DE102013204342A1

DE102013204342A1 - Kupplungsstecker für schienengebundene Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102013204342A1
Application number: DE102013204342.2A
Authority: DE
Inventors: Walter Notar; Christian Schubbel; Mario Hempel; Brunhilde Wenge
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2014-06-26
Also published as: EP2746129B1; PL2746129T3; EP2746129A1; ES2568230T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steckerverbindungseinheit (1) geeignet für den Einsatz in einer Elektrokontakt-Kupplung (2) eines schienengebundenen Fahrzeugs, insbesondere Zug, zur Verbindung einer Vielzahl von Kabeln zweier Fahrzeugteile, zur Übertragung elektrischer Impulse und/oder Leistungen, umfassend einen Träger (5) und eine Vielzahl daran befestigter Kontakte (3, 4), wobei zumindest eine Verbindung redundant ausgeführt ist, deren Kontakte (3, 4) links und rechts einer Mittelachse (19) angeordnet und komplementär ausgeführt sind. Zur Reduzierung des Verkabelungsaufwands wird vorgeschlagen auf dem Träger (5) zumindest eine Leiterbahn (11) vorzusehen, mittels der die redundant ausgeführten Kontakte (3, 4) elektrisch verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steckerverbindungseinheit geeignet für den Einsatz in einer Elektrokontakt-Kupplung eines schienengebundenen Fahrzeugs, insbesondere Zug, zur Verbindung einer Vielzahl von Kabeln zweier Fahrzeugteile, zur Übertragung elektrischer Impulse und/oder Leistungen, umfassend einen Träger und eine Vielzahl daran befestigter Kontakte, wobei zumindest eine Verbindung redundant ausgeführt ist, deren Kontakte links und rechts einer Mittelachse angeordnet und komplementär ausgeführt sind.
Zwei Zugteile eines mehrgliedrigen Zuges sind in der Regel mittels einer mechanischen Kuppelvorrichtung, zu Übertragung der Zugkräfte und einer Elektrokontakt-Kupplung, zur Übertragung von elektrischen Impulsen und/oder Leistungen, miteinander verbunden.
Derartige Elektrokontakt-Kupplungen dienen der Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen benachbarten Zugteilen und sind allgemein bekannt, wie z. B. aus der EP1 826 093 A1 oder der DE 199 26 058 A1 . Dabei umfasst eine Elektrokontakt-Kupplung alle elektrischen Verbindungen, die für den Betrieb eines Zuges erforderlich sind.
Eine Elektrokontakt-Kupplung (nachfolgend kurz "E-Kupplung" genannt), setzt sich aus zwei E-Kupplungsköpfen zusammen die jeweils einem Zugteil zugeordnet sind. Beim Kuppeln der E-Kupplungsköpfe werden die Kontakte miteinander verbunden. Zu beachten ist, dass die E-Kupplungsköpfe derart zusammengefahren bzw. funktions- und seitenrichtig gekuppelt werden, dass es nicht zu Schäden an den Kontakten kommt. Bekannte E-Kupplungen sind deshalb mit entsprechenden Zentriervorrichtungen ausgerüstet, die die E-Kupplungsköpfe beim Zusammenstecken derart führen, dass die Kontakte exakt aufeinandertreffen.
Jeder Kontakt ist redundant vorhanden und links und rechts der senkrechten Mittellängsebene eines Zugteils angeordnet und komplementär ausgeführt, sodass der Zug bzw. die Zugteile wendefähig sind.
Im Einzelnen ist üblicherweise vorgesehen, dass die E-Kupplungsköpfe jeweils einen Kontaktträger, aus elektrisch nicht leitendem Material aufweisen. Auf bzw. in dem jeweiligen Kontaktträger sind Kontakte und entsprechend komplementär hierzu ausgebildete Kontakte (nachfolgend als "Komplementär-Kontakt" bezeichnet) vorgesehen, die im gekuppelten Zustand der E-Kupplungsköpfe miteinander in Eingriff stehen und somit das Durchschalten der Datensignale und Ströme erlauben. So ist beispielsweise auf einem E-Kupplungskopf je Kabel jeweils eine Stecker- und Buchsenkontaktverbindung eingesetzt. Durch die redundante Ausführung ist die Herstellung einer derartigen Kupplung sehr aufwendig und damit teuer.
Die Anforderungen an derartige Steckkontakte sind zudem sehr hoch. So wird eine Steckzyklusfestigkeit von 10.000 bis 100.000 Zyklen und eine Lebensdauerauslegung von 35 Jahren gefordert.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Steckerverbindungseinheit für eine Elektrokontakt-Kupplung vorzuschlagen, die einen einfacheren Aufbau aufweist.
