-
Die Erfindung betrifft eine Elektrokontaktkupplung,
umfassend ein erstes und ein zweites Kontaktträgergehäuse, die jeweils einen ersten
bzw. zweiten Kontaktträger
für erste
bzw. zweite Kontaktelemente aufnehmen, die beim Einkuppeln in elektrischen
Kontakt miteinander treten.
-
Es sind Elektrokontaktkupplungen
der vorstehend genannten Art bekannt, bei denen die Kontaktelemente
als Stift/Buchse-Kontakte ausgebildet sind. Diese gewährleisten
eine hohe Übertragungssicherheit,
sind aber mechanisch empfindlich. Sie erfordern eine genaue Zentrierung
und parallele Kupplungsebenen. Bei Schräglauf oder unpräziser Zentrierung
kann das Kuppeln zum Verkanten und Knicken der Kontaktstifte führen. Ferner
sind derartige Elektrokontaktkupplungen mit Druck/Fest-Kontakten bekannt,
bei denen ein Kontaktelement feststeht, während das andere in Kupplungsrichtung
federbelastet ist. Diese Kontaktelemente sind mechanisch unempfindlich
und stellen weder an die Zentrierung noch an die Parallelität der Kupplungsebenen
hohe Anforderungen. Ihre Übertragungsqualität ist allerdings
mäßig. Die
Kontaktflächen
sind relativ klein und ihre Verschmutzung bewirkt höhere Widerstände und Signaldämpfungen.
-
Die herkömmlichen Elektrokontaktkupplungen,
die beispielsweise bei Schienenfahrzeugen in Verbindung mit mechanischen
Kupplungen verwendet werden, haben schwere rechteckige Gehäuse mit einer
Schutzklappe, die entweder selbstöffnend oder zwangsgesteuert
ist und die Kontaktelemente im entkuppelten Zustand gegen Verschmutzung
sichert. Die Gehäuse
sind auf Stangen oder Schienen verschiebbar, um die eingebauten
Kontaktelemente in die Kupplungsebene zu verfahren. Die Bewegung der
Gehäuse
erfolgt entweder über
einen eigenen Antrieb, beispielsweise einen Pneumatikzylinder oder über einen
mit der mechanischen Kupplung gekoppelten Antrieb, der extern am
Gehäuse
angreift. Die Gehäuse
sind üblicherweise
mit einem gewissen Spiel aufgehängt
oder gelagert, wobei die Positionierung der Gehäuse relativ zueinander beim
Kupplungsvorgang über
Zentrierstifte und Buchsen an den Gehäusen erfolgt. Die Positionierung
in axialer Richtung erfolgt durch den Anpreßdruck der mechanischen Kupplung
und über
Federn oder Gummielemente.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
kompakte, modular und einfach aufgebaute Elektrokontaktkupplung
der eingangs genannten Art anzugeben, die eine Daten-, Signal- und/oder
Energieübertragung
mit hoher Zuverlässigkeit
und Störsicherheit
gewährleistet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der
erste und der zweite Kontaktträger
bezüglich
der Kupplungsachse der Elektrokontaktkupplung rotationssymmetrisch
ausgebildet sind, daß der
erste Kontaktträger
als Steckerteil mit einer zylindrischen Außenumfangsfläche ausgebildet
ist, an der erste Schleifkontaktelemente angeordnet sind, und daß der zweite
Kontaktträger
als Buchsenteil ausgebildet ist, das zur Aufnahme des Steckerteils
bestimmt ist und eine zylindrische Innenumfangsfläche hat,
an der zweite Schleifkontaktelemente angeordnet sind.
-
Vorzugsweise haben die einen der
ersten und zweiten Schleifkontaktelemente feststehende Kontaktflächen, während die
anderen Schleifkontaktelemente zur Anlage an den feststehenden Kontaktflächen bestimmte
Kontaktfedern haben.
-
Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind
die Kontaktelemente keiner wesentlichen mechanischen Belastung ausgesetzt.
