ihrer Schließstellung annähernd senkrecht zur Schließebene der Klappe (24) bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für Schienenfahrzeuge zum Kuppeln elektrischer Leitungen und Signalleitungen mit einem an dem Schienenfahrzeug zu befestigenden Kupplungsgehäuse, das zur Aufnahme von Kupplungselementen bestimmt ist und eine Kupplungsöffnung hat, die durch eine zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung an dem Gehäuse schwenkbar gelagerte Klappe dicht verschließbar ist.

Neben mechanischen Kräften müssen in vielen Fällen bei Schienenfahrzeugen auch elektrische Energie und elektrische Signale übertragen werden. Dies erfolgt durch eine sogenannte Elektrokontaktkupplung der vorstehend genannten Art. Im allgemeinen erfolgt der Kupplungsvorgang automatisch. Dabei werden die an den miteinander zu kuppelnden Fahrzeugen angeordneten Gehäusehälften oder Gehäuse mit Hilfe von Zentriereinrichtungen präzise zusammengeführt und anschließend mit Dichtungsflächen an den Gehäusefrontrahmen so zusammengepreßt, daß eine zuverlässige Abdichtung gegenüber der Umwelt erreicht wird. Im ungekuppelten Zustand deckt eine Klappe die Kupplungselemente oder Kontakte ab, um das Gehäuseinnere gegen Berührung und Verschmutzung der unter Spannung stehenden Kontaktelemente zu schützen.

Bei einer bekannten Lösung ist die Klappe um eine Drehachse schwenkbar. Daher muß sie über eine runde Innenkontur verfügen, damit sie über die Gehäuseoberkante hinweggeschwenkt werden kann. Aus diesem Grunde ist ein vollständiges Aufliegen der Klappenkontur auf der Dichtfläche des Frontrahmens und damit auch eine wirkungsvolle Abdichtung unmöglich. Das Hauptproblem sind dabei die seitlichen Dichtspalte, die auch mit zusätzlichen Dichtungen in Form von Moosgummi oder Bürsten nicht zuverlässig abzudichten sind. Durch die bestehenden Ritzen können einerseits metallischer Staub und Feuchtigkeit eindringen, was zu einer Reduzierung des Oberflächenwiderstandes führt. Andererseits können auch abrasiv wirkende Schmutzpartikel eindringen, die einen erhöhten Verschleiß der elektrischen Kontakte bewirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine höhere Dichtheit gegenüber Staub und Feuchtigkeit erreicht werden kann, um so den Wartungsaufwand zu vermindern und auch den Einsatz von Kupplungselementen für die optische Datenübertragung zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klappe mit dem Gehäuse über ein Gelenkviereck verbunden ist, dessen Gelenkpunkte an dem Gehäuse und der Klappe so gewählt sind, daß die Klappe sich mindestens nahe ihrer Schließstellung annähernd senkrecht zur Schließebene der Klappe bewegt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann die Klappe fest gegen die die Kupplungsöffnung umgebende Dichtfläche des Gehäuses gepreßt werden, so daß auch im ungekuppelten Zustand ein dichter Abschluß des Gehäuses erreicht werden kann. Andererseits ist die Bewegungskomponente der Klappe in der Schließebene zu Beginn der Öffnungsbewegung bzw. am Ende der Schließbewegung praktisch vernachlässigbar, so daß die Dichtung durch diese Bewegung nicht verquetscht oder durch Reibung verschlissen wird.

Das Gelenkviereck läßt sich beispielsweise durch zwei Lenkerpaare realisieren, die mit ihren einen Enden an zwei zur Kupplungsrichtung und zueinander parallelen Seitenwänden des quaderförmigen Gehäuses und mit ihren jeweils anderen Enden an entsprechenden Seitenflächen der Klappe angelenkt sind.

Bei einer bevorzugten Lösung sind die Gelenkpunkte und die relative Länge der Lenker so gewählt, daß die Klappe in ihrer Offenstellung parallel zu den Gelenkachsen und der Kupplungsrichtung gerichtet ist. Damit beansprucht die Klappe in ihrer Offenstellung nur wenig Raum, wodurch die Einhaltung geometrischer Randbedingungen für die gesamte Kupplung und die Kupplungsbewegung erleichtert wird.

Bei einer besonders bevorzugten Lösung erfolgt die Steuerung der Klappenbewegung so, daß die Klappe in ihrer Offenstellung an einer gehäusefesten Dichtfläche anliegt. Dadurch wird verhindert, daß sich in der in ihrer Offenstellung befindlichen Klappe Schmutz ansammeln kann, der dann beim Schließen der Klappe in das Kupplungsgehäuse gelangen könnte.