Eine weitere Aufgabe ist es, den Aufbau derart zu verändern, dass die Kontakte leicht austauschbar und/oder Stecktoleranzen ausgleichbar sind.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Träger der Steckerverbindungseinheit, gemäß der eingangs genannten Art, zumindest eine Leiterbahn umfasst, mittels der die redundant ausgeführten Kontakte elektrisch verbunden sind. Dadurch wird der Aufbau einer Steckerverbindung vereinfacht und der Verkabelungsaufwand zwischen zwei redundanten Kontakten entfällt.
Eine der weiteren Aufgaben wird dadurch gelöst, dass die Kontakte zweiteilig ausgeführt sind und weiterhin in einer beispielhaften Ausführung aus einem Festanschlussteil und einem Steckerelement oder Buchsenelement bestehen.
An dem Festanschlussteil ist zumindest an einem der redundant ausgeführten Kontakte das zu verbindende Kabel angeschlossen. Dies kann mittels löten, quetschen oder klemmen erfolgen.
Die Verbindung zwischen Festanschlussteil und Stecker- oder Buchsenelement kann eine Schraub-, Steck- oder Klemmverbindung sein.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass ein Buchsenelement ein Kontaktelement aufweist, mittels dem Lagetoleranzen beim Zusammenstecken zweier Elektrokontakt-Kupplungsstecker ausgeglichen werden können. Das Kontaktelement kann eine ringförmige Spiralfeder sein, die derart in die Buchse eingesetzt ist, dass beim Einstecken des Steckers die Kontakte über die Spiralfeder in Kontakt stehen.
Weiterhin kann der Träger eine Heizung umfassen. So kann vermieden werden, dass sich unerwünschte Feuchtigkeit in der Steckverbindung ablagert. Weiterhin kann so sichergestellt werden, dass die Wärmeausdehnung gleich ist, sodass beim Kuppeln aufeinandertreffende Steckerverbindungseinheiten der automatischen Elektrokontakt-Kupplung genau zueinander fluchten. Der Träger kann alternativ oder zusätzlich auch einen Temperatursensor und/oder Feuchtigkeitssensor umfassen.
Zusätzlich kann vorgesehen werden, auf dem Träger weitere elektrische Bauteile und Schaltungen, insbesondere Verstärker und/oder Regler vorzusehen, mit denen beispielsweise Sonderfunktionen verstärkt und/oder geregelt werden können.
Es kann vorteilhaft sein, wenn mehrere Steckerelemente und/oder Buchsenelemente zu Modulen zusammengefasst sind, sodass diese nicht einzeln, sondern als Modul ausgetauscht werden können.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
In diesen zeigen:
1 Zugteilenden mit Elektrokontakt-Kupplung
2 eine Steckerverbindungseinheit entsprechend dem StdT
3 erfindungsgemäße Steckerverbindungseinheit
1 zeigt zwei Zugteilenden 16 mit Elektrokontakt-Kupplung 2. Weiterhin ist die Zugkupplung 15 gezeigt, mittels der die Zugteile 16 mechanisch gekoppelt sind. Die automatische Elektrokontakt-Kupplung enthält eine große Anzahl von Kontakten, die alle redundant vorhanden sind, das heißt, jeder Kontakt bzw. jede Kontaktverbindung ist doppelt vorhanden. So ist gewährleistet, dass der Zug wendefähig ist.
Die gespiegelten Kontaktgruppen können in einem oder aber auch in zwei getrennten Kupplungsgehäusen 14 untergebracht werden. Zum Verbinden der Kontakte werden die Steckerverbindungseinheiten 1 in den Kupplungsgehäusen 14 gegeneinander gefahren, bis die Kontakte verbunden sind.
2 zeigt zwei aus dem Stand der Technik bekannte gegenüberliegende Steckerverbindungseinheiten 1 einer Elektrokontakt-Kupplung 2. links und rechts der Mittelachse 17 sind die redundant vorhandenen Kontakte komplementär ausgeführte. Jeweils zwei Kontakte sind miteinander durch ein Brückenkabel 18 verbunden. Die Kabel 17 sind jeweils nur mit einem der redundant ausgeführten Kontakte direkt verbunden.
In 3 ist ein Ausschnitt einer Steckerverbindungseinheit 1 entsprechend der Erfindung gezeigt. Auf dem Träger 5 sind eine Vielzahl von Kontakten 3 und 4 befestigt. Auf der Rückseite des Trägers 5 befinden sich Leiterbahnen 11, mittels derer die redundant ausgeführten Kontakte 3, 4 elektrisch verbunden sind. Links und rechts der Mitte 17 sind die Kontakte 3, 4 komplementär ausgeführte. In dem gezeigten Beispiel als Steckerkontaktverbindung.