Die Schleifkontaktelemente sind erstens grundsätzlich relativ unempfindlich
gegen die zu erwartenden mechanischen Kräfte und treten im übrigen erst
dann miteinander in Kontakt, wenn die Kontaktträger bereits relativ zueinander zentriert
sind. Bei jedem Kupplungsvorgang schleifen die Schleifkontaktelemente
aneinander, wodurch eine Reinigung der Kontaktflächen erfolgt, so daß stets
eine einwandfreie Kontaktgabe und damit Signalübertragung möglich ist.
Die Kontaktträger
sind aufgrund ihrer rotationssymmetrischen Form einfach zu fertigen,
die Zentrierung eines zylindrischen Steckerteils in einem zylindrischen
Buchsenteil kann auf einfache und zuverlässige Weise beispielsweise durch
konische Zentrierflächen
an den Kontaktträgern
gewährleistet
werden.
-
Die erfindungsgemäße Elektrokontaktkupplung kann
sowohl manuell als auch automatisch betätigbar sein. Sie kann in verschiedenen
technischen Gebieten eingesetzt werden, wo Leitungen zur Energie-,
Daten- und Signalübertragung
lösbar
miteinander zu verbinden sind. Insbesondere ist sie zur Verwendung
mit mechanischen Kupplungen an Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen
bestimmt.
-
Vorzugsweise ist einer der Kontaktträger mittels
einer Stellvorrichtung axial verstellbar. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
ist dies der erste Kontaktträger,
der beispielsweise mit einem doppelt wirkenden Pneumatikzylinder
verbunden ist. Der andere Kontaktträger ist zweckmäßigerweise
axial federnd gelagert und in Kupplungsrichtung vorgespannt, so daß er beim
Zusammentreten der Kontaktträger
axial ausweichen kann, um Fertigungstoleranzen an den Kontaktträgergehäusen ausgleichen
und ein im Betrieb auftretendes Spiel auffangen.
-
Um bei der rotationssymmetrischen
Ausbildung der Kontaktträger
das Zusammentreten der einander zugeordneten Kontaktelemente sicherzustellen,
ist es zweckmäßig, wenn
die Kontaktträger
verdrehsicher in ihrem jeweiligen Kontaktträgergehäuse gelagert sind. Diese Verdrehsicherung
kann beispielsweise durch Stift/Nut-Führungen an den relativ zueinander
beweglichen Teilen erfolgen.
-
Da die Schleifkontaktelemente an
der Außenumfangsfläche des
ersten Kontaktträgers
angeordnet sind, bietet sich noch die Möglichkeit, innerhalb des ersten
Kontaktträgers
weitere Kontaktelemente anzuordnen. Hierzu kann der erste Kontaktträger auf
seiner dem zweiten Kontaktträger
zugewandten Seite eine topfförmige
zylindrische Aussparung haben, in der Steckkontaktelemente angeordnet sind,
die zum Zusammenwirken mit Gegensteckkontaktelementen an dem zweiten
Kontaktträger
bestimmt sind. Beispielsweise sind die Steckkontaktelemente von
Kontaktstiften und die Gegensteckkontaktelemente von Steckbuchsen
gebildet. Da die Zentrierkräfte
von an dem Steckerteil und dem Buchsenteil ausgebildeten Zentrierflächen aufgenommen werden,
sind die Steckkontaktelemente bei der erfindungsgemäßen Lösung weitgehend
frei von den mechanischen Belastungen, die bei herkömmlichen Elektrokontaktkupplungen
mit Stift/Buchse-Kontakten auftreten. Um jedoch ganz sicherzugehen
und jegliche Querkräfte
auf die Kontaktstifte zu vermeiden, können auch in der Aussparung
des ersten Kontaktträgers
weitere Zentrierelemente angeordnet sein. Diese können beispielsweise
von aus einem elektrisch leitenden Material bestehenden Rippen gebildet
sein, die sich zwischen den Steckkontaktelementen erstrecken und
die beim Kuppeln in komplementäre
Aussparungen in dem zweiten Kontaktträger eingreifen. Die Zentrierelemente übernehmen
somit die weitere Funktion von Abschirmelementen, die noch durch
eine weitere elektrische Abschirmung ergänzt werden kann, welche die
Steckkontaktelemente einzeln oder in Gruppen umgeben.
