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Die
Erfindung betrifft einen Kupplungskopf für eine starre automatische
Mittelkupplung von Schienenfahrzeugen mit einer großen Kupplungsklaue,
mit einer kleinen Kupplungsklaue und einer zwischen den beiden Kupplungsklauen
angeordneten Kupplungstasche, deren Querschnitt dem Querschnitt
der kleinen Kupplungsklaue angepasst ist, wobei die Kupplungstasche
zwei zueinander parallele Führungsflächen für zugeordnete
Führungsflächen der
kleinen Kupplungsklaue sowie einen Kupplungstaschenboden als Widerlager
für eine
Abstützfläche der
kleinen Kupplungs klaue aufweist und in dem Kupplungskopf eine Elektrokupplung
vorgesehen ist.
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Es
sind Mittelpufferkupplungen mit Elektrokupplungen bekannt, die in
einer Leitungskupplung angeordnet sind (
DD 64 256 B1 ,
DD 68 569 B1 ,
DD 71 287 B1 ) und über ein Hebelgetriebe beim
Kupplungsvorgang durch die Gegenkupplung angesteuert in Kuppelstellung
gebracht werden. Diese Hebelgetriebe beschleunigen die aufeinander
treffenden Leitungskupplungen mit der Elektrokupplung bei großen Kuppelgeschwindigkeiten,
so dass Einschränkungen im
Betriebseinsatz erforderlich sind. Die Lagerung und der Antrieb
derartig gelagerter Elektrokupplungen ist aufwendig.
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Bei
anderen Ausführungsarten
enthalten die Elektrokupplungen einen zusätzlichen pneumatischen oder
elektrischen Antrieb mit pneumatischen oder elektrischen Steuerungen
(
DE 196 36 225 A1 ,
DE 196 47 906 A1 ),
die die Elektrokupplungen erst nach Abschluss des mechanischen Kuppelvorgangs zum
Kuppeln bringen. Derartige Elektrokupplungen sind aufwendig.
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Kupplungsköpfe der
Eingangs beschriebenen Art gehören
zu sogenannten Willison-Kupplungen, die auch als starre automatische
Mittekupplungen ausgebildet sein können, damit auch Elektroleitungen
miteinander gekuppelt werden können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kupplungskopf der eingangs
beschriebenen Gattung zu schaffen, bei dem die Mängel des Standes der Technik
beseitigt sind und eine Elektrokupplung geschaffen wird, die robust
und mit geringem Aufwand insbesondere für den Bereich der Güterwagenkupplungen
gestaltet ist. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Kupplungskopf ist
die Elektrokupplung im Kupplungskopf der mechanischen Kupplung als
Steckerteil und als Buchsenteil spiegelbildlich zur Kupplungsmitte
vorgesehen, wobei das Steckerteil federbelastet im Kupplungskopf
in justierter ungekuppelter Stellung gelagert ist. Erfindungsgemäß erfolgt
die Anordnung bei der als Beispiel gewählten bekannten sogenannten
Willison-Kupplung hinsichtlich des Steckerteils in der großen Klaue
des Kupplungskörpers
und hinsichtlich des Buchsenteils in der kleinen Klaue des Kupplungskörpers oder
umgekehrt. Das Buchsenteil ist vorteilhafterweise in die kleine
Klaue justiert eingeschraubt und in der kleinen Klaue sind neben
dem Buchsenteil die Zentrierbohrungen für die Ausrichtung der Steckerelektrokupplung
bei gekuppelter Stellung angeordnet.
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Vorteilhafterweise
ist das Steckerteil im Bereich des Kupplungstaschenbodens und das Buchsenteil
im Bereich der Abstützfläche der
kleinen Kupplungsklaue angeordnet. Eine umgekehrte Anordnung ist
natürlich
ebenfalls möglich.