Um zu erreichen, daß die Klappe in beiden Endstellungen zuverlässig an der jeweiligen Dichtfläche anliegt, ist es zweckmäßig, wenn mindestens einer der Lenker mit einer Spannvorrichtung derart verbunden ist, daß er auf seinem Schwenkweg zwischen den Endlagen der Klappe einen Totpunkt durchläuft und beiderseits des Totpunktes in seine jeweilige Endlage vorgespannt ist.

Für einen automatischen Kupplungsvorgang kann an der Klappe oder mindestens einem der Lenker ein erstes Steuerelement (Steuerkurve oder Kurvenfolger) angeordnet sein, das im Zusammenwirken mit einem relativ zu dem Kupplungsgehäuse beweglichen zweiten Steuerelement (Kurvenfolger, Steuerkurve) die Klappe zwangsweise in ihre Offenstellung und/oder Schließstellung überführt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung mit der Klappe in ihrer Schließstellung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht der Kupplungsanordnung mit der Klappe in ihrer Offenstellung und

Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 entsprechende Ansicht der Kupplungsanordnung mit der Klappe in einer Zwischenstellung, wobei ein Steuerelement die Klappenbewegung steuert.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Kupplungsanordnung 10 ist zur Verbindung mit einem Schienenfahrzeug bestimmt und dient dazu, in Verbindung mit einer komplementären Kupplungsanordnung an einem anderen Schienenfahrzeug eine Verbindung elektrischer Leitungen und Signalleitungen zwischen den beiden Schienenfahrzeugen herzustellen.

Die Kupplungsanordnung umfaßt ein quaderförmiges Gehäuse 12 an dessen Boden 14 Führungsbuchsen 16 angeordnet sind, mit denen das Kupplungsgehäuse auf nicht dargestellten Führungsstangen an dem Schienenfahrzeug in Richtung des Doppelpfeiles A verschiebbar gelagert ist. Das gibt die Möglichkeit, die miteinander zu verbindenden Teile der Elektrokontaktkupplung erst dann in eine Kupplungsposition zu bringen, wenn die mechanische Kupplung der Schienenfahrzeuge abgeschlossen ist, um zu vermeiden, daß die empfindlicheren Elektrokontaktkupplungen bei dem Gegeneinanderfahren der Schienenfahrzeuge beschädigt werden. Ferner erkennt man einen Zentrierzapfen 18, der dafür sorgt, daß die innerhalb des Kupplungsgehäuses 12 angeordneten nicht dargestellten Kupplungselemente mit den entsprechenden komplementären Kupplungselementen der anderen Kupplungsanordnung in Eingriff treten können.

Das Kupplungsgehäuse 12 hat auf seiner in den Fig. 1 und 2 linken Seite eine Kupplungsöffnung 20, die von einer Lippendichtung 22 umgeben und durch eine Klappe 24 verschließbar ist, die in der in der Fig. 1 dargestellten Schließstellung auf der Lippendichtung 22 aufliegt und somit die Kupplungsöffnung 20 dicht verschließt.

Die Klappe 24 ist mit dem Kupplungsgehäuse 12 über ein Gelenkviereck verbunden, das zwei Lenkerpaare umfaßt, von denen man in den Figuren nur eines erkennen kann. Das zweite identisch ausgebildete Lenkerpaar befindet sich auf der dem Betrachter abgewandten Seite der Kupplungsanordnung.

Das jeweilige Lenkerpaar umfaßt einen unteren ersten Lenker 26 und einen oberen zweiten Lenker 28. Der untere Lenker 26 ist um eine erste gehäusefeste Achse 30 an der dem Betrachten zugewandten und zur Kupplungsrichtung A parallelen Seitenwand 32 des Kupplungsgehäuses angelenkt. Mit seinem anderen Ende ist der untere Lenker 26 um eine Achse 34 an einer Lasche 36 angelenkt, welche eine zu der Gehäusewand 32 parallele Seitenfläche 38 der Klappe 34 verlängert.

Der obere Lenker 28 ist nahe seinem einen Ende um eine Achse 40 ebenfalls an der Gehäuseseitenwand 32 angelenkt, wobei die Achse 40 senkrecht oberhalb der gehäusefesten Achse 30 des unteren Lenkers 26 und nahe der oberen Gehäusewand 42 liegt. Mit seinem anderen Ende ist der obere Lenker 28 um eine Achse 44 an der Seitenfläche 38 der Klappe 24 in einem mittleren Bereich dieser Seitenfläche angelenkt. Man erkennt, daß bei der dargestellten Ausführungsform in Fig. 1, d. h. in der Schließstellung der Klappe 24 die beiden Achsen 44 und 30 in einer horizontalen Längsmittelebene 46 des Kupplungsgehäuses 12 liegen. Die vier Achsen 30, 34, 40, 44 bilden die vier Gelenkpunkte des Gelenkvierecks.