-
Der erste Kontaktträger kann
auf seiner dem zweiten Kontaktträger
abgewandten Seite mit einer die Anschlußenden der Kontaktelemente
aufnehmenden Kontaktträgerdose
verbunden sein, deren Boden mit der Kolbenstange der pneumatischen Stellvorrichtung
verbunden ist, die einen in die Kontaktträgerdose mündenden axial durchgehenden
Kabelkanal hat. Durch die hohle Kolbenstange kann das Kabel zu dem
ersten Kontaktträger
hindurchgeführt werden.
Wenn der Kontaktträger
mit dem Dosenboden direkt und mit der Kontaktträgerdose lösbar verbunden ist, kann der
Mantel der Kontaktträgerdose von
dem Dosenboden und dem Kontaktträger
gelöst und
nach vorne abgezogen werden, so daß die Anschlußenden der
Kontaktelemente des ersten Kontaktträgers freiliegen. Dies erleichtert
die Montage und den Service.
-
Um das Eindringen von Feuchtigkeit
und Schmutz in die miteinander gekuppelten Kontaktträger zu vermeiden,
ist es zweckmäßig, wenn
an dem ersten Kontaktträger
eine zur Anlage an dem zweiten Kontaktträgergehäuse bestimmte Dichtfläche ausgebildet
ist.
-
Wie eingangs bereits gesagt wurde,
ist der zweite Kontaktträger
zweckmäßigerweise
axial beweglich und mit radialem Spiel in dem zweiten Kontaktträgergehäuse gelagert
und hat an seinem dem ersten Kontaktträger zugewandten Außenrand
eine konische Zentrierfläche,
die zur Anlage an einer komplementären konischen Anschlagfläche des
zweiten Kontaktträgergehäuses bestimmt
ist, wobei der zweite Kontaktträger
durch Federmittel in Richtung auf die Anschlagfläche vorgespannt ist. Wenn der
zweite Kontaktträger
bei geöffneter
Kupplung von den axial wirkenden Federn gegen die Anschlagfläche des zweiten
Kontaktträgergehäuses gepreßt wird,
wird er automatisch zentriert. Wird er dagegen im eingekuppelten
Zustand von dieser Anschlagfläche
axial abgehoben, erhält
er gleichzeitig ein radiales Spiel, so daß im Betrieb auftretende axiale
und radiale Bewegungen der Kontaktträgergehäuse relativ zueinander ausgeglichen
werden können,
ohne daß sich
die Kontaktträger
relativ zueinander bewegen.
-
Zweckmäßigerweise sind die Kontaktträgergehäuse mit
mechanischen Zentriermitteln versehen, die beim Kupplungsvorgang
in Eingriff miteinander treten, so daß die Kontaktträgergehäuse relativ
zueinander ausgerichtet sind, bevor der erste Kontaktträger verstellt
wird und die Kontaktelemente miteinander in Eingriff treten. Den
Zentriermitteln kann ein Signalgeber zugeordnet sein, der auf den gegenseitigen
Eingriff der Zentriermittel anspricht und beispielsweise die Verstellung
des ersten Kontaktträgers
auslöst,
sobald die beiden Kontaktträgergehäuse relativ
zueinander ausgerichtet sind. Der Signalgeber kann aber auch an
der mechanischen Kupplung angeordnet sein und auf das Schließen der
mechanischen Kupplung ansprechen.