Es sind aber auch andere Kontaktverbindungen denkbar, wie z. B. Federkontakte usw.
In der gezeigten Ausführung sind die Kontakte 3, 4 zweiteilig ausgeführt. Sie bestehen aus einem Festanschlussteil 6, welches durch Verschrauben an der Platine 5 befestigt ist, sodass das Festanschlussteil 6 mit der Leiterbahn 11 in Kontakt steht. In das Festanschlussteil kann dann ein Steckerelement 7 oder Buchsenelement 8 eingeschraubt sein. Alternativ kann aber auch eine Steck- oder Klemmverbindung zwischen Festanschlussteil 6 und Stecker- 7 oder Buchsenelement 8 verwendet werden.
Zum Ausgleich von Lagetoleranzen der Steckerelemente zueinander ist in der dargestellten Ausführung im Buchsenelement 8 ein Kontaktelement 9 vorgesehen. Dies ist besonders wichtig, wenn die Kupplung sehr viele Kontakte aufweist. So können die Stecker auch bei z. B. großen Temperaturunterschieden zusammengesteckt werden. Die Steckerverbindungseinheit ist in einen Isolierkörper 12 eingesetzt, der zum Kupplungsgehäuse 14 gehört. Zur Abdichtung gegen Dreck und Feuchtigkeit ist eine Dichtung 13 vorgesehen.
Das Kontaktelement 9 ist eine ringförmige Spiralfeder 9, die in eine Nut im Buchsenelement 8 eingesetzt ist. Anstelle der Spiralfeder können auch andere Elemente eingesetzt werden, die zum einen den Kontakt sicherstellen und zum anderen Lagefehler ausgleichen können.
Nicht dargestellt sind die Ausführungen mit Heizung und/oder Temperatursensor und/oder Feuchtigkeitssensor auf dem Träger 5.
Weiterhin nicht separat dargestellt ist eine Steckerverbindungseinheit, bei der mehrere Stecker- 7 und/oder Buchsenelemente 8 zu Modulen zusammengefasst sind.
Bezugszeichenliste

1: Steckerverbindungseinheit
2: Elektrokontakt-Kupplung
3: Kontaktstecker
4: Kontaktbuchse
5: Träger/Platine
6: Festanschlussteil
7: Steckerelement
8: Buchsenelement
9: Spiralfeder
11: Leiterbahnen
12: Isolierkörper
13: Dichtung
14: Kupplungsgehäuse
15: Zugkupplung
16: Zugteile
17: Kabel
18: Brückenkabel
19: Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1826093 A1 [0003]
DE 19926058 A1 [0003]

Claims

Steckerverbindungseinheit (1) geeignet für den Einsatz in einer Elektrokontakt-Kupplung (2) eines schienengebundenen Fahrzeugs, insbesondere Zug, zur Verbindung einer Vielzahl von Kabeln zweier Fahrzeugteile, zur Übertragung elektrischer Impulse und/oder Leistungen, umfassend einen Träger (5) und eine Vielzahl daran befestigter Kontakte (3, 4), wobei zumindest eine Verbindung redundant ausgeführt ist, deren Kontakte (3, 4) links und rechts einer Mittelachse (19) angeordnet und komplementär ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) zumindest eine Leiterbahn (11) umfasst, mittels der die redundant ausgeführten Kontakte (3, 4) elektrisch verbunden sind.
Steckerverbindungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (3, 4) zweiteilig ausgeführt sind.
Steckerverbindungseinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (3, 4) aus einem Festanschlussteil (6) und einem Steckerelement (7) oder Buchsenelement (8) bestehen.
Steckerverbindungseinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindung zwischen Festanschlussteil (6) und Steckerelement (7) oder Buchsenelement (8) eine Schraub-, Steck- oder Klemmverbindung ist.
Steckerverbindungseinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Buchsenelement (8) ein Kontaktelement (9) umfasst.
Steckerverbindungseinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement eine ringförmige Spiralfeder (9) ist.
Steckerverbindungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) eine Heizung umfasst.
Steckerverbindungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (5) einen Temperatursensor und/oder Feuchtigkeitssensor umfasst.
Steckerverbindungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Träger (5) weitere elektrische Bauteile und Schaltungen, insbesondere Verstärker und/oder Regler aufgebaut sind.
Steckerverbindungseinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Steckerelemente (7) und/oder Buchsenelemente (8) zu Modulen zusammengefasst sind.
Automatische Elektrokontakt-Kupplung (2) geeignet für schienengebundene Fahrzeuge, zur Verbindung zweier Fahrzeugteile, bestehend aus mittels einer Betätigungsvorrichtung zusammenführbaren Kupplungsgehäusen (14) mit darin spiegelbildlich eingebauten Steckerverbindungseinheiten (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.