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Die
besten Einkupplungseigenschaften der Elektrokupplung bei Kupplung
der mechanischen Kupplung haben sich ergeben, wenn das Steckerteil im
ungekuppelten Zustand des Kupplungskopfes mittels eines Lagerbereichs
federbelastet an eine Lagerstelle in der Kupplungsklaue anliegt
und dass der Lagerbereich des Steckerteils als Kegelabschnitt und die
Lagerstelle in der Kupplungsklaue als Anlagekonus ausgebildet ist,
so dass das Steckerteil im Kupplungszustand des Kupplungskopfes
quer zu seiner Längsrichtung
und in seiner Längsrichtung
frei beweglich ist.
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Das
Buchsenteil weist einen Isolierkörper auf,
der die auswechselbaren Buchsenkontakte trägt, wobei beim Auswechseln
nur die Kontaktvorderteile gewechselt werden und die Anschlussstücke mit
der Kabelanbindung im Isolierkörper
verbleiben. Vorteilhafterweise sind die Buchsenkontakte nach hinten und
nach unten offen im Isolierkörper
gelagert, so dass an haftender Schmutz beim Kupplungsvorgang von
den Steckerstiften durch die Buchsenkontakte geschoben wird. Ein
vorn eingesetzter elastischer Deckel sorgt einerseits als Dichtung
und erzeugt andererseits über
den nach außen
gezogenen Einrastbund und angesetzte Lippen bzw. Zungen im Zusammenspiel
mit dem Isolierkörper
große
Kriech- und Luftstrecken, so dass Kriechströme weitgehend vermieden werden
können.
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Das
Steckerteil besteht aus dem rohrfömigen geteilten Gehäuse mit
den Zentrierstiften und kegelförmigen
Lagerflächen
zur Justierung im Kupplungskopf, wobei das Gehäuse über die äußere vorgespannte Feder in
der Justierung gehalten wird. Das Gehäusehinterteil und das Gehäusevorderteil sind
mit dem innenliegenden Steckerisolierkörper verdrehsicher verbunden.
Das Gehäusehinterteil trägt eine
Kabelverschraubung zur Kabeleinbindung und hat eine nach unten zeigende
Entwässerungsbohrung.
Im Gehäusevorderteil
ist ein federbelasteter Deckel verschiebbar und abdichtend gelagert,
der die elastische Dichtung für
den Kontaktbereich trägt. Im
Steckerisolierkörper
sind die Steckkontakte schwimmend gelagert, wobei beim Auswechseln
nur die Kontaktvorderteile gewechselt werden und die Anschlussstücke mit
der Kabelanbindung im Steckerisolierkörper verbleiben.
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Im
Steckerisolierkörper
ist ein Schaltkontakt angeordnet, der beim Kupplungsvorgang durch
die Deckelbewegung schaltet und über
den Kupplungszustand (gekuppelt/ungekuppelt) abfragbar ist. Im Steckerisolierkörper ist
weiterhin ein pneumatisches Rückschlagventil
in einer Durchgangsbohrung zwischen dem Luftraum unter dem Deckel
im Gehäusevorderteil
und dem Hohlraum hinter dem Isolierkörper im Gehäusehinterteil angeordnet, so
dass einerseits der Luftzutritt zum Bereich der Kontaktspitzen nur über die
Entwässerungsbohrung
mit Schmutzablagerung im Hohlraum des Gehäusehinterteils erfolgt und
andererseits die Luft im Luftraum des Bereichs der Kontaktspitzen
beim Kuppelvorgang komprimiert wird und nur nach vorn aus der elastischen
Dichtung austritt, um den Kontaktbereich der Kuppelstelle unterstützend von
Schmutz zu säubern.
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Die äußere vorgespannte
Feder stützt
sich an der Halterungsplatte einer in der großen Klaue gelagerten Ausschwenk-
und Haltevorrichtung ab, die ein Herausschwenken der Steckerelektrokupplung aus
dem Eingriffsbereich der Kupplungskontur zum Abstecken hinter die
Kontur beim Kuppeln mit artfremden Kupplungen gestattet bzw. Kontroll-
und Wartungsarbeiten erlaubt.