-
Um Toleranzen der mechanischen Kupplungsköpfe auszugleichen,
ist es zweckmäßig, wenn mindestens
eines der Kontaktträgergehäuse über elastische
Befestigungselemente an dem jeweiligen Kupplungskopf befestigbar
ist. Diese Befestigungselemente können so angeordnet sein, daß die Kontaktträgergehäuse geringfügig in Kupplungsrichtung über den
jeweiligen Kupplungskopf der mechanischen Kupplung überstehen.
Dadurch wird gewährleistet,
daß unabhängig von
dem Spiel der mechanischen Kupplung die Kontaktträgergehäuse der
Elektrokontaktkupplung in jedem Falle zusammentreten können.
-
Um eine zuverlässige Kontaktgabe auch während des
Betriebs zu gewährleisten,
ist der erste Kontaktträger
im gekuppelten Zustand entweder direkt mit dem zweiten Kontaktträger oder
aber mit dem zweiten Kontaktträgergehäuse verriegelbar. Hierzu
kann an einem der miteinander zu verriegelnden Teile mindestens
ein radial verstellbares Verriegelungselement angeordnet sein, das
zum Eingriff in eine ihm zugeordnete Aussparung in dem jeweils anderen
Teil bestimmt ist. Beispielsweise ist das Verriegelungselement ein
mittels eines Elektromagneten verstellbarer Stift. Das Verriegelungselement
kann an dem Buchsenteil oder an dem zweiten Kontaktträgergehäuse angeordnet
sein. Um eine Überlastung der
Elektrokontaktkupplung bei einem unabsichtlichen Lösen der
mechanischen Kupplung zu vermeiden, ist das Verriegelungselement
zweckmäßigerweise
so ausgebildet, daß es
bei einer einen bestimmten Schwellwert überschreitenden Zugkraft auf die
miteinander verriegelten Teile die Verriegelung löst. Dies
kann durch eine entsprechende Gestaltung des Verriegelungselementes
mit einer Rampenfläche und
dergleichen und im ungünstigsten
Fall durch Integration einer Sollbruchstelle im Verriegelungselement
sichergestellt werden.
-
Zweckmäßigerweise ist ein Sensor vorgesehen,
der das vollständige
Einschieben des Steckerteiles in das Buchsenteil überwacht
und steuert. Der beispielsweise als Näherungssensor ausgebildete Sensor
schaltet beim vollständigen
Einschieben des Steckerteils in das Buchsenteil die Stellvorrichtung ab
und steuert die Betätigung
des Verriegelungselementes. Beim ungewollten Auseinanderfahren der Kupplungsteile
veranlaßt
der Sensor gegebenenfalls wieder ein Einschalten der Stellvorrichtung.
-
Die Stellvorrichtung kann so ausgebildet sein,
daß sie
im eingekuppelten Zustand in eine Freilaufstellung schaltbar ist,
in der der erste Kontaktträger
gegenüber
dem ersten Kontaktträgergehäuse axial
frei beweglich ist. Wenn der erste Kontaktträger im eingekuppelten Zustand
an dem zweiten Kontaktträgergehäuse verriegelt
und der zweite Kontaktträger
gegen den ersten Kontaktträger
vorgespannt ist, kann eine Relativbewegung zwischen den Kontaktträgergehäusen nicht
auf die Kontaktträger übertragen
werden, d. h. diese bleiben von dieser
Relativbewegung unbeeinflußt
und können
sich gemeinsam relativ zu dem ersten Kontaktträgergehäuse bewegen. Damit wird vermieden,
daß die
Kontaktelemente an den Kontaktträgern
bei einer Relativbewegung der Kontaktträgergehäuse aneinander reiben.
-
Um die Kontaktelemente der Elektrokontaktkupplung
im entkuppelten Zustand gegen Verschmutzung und das Eindringen von
Feuchtigkeit zu schützen,
sind die Kupplungsöffnungen
des jeweiligen Kontaktträgergehäuses durch
einen steuerbaren Verschluß verschließbar, wie
dies an sich bereits bekannt ist. Bei der erfindungsgemäßen Lösung umfaßt dieser
Verschluß vorzugsweise
mindestens eine quer zur Kupplungsachse verstellbare Verschlußplatte.
