-
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.
-
Eine
Kupplungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus
der
DE-PS 938 915 bekannt.
-
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 durch die
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 gelöst.
-
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.
-
Die
Steuerung der Klappenbewegung erfolgt 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
-
1 eine
schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung mit der
Klappe in ihrer Schließstellung,
-
2 eine
der 1 entsprechende Ansicht der Kupplungsanordnung
mit der Klappe in ihrer Offenstellung und
-
3 eine
den 1 und 2 entsprechende Ansicht der
Kupplungsanordnung mit der Klappe in einer Zwischenstellung, wobei
ein Steuerelement die Klappenbewegung steuert.
-
Die
in den 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 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 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 1, das heißt
in der Schließstellung
der Klappe 24 die beiden Achsen 44 und 30 in
einer horizontalen Längsmittellinie 46 des Kupplungsgehäuses 12 liegen.
Die vier Achsen 30, 34, 40, 44 bilden
die vier Gelenkpunkte des Gelenkvierecks.
-
Die
Gelenkpunkte der Achsen 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 ist so gewählt, daß die Klappe 24 aus
der in der 1 dargestellten Schließstellung
in die in der 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 1 bis 3 unschwer
feststellen kann, wird die Klappe 24 beim Erreichen oder
Verlassen ihrer jeweiligen Endstellung (1 oder 2)
zunächst
nahezu senkrecht von der jeweiligen Dichtung 22, 48 abgehoben bzw.
auf diese aufgesetzt und in einer in 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 Spannvorrichtung 52 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 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 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 3 dargestellt
ist, wobei in diesem Fall die Gelenkpunkte 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 1 dargestellten Stellung, in der sich die Klappe 24 in
ihrer Schließstellung
befindet, relativ zu dem Winkelarm 72 nach links bewegt
(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 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 Arm 82 bei der Öffnungsbewegung der Klappe 24,
das heißt
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 2 dargestellten Stellung, in der sich die Klappe 24 in
ihrer Offenstellung befindet, in 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.