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Durch
diese Ausgestaltung wurde eine Elektrokupplung an einer automatischen
Mittelpufferkupplung für
Schienenfahrzeuge geschaffen, bei der die Elektrokupplung zweiteilig
redundant aus dem federbelasteten Steckerteil und dem Buchsenteil
besteht und in Schließrichtung
des Kupplungsprofils angeordnet ist, so dass beim Kupplungsvorgang
das federbelastete Steckerteil mit seinen Zentrierstiften im kegelförmigen Zentriertrichter
des Buchsenteils ausgerichtet auftrifft, dabei für die Kupplungsbewegungen spielfrei
schwenkt und die über
einen Deckel geschützten
Steckerstifte abdichtend im Buchsenteil kuppelt, wobei die Steckerstifte
anhaftenden Schmutz durch die Buchsenteile schieben und dabei entstehende
komprimierte Luft die Kontaktsstelle unterstützend von Schmutz säubert.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung
sind in den Unteransprüche
angegeben.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen
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1 in
einer Draufsicht in teilweiser geschnittener Teildarstellung den
erfindungsgemäßen Kupplungskopf
mit der Elektrokupp lung in der kleinen Klaue und der großen Klaue
einer bekannten Willison-Kupplung in ungekuppelter Lage,
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2 in
einer Draufsicht den Kupplungskopf gemäß 1 in gekuppelter
Lage mit einem weiteren Kupplungskopf,
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3 in
einer senkrechten Schnittdarstellung das Steckerteil gemäß Schnitt
A-A in 5,
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4 in
einer senkrechten Schnittdarstellung das Steckerteil gemäß Schnitt
B-B in 5,
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5 in
einer Vorderansicht das Steckerteil gemäß 3 und 4,
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6 in
einer Vorderansicht das Buchsenteil eingebaut in die kleine Klaue
einer Willison-Kupplung in ungekuppelter Lage,
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7 in
einer senkrechten Schnittdarstellung das Buchsenteil gemäß Schnitt
A-A in 6 und
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8 in
einer senkrechten Schnittdarstellung das Buchsenteil gemäß Schnitt
B-B in 6.
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In 1 ist
in einer teilweise geschnittenen Darstellung ein Ausschnitt eines
Kupplungskopfes 10 einer starren automatischen Mittelkupplung 100 von Schienenfahrzeugen
dargestellt, die nach Art einer sogenannten Willlison-Kupplung gestaltet
ist. Dazu weist der Kupplungskopf 10 eine große Kupplungsklaue 11,
eine kleine Kupplungsklaue 12 und eine zwischen beiden
angeordnete Kupplungstasche 13 auf. Nicht dargestellt ist
eine Einrichtung, mit der zwei miteinander gekuppelte Kupplungsköpfe 10 starr
gemacht werden können.
Die kleine Kupplungsklaue 12 weist zwei zueinander annähernd parallele
Führungsflächen 14 und
eine unter einem Winkel dazu angeordnete Abstützfläche 17 auf. Die Kupplungstasche
weist ebenfalls zwei zueinander annähernd parallele Führungsflächen 15,
die den Führungsflächen 14 der
kleinen Kupplungsklaue 11 zugeordnet sind sowie einen Kupplungstaschenboden 16,
der entsprechend der Abstützfläche 17 ausgerichtet
ist.
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In
dem Kupplungskopf 10 ist die Elektrokupplung 18 ausgebildet,
die aus einem Steckerteil 19 und einem Buchsenteil 20 besteht.
Dabei wirkt das dargestellte Steckerteil 19 mit einem nicht
dargestellten Buchsenteil eines weiteren nicht dargestellten Kupplungskopfes
zusammen, während
das Buchsenteil 20 ebenfalls mit einem weiteren nicht dargestellten
Steckerteil des weiteren nicht dargestellten Kupplungskopfes zusammenwirkt.