Die Gelenkpunkte 30, 34, 40 und 44 liegen nicht in den Ecken eines Parallelogramms. Auch sind die wirksamen Hebellängen der beiden Lenker 26 und 28 nicht unbedingt gleich. Die Lage der Gelenkpunkte 30, 34, 40 und 44 ist so gewählt, daß die Klappe 24 aus der in der Fig. 1 dargestellten Schließstellung in die in der Fig. 2 dargestellte Offenstellung überführt und dabei um 90° verschwenkt wird, so daß sie in der Offenstellung parallel zu der oberen Gehäusewand 42 gerichtet ist. Auf dieser befindet sich eine flächige Dichtung 48, auf der die Klappe 24 in ihrer Offenstellung so aufliegt, daß der Klappeninnenraum 50 in dieser Stellung dicht abgeschlossen ist, um das Eindringen von Schmutz in den Klappeninnenraum 50 zu verhindern.

Wie man beim Betrachten der Fig. 1 bis 3 unschwer feststellen kann, wird die Klappe 24 beim Erreichen oder Verlassen ihrer jeweiligen Endstellung (Fig. 1 oder Fig. 2) zunächst nahezu senkrecht von der jeweiligen Dichtung 22, 48 abgehoben bzw. auf diese aufgesetzt und in einer in Fig. 3 dargestellten Zwischenstellung über die Dichtung 22 hinüber gehoben. Damit wird verhindert, daß die Klappe 24 bei ihrer Bewegung aus der Schließstellung in die Offenstellung oder vice versa die Dichtung 22 verquetscht oder durch Reibung beschädigt.

Ein dichter Sitz der Klappe 24 auf der jeweiligen Dichtfläche 22 bzw. 48 wird durch eine allgemein mit 52 bezeichnete Spannvorrichtung erzielt. Diese umfaßt eine Teleskopstange 54 mit einem äußeren Rohr 56, das um eine Achse 58 an der Gehäuseseitenwand 32 angelenkt ist, sowie eine innere Stange 60, die in dem äußeren Rohr 56 axial verschiebbar geführt ist und mit ihrem freien Ende an einem Fortsatz 62 des oberen Lenkers 28 um eine Achse 64 angelenkt ist. Das Rohr 56 und die Stange 60 tragen einen Bund 66 bzw. 68. Zwischen diesen befindet sich eine Schraubendruckfeder 70, welche das Rohr 56 und die Stange 60 axial auseinanderdrückt. Dies führt dazu, daß bei der in der Fig. 1 dargestellten Schließstellung der obere Lenker 28 im Gegenuhrzeigersinn vorgespannt ist und damit die Klappe 24 fest gegen die Lippendichtung 22 preßt, um so einen dichten Abschluß der Gehäuseöffnung 20 zu gewährleisten. In der in Fig. 2 dargestellten Offenstellung der Klappe 24 dagegen, spannt die Feder 70 über die Teleskopstange 54 den oberen Lenker 28 im Uhrzeigersinn vor, so daß diesmal die Klappe 24 fest gegen die Dichtfläche 48 gepreßt wird. Bei der Klappenbewegung zwischen diesen beiden Endstellung durchläuft der obere Lenker 28 eine Totpunktlage, die in Fig. 3 dargestellt ist, wobei in diesem Fall die Gelenkpunkte 58, 64 und 40 auf einer Geraden liegen.

Die Steuerung der Klappenbewegung erfolgt mit Hilfe eines Winkelarmes 72, der ortsfest relativ zu dem in Richtung des Doppelpfeiles A verstellbaren Kupplungsgehäuse angeordnet ist und an seinem horizontalen Schenkel 74 eine erste Steuerkurve 76 trägt, die zum Zusammenwirken mit einem Kurvenfolger 78 bestimmt ist, der an einem Fortsatz des unteren Lenkers 26 angeordnet ist. Wird das Kupplungsgehäuse 12 aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung, in der sich die Klappe 24 in ihrer Schließstellung befindet, relativ zu dem Winkelarm 72 nach links bewegt (Fig. 3), trifft der Kurvenfolger 78 auf die Steuerkurve 76. Dadurch wird der untere Lenker 26 im Uhrzeigersinn verschwenkt und die Klappe 24 in ihre Offenstellung überführt. Sowie der obere Lenker 28 seine Totpunktlage gemäß Fig. 3 überschritten hat, wird die Schwenkbewegung der Klappe 24 durch die Spannvorrichtung 52 vollendet und die Klappe 24 gegen die Dichtfläche 48 gepreßt.