Gegenüber
den bekannten schwenkbaren Klappen hat diese Lösung den großen Vorteil,
daß der Verschluß erst dann
geöffnet
zu werden braucht, wenn die Kontaktträgergehäuse der Elektrokontaktkupplung
bereits aneinander anliegen und die Kupplungsöffnungen der Kontaktträgergehäuse damit schon
gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit geschützt sind.
Eine Klappe dagegen muß erst
weggeschwenkt werden, bevor die Kontaktträgergehäuse aneinander herangefahren
werden können,
so daß die
Kupplungsöffnungen
zumindest bis zum Zusammentreten der Kontaktträgergehäuse ungeschützt freiliegen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist der
Verschluß also
zweckmäßigerweise
in Abhängigkeit
des Kupplungsvorganges steuerbar, d. h.
der Verschluß wird
erst dann geöffnet,
wenn die beiden Kontaktträgergehäuse aneinander
anliegen bzw. der Verschluß wird
geschlossen, bevor die beiden Kontaktträgergehäuse sich trennen. Anstelle
einer verschiebbaren Verschlußplatte
könnte
auch eine Art Jalousie vorgesehen sein. Auch diese läßt sich
so gestalten, daß die
Kupplungsöffnung
erst nach dem Zusammentreten der Kontaktträgergehäuse geöffnet zu werden braucht.
-
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
teilweise schematische dreidimensionale Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Elektrokontaktkupplung,
-
2 einen
die Achse enthaltenden Schnitt durch die Elektrokontaktkupplung
entlang der Linie II-II in 1,
-
3 eine
dreidimensionale Darstellung des als Steckerteil ausgebildeten ersten
Kontaktträgers,
-
4 eine
der 3 entsprechende
dreidimensionale Darstellung des als Buchsenteil ausgebildeten zweiten
Kontaktträgers,
-
5 eine
schematische Seitenansicht eines ersten Schleifkontaktelementes
und
-
6 eine
schematische Seitenansicht eines zweiten Schleifkontaktelementes.
-
Die in der 1 schematisch dargestellte Elektrokontaktkupplung
umfaßt
ein erstes allgemein mit 10 bezeichnetes Kupplungsteil
und ein zweites allgemein mit 12 bezeichnetes Kupplungsteil.
Das erste Kupplungsteil hat ein erstes Kupplungsgehäuse 14 mit
einer zylindrischen Wand 16, die axial durch einen vorderen
Flansch 18 und durch einen rückwärtigen Flansch 20 begrenzt
ist. Diese Flansche 18 und 20 sind auf einer Seite
abgeflacht und mit einer Montageplatte 22 verbunden. Die
Montageplatte trägt Gummipuffer 24,
in die Gewindebolzen 26 eingebettet sind, mit denen das
Kupplungsteil 10 an dem nicht dargestellten Kupplungskopf
einer mechanischen Kupplung für
Schienenfahrzeuge befestigt werden kann. Der vordere Flansch 18 wird
durch eine senkrecht zur Achse des zylindrischen Kontaktträgergehäuses 14 gerichtete
Stoßplatte 28 abgedeckt,
die sich seitlich (in 1 nach
oben und unten) über
den vorderen Flansch 18 hinaus erstreckt. In einer zur Stoßplatte 28 hin
offenen Aussparung 30 in dem vorderen Flansch 18 sind
zwei plattenförmige
Schieber 32 in Richtung der Pfeile A hin und her verstellbar, welche
eine kreisförmige
Kupplungsöffnung 34 in dem
vorderen Flansch 18 und der Stoßplatte 28 verschließen bzw.
freigeben können.
Der Stellantrieb für die
Schieber 32 ist nicht dargestellt und kann im Prinzip beliebig
sein.