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Das
Steckerteil 20 wird justiert über einen kegel- bzw. konusförmigen Lagerbereich 21 in
der durch die vorgespannte äußere Feder 22 kraftschlüssig gegen
die kegel- oder konusförmigen
Lagerstelle 21' der
große
Klaue 11 in ungekuppelter Lage gehalten, wobei sich die äußere Feder 22 über die
Halterungsplatte 23 einer ebenfalls in der großen Klaue 11 gelagerten
Ausschwenk- und Haltevorrichtung 24, die ein Herausschwenken
des Steckerteils 19 aus dem Eingriffsbereich der Kupplungskontur
zum Abstecken beim Kuppeln mit artfremden Kupplungen erlaubt, abstützt. Das
Buchsenteil 20 ist andererseits in der kleinen Klaue 12 justiert
zu Zentrierbohrungen 25, 26 (siehe auch 6) über die
Schraubverbindung 27 befestigt und trägt die Buchsenkontakte 28, die
innerhalb eines Isolierkörpers 29 der
Buchsenkörper 37 des
Buchsenteils 20 angeordnet sind.
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In
dem Steckerteil 19 ist im Gehäusevorderteil 30 des
Gehäuses 31 ein
federbelasteter Deckel 32 verschiebbar gelagert, der über die
elastische Dichtung 33 mit den Deckeldurchgriffsöffnungen 32a den
Luftraum 34 abdeckt, in dem die Steckkontakte 38 angeordnet
sind. Am Gehäusevorderteil 30 sind die
Zentrierstifte 35, 36 angeordnet, die beim Kuppeln
in die Zentrierbohrungen 25, 26 (6)
der kleinen Klaue 12 vorzentrierend ein greifen und das
ausgerichtete Kuppeln der Steckerkontakte 37 mit den Buchsenkontakten 28 sicherstellen.
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In 2 ist
die gekuppelte Lage der redundant angeordneten Elektrokupplung 18, 18' dargestellt,
wobei das eingekuppelte Buchsenteil 20' das Steckerteil 19 bzw.
das Buchsenteil 20 das Steckerteil 19' aus der justierten
ungekuppelten Lage freigeschwenkt hat und sich die kegelförmige Lagerstelle 21' von dem konusförmigen Lgerbereich 21 gelöst hat,
um dem Kuppelspiel freigeschwenkt nachzufolgen. Gleichzeitig durchdringen
die Steckerkontakte 38 die Buchsenkontakte 28 und
schieben anhaftenden Schmutz in die hinter den Buchsenkontakten 28 im
Isolierkörper 29 nach
hinten und unten vorgesehenen Freiräume 39, wobei der
Deckel 32 die Dichtung 33 abdichtend gegen die
Buchsenteile 20, 20' drückt und
den Luftraum 34 komprimiert, so dass die entweichende Luft
den Kontaktbereich der Kuppelstelle unterstützend von Schmutz säubert.
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Den
Aufbau des Steckerteils 19 zeigen die 3, 4 und 5.
Die Steckerkontakte 38 sind schwimmend im Steckerisolierkörper 40 gelagert
und ihre Kontaktspitzen 41 sind von vorn auswechselbar ausgebildet,
während
das den Kabelanschluss bildende Kontaktschlussstück 42 im Steckerisolierkörper 40 verbleibt.
Das Gehäusehinterteil 43 ist
mit dem Gehäusevorderteil 30 und
dem Steckerisolierkörper 40 über den
Stift 45 verdrehsicher verbunden. Das Gehäusehinterteil 43 trägt eine
Kabelverschraubung 46, die den Hohlraum 47 abschließt und eine unten
angeordnete Bohrung 48 für Entwässerung und Luftzutritt aufweist.