An dem unteren Lenker 26 ist ferner ein Winkel 80 befestigt, der mit einem freien Schenkel 82 bei der Öffnungsbewegung der Klappe 24, d. h. der Schwenkbewegung des unteren Lenkers 26 im Uhrzeigersinn einen Zapfen 84 hintergreift, der an dem Winkelarm 72 befestigt ist. Wird das Kupplungsgehäuse 12 aus der in Fig. 2 dargestellten Stellung, in der sich die Klappe 24 in ihrer Offenstellung befindet, in Fig. 3 relativ zum Winkelarm 72 nach rechts bewegt, so bleibt der freie Arm 82 des Winkels 80, der ja an dem unteren Lenker 26 befestigt ist und damit auch gehäusefest ist, an dem Zapfen 84 hängen, wodurch der untere Lenker 26 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird. Damit wird die Klappe 24 aus der Offenstellung angehoben und in die Schließstellung verschwenkt, wobei wiederum nach Überschreiten der Totpunktlage die Spannvorrichtung 52 die weitere Schließbewegung übernimmt und die Klappe 24 gegen die Dichtung 22 preßt.

Die Lenker 26, 28 sind so geformt, daß sie in einer Ebene liegen können, ohne sich bei ihrer Schwenkbewegung gegenseitig zu behindern.

Claims (9)

1. Kupplungsanordnung für Schienenfahrzeuge zum Kuppeln elektrischer Leitungen und Signalleitungen mit einem an dem Schienenfahrzeug zu befestigenden Kupplungsgehäuse (12), das zur Aufnahme von Kupplungselementen bestimmt ist und eine Kupplungsöffnung (20) hat, die durch eine zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung an dem Gehäuse (12) schwenkbar gelagerte Klappe dicht verschließbar ist., dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (24) mit dem Gehäuse (12) über ein Gelenkviereck (30, 34, 40, 44) verbunden ist, dessen Gelenkpunkte (30, 34, 40, 44) an dem Gehäuse (12) und der Klappe (24) so gewählt sind, daß die Klappe (24) sich mindestens nahe ihrer Schließstellung annähernd senkrecht zur Schließebene der Klappe (24) bewegt.

2. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkviereck zwei Lenkerpaare (26, 28) umfaßt, die mit ihren einen Enden an zwei zur Kupplungsrichtung (A) und zueinander parallelen Seitenwänden (32) des quaderförmigen Gehäuses (12) und mit ihren jeweils anderen Enden an entsprechenden Seitenflächen (38) der Klappe (24) angelenkt sind.

3. Kupplungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkpunkte (30, 34, 40, 44) und die relative Länge der Lenker (26, 28) so gewählt sind, daß die Klappe (24) in ihrer Offenstellung parallel zu den Gelenkachsen und der Kupplungsrichtung (A) gerichtet ist.

4. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (24) in ihrer Offenstellung an einer gehäusefesten Dichtfläche 48 anliegt.

5. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Lenker (26) jedes Lenkerpaares (26, 28) mit seinem gehäusefesten Gelenkpunkt (30) mindestens annähernd auf einer zur Kupplungsrichtung A parallelen Längsmittellinie (46) der betreffenden Gehäuseseitenwand (32) und mit seinem jeweiligen klappenfesten Gelenkpunkt (34) an einem Ende der betreffenden Klappenseitenfläche (38) angreift und daß der zweite Lenker (28) jedes Lenkerpaares (26, 28) mit seinem gehäusefesten Gelenkpunkt (40) an der betreffenden Gehäuseseitenwand (32) nahe der die Dichtfläche (48) tragenden Gehäusewand (42) und mit seinem jeweiligen klappenfesten Gelenkpunkt (44) an einer mittleren Position der Klappenseitenfläche (38) angreift.

6. Kupplungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkachsen durch die gehäusefesten Gelenkpunkte (30, 40) in einer zur Kupplungsrichtung (A) senkrechten Ebene liegen.

7. Kupplungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkachsen durch die klappenfesten Gelenkpunkte (34, 44) in einer zur Schließebene der Klappe (24) geneigten Ebene liegen.

8. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Lenker (26, 28) mit einer Spannvorrichtung (52) derart verbunden ist, daß er auf seinem Schwenkweg zwischen den Endlagen der Klappe (24) einen Totpunkt durchläuft und beiderseits des Totpunktes in seine jeweilige Endlage vorgespannt ist.

9. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Klappe (24) oder mindestens einem der Lenker (26, 28) ein erstes Steuerelement (Steuerkurve oder Kurvenfolger) angeordnet ist, das im Zusammenwirken mit einem relativ zu dem Gehäuse (12) beweglichen zweiten Steuerelement (Kurvenfolger, Steuerkurve) die Klappe (24) zwangsweise in ihre Offenstellung oder Schließstellung überführt.