-
An den rückwärtigen Flansch 20 schließt sich nach
rückwärts ein
Pneumatikzylinder 36 an, aus dem eine Kolbenstange 38 herausragt,
die mit einem in dem ersten Kontaktträgergehäuse angeordneten allgemein
mit 40 bezeichneten ersten Kontaktträger verbunden ist, so daß dieser
in axialer Richtung verstellt werden kann, wie dies später noch
näher erläutert wird.
-
Das zweite Kupplungsteil umfaßt ein zweites Kontaktträgergehäuse 42,
das im wesentlichen genauso wie das erste Kontaktträgergehäuse 14 aufgebaut
ist, so daß gleiche
Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht dann noch
einmal erläutert
werden. Das zweite Kontaktträgergehäuse 42 dient
zur Aufnahme eines zweiten Kontaktträgers 44, der weiter
unten noch näher
erläutert
wird.
-
An den vorderen Flanschen 18 der
beiden Kontaktträgergehäuse 14 und 42 sind
Zentrierzapfen 46 und Zentrierbuchsen 48 angeordnet,
von denen in den 1 und 2 jeweils nur ein Paar dargestellt
ist und die beim Einkuppelvorgang ineinander eingreifen, um die
beiden Kupplungsteile 10 und 12 co-axial zueinander
auszurichten, bevor die Kontaktträger 40 und 44 miteinander
in Eingriff treten.
-
Gemäß 3 hat der erste Kontaktträger 40 einen
rotationssymmetrisch ausgebildeten Isolierkörper 50 mit einer
zylindrischen Außenumfangsfläche 52.
An seinem rückwärtigen Ende
hat der Isolierkörper 50 einen
radial über
die Umfangsfläche 52 überstehenden
Ringflansch 54. In der Umfangsfläche 52 sind in gleichmäßigen Umfangsabständen achsparallele
Nuten 56 ausgearbeitet, in welche jeweils ein erstes Kontaktelement 58 eingesetzt
ist. Das erste Kontaktelement 58 hat gemäß 5 ein zylindrisches Schaftteil 60 und
ein längliches
Stützteil 62, das
in die Nut 56 eingreift und an dem eine Kontaktfeder 64 angeordnet
ist. An dem rückwärtigen freien Ende
des Schaftteils 60 ist eine Anschlußfahne 66 befestigt.
Das Kontaktelement 58 kann einstöckig hergestellt sein.
-
An dem vorderen, in 3 dem Betrachter zugewandten Ende hat
der Isolierkörper 50 eine
zylindrische topfförmige
Aussparung 68, in der weitere Kontaktelemente in Form von
Steckkontaktstiften 70 kreisförmig angeordnet sind. In der
Mitte dieser Aussparung befindet sich ein Kontaktstift 72.
Die Kontaktstifte 70 und 72 sind jeweils von einer
zylindrischen Abschirmfläche 74 bzw. 76 umgeben,
wobei die Abschirmflächen 74 und 76 durch
radiale Rippen 78 miteinander verbunden sind, die ebenso
wie die Abschirmflächen 74 und 76 aus
Metall bestehen und neben ihrer Abschirmwirkung auch als Zentrierelemente
dienen, wie dies noch näher
erläutert
werden soll. Die Kontaktelemente 70, 72 und die
Abschirmungen 74, 76,78 können Teil
eines Einsatzes sein, der in die topfförmige Aussparung 68 einsetzbar
ist und durch einen Stirnring 80 gehalten wird, der mit Hilfe
von Schrauben 82 an dem Isolierkörper 50 befestigt
ist. Der Stirnring 80 ist mit konischen Zentrierflächen 83, 84 versehen,
welche das Einführen
des als Steckerteil ausgebildeten ersten Kontaktträgers 40 in
den als Buchsenteil ausgebildeten zweiten Kontaktträger 44 erleichtern.
-
Der Kontaktträger 40 ist an seinem
rückwärtigen Ende
mit einer zylindrischen Kontaktträgerdose 86 verbunden,
die durch einen Dosenboden 88 verschlossen ist und die
Schaftteile der Kontaktelemente 58 mit den Anschlußfahnen 66 aufnimmt.
Der Kontaktträger
ist dabei über
Bolzen 89 direkt mit dem Dosenboden 88 verbunden.
Die Bolzen durchsetzen den Isolierkörper 50 in nicht dargestellter
Weise bis zu der unter dem Stirnring 80 liegenden Endfläche des
Isolierkörpers,
so daß die
Verbindung zwischen dem ersten Kontaktträger 40 und dem Dosenboden von
vorne gelöst
werden kann. Der Mantel der Kontaktträgerdose ist mit dem Boden durch
ebenfalls von vorne zugängliche
nicht dargestellte Schrauben verbunden und kann daher nach vorne
abgezogen werden. Dies erleichtert den Zugang zu den Anschlußfahnen
der Kontaktelemente 58.
-
Die Kolbenstange 38 ist
mit dem Dosenboden 88 starr verbunden. Die Kolbenstange 38 ist
als Rohr ausgebildet mit einem zentralen Kanal 90, durch
den ein nicht dargestelltes Kabel hindurchgeführt werden kann, das die mit
den Anschlußfahnen 66 zu
verbindenden Kabeladern umfaßt.
Die Kolbenstange 38 ist ferner fest mit einem Kolben 92 verbunden,
der in dem Zylinder 36 verschiebbar geführt ist. Der Zylinder 36 ist
als doppelt wirkender Zylinder ausgebildet, der mit schematisch
angedeuteten Pneumatikleitungen 94 verbindbar ist, um den
Kolben 92 und damit den Kontaktträger 40 in Richtung des
Doppelpfeiles B hin- und herzuschieben. Das äußere Ende der Kolbenstange 38 kann
durch einen nicht dargestellten Balg geschützt werden. Wie man erkennt,
liegen die bewegten Teile der Stellvorrichtung innerhalb des Kontaktträgergehäuses 14 und des
starr mit diesem verbundenen Zylinders 36 und sind daher
gegen Einflüsse
von außen
geschützt. Dadurch
ergibt sich ein sehr kompakter und robuster Aufbau der Kupplung.
-
Die Kontaktträgerdose 86 hat an
ihrer Außenumfangsfläche einen
Gleitring 96, mit dem sie an der Innenfläche der
Gehäusewand 16 gleitend
geführt
ist.
-
Der in 4 dargestellte
zweite Kontaktträger 44 ist
als Buchsenteil ausgebildet mit einem Isolierkörper 98, der eine
topfförmige
Aussparung 100 hat. An der zylindrischen Innenumfangswand 102 der Aussparung 100 sind
mit gleichförmigen
Umfangsabständen
zweite Kontaktelemente 104 angeordnet, die feststehende
Kontaktbahnen 106 haben. Die Kontaktelemente 104 sind
in 6 dargestellt. Die feststehenden
Kontaktbahnen 106 sind mit einem zylindrischen Schaftteil 108 verbunden,
an dessen freiem Ende sich jeweils eine Anschlußfahne 110 befindet.
Die Kontaktelemente 104 sind in nicht dargestellte Aussparungen
in dem Isolierkörper 98 eingesetzt.
-
Der Isolierkörper 98 besteht aus
einem Ring 112, der auf seiner rückwärtigen Seite durch einen Boden 114 verschlossen
ist. Auf der dem Ring 112 zugewandten Seite trägt der Boden 114 einen
zylindrischen Sockel 116, in dem Steckerbuchsen 118, 120 komplementär zu den
Kontaktstiften 70 und 72 des ersten Kontaktträgers 40 angeordnet
sind. Der Sockel 116 ist durch radial verlaufende Schlitze 122 und einen
zylindrischen Ringschlitz 124 unterteilt. Die Schlitze 122 und 124 dienen
zur Aufnahme der Rippen 78 bzw. der Abschirmung 76,
wenn der erste