Im Steckerisolierkörper 40 ist eine
Durchgangsbohrung 49 mit einem Rückschlagventil 50 angeordnet,
die den Luftzutritt zum Luftraum 34 nur über die
Bohrung 48 zulässt,
so dass sich mit dem Luftzutritt durch die Bohrung 48 eintretender Staub
im Hohlraum 47 absetzt und nicht auf direktem Wege den
Luftraum 34 verschmutzt, wobei weiterhin das Rückschlagventil 50 beim
Kuppelvorgang ein komprimieren der Luft im Luftraum 34 beim
Zurückdrücken des
Deckels 32 erlaubt, dessen Luft für die unterstützende Säuberung
des Kon taktbereiches der Kuppelstelle vom Schmutz dient. Ein Schaltkontakt 51 ist
im Steckerisolierkörper 40 derart
angeordnet, dass beim Zurückdrücken des
Deckels 32 während des
Kuppelvorganges der Kontakt 32 schaltet, so dass dessen
Signalgabe für
die Anzeige des gekuppelten oder ungekuppelten Zustandes der Kupplung benutzt
wird.
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Den
Aufbau des Buchsenteils 20 zeigen die 6, 7 und 8.
Der Buchsenteil 20 bildet eine vormontierte Einheit mit
dem Kabelanschluss, die über
die Schraubverbindung 27 in der kleinen Klaue 12 ausgerichtet
zu den Zentrierbohrungen 25, 26 eingebaut ist.
Die Buchsenkontakte 28 mit den Buchsenkörpern 37 sind hinter
der buchsenseitigen verformbaren Dichtung 52 auswechselbar
angeordnet und durch die Einstecköffnungen erreichbar, wobei
die Kabel mit den Anschlussstücken 53 im
Buchsenisolierkörper 54 verbleiben.
Die verformbare Dichtung 52 erzeugt mit dem nach außen gezogenen Einrastbund 55 und
der auf dem Isolierkörper 29 zugewandten
Seite 57 angeordneten Lippe oder Zunge 56 im Zusammenwirken
mit dem Isolierkörper 29 große Kriech-
und Luftstrecken. Die Lippe oder Zunge 56 ragt dabei in
einen Raum 58 im Isolierkörper 29. Der Isolierkörper 29 für die Buchsenseite
ist in den Skizzen zweiteilig gezeichnet. Dieses muss jedoch nicht
immer so sein und hängt
davon ab, wie die oval gestalteten Buchsenkörper zum Auswechseln (bei Verschleiß) gestaltet
sind. Die Freiräume 39,
die hinter den Buchsenkontakten 28 nach hinten und nach unten
ausgebildet sind, leiten durch die Buchsenkontakte 28 hindurch
geschobenen Schmutz im Inneren der Klaue 12 nach unten
offen ab.
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- 100
- Mittelkupplung
- 10
- Kupplungskopf
- 11
- große Klaue
- 12
- kleine
Klaue
- 13
- Kupplungstasche
- 14
- Führungsfläche
- 15
- Führungsfläche
- 16
- Kupplungstaschenboden
- 17
- Abstützfläche
- 18,
18'
- Elektrokupplung
- 19,
19'
- Steckerteil
- 20,
20'
- Buchsenteil
- 21
- Lagerbereich
- 21'
- Lagerstelle
- 22
- Feder
- 23
- Halterungsplatte
- 24
- Ausschwenk-
und Haltevorrichtung
- 25,
26
- Zentrierbohrungen
- 27
- Schraubverbindung
- 28
- Buchsenkontakte
- 29
- Isolierkörper
- 30
- Gehäusevorderteil
- 31
- Gehäuse
- 32
- Deckel
- 32a
- Deckeldurchgriffsöffnungen
- 33
- Dichtung
- 34
- Luftraum
- 35,
36
- Zentrierstifte
- 37
- Buchsenkörper
- 38
- Steckerkontakte/Steckerstifte
- 39
- Freiraum
- 40
- Steckerisolierkörper
- 41
- Kontaktspitzen
- 42
- Kontaktanschlussstück
- 43
- Gehäusehirrnterteil
- 45
- Stift
- 46
- Kabelverschraubung
- 47
- Hohlraum
- 48
- Bohrung
- 49
- Durchgangsbohrung
- 50
- Rückschlagventil
- 51
- Schaltkontakt
- 52
- Dichtung
- 53
- Anschlusstück
- 55
- Einrastbund
- 56
- Zunge,
Lippe
- 57
- Seite
- 58
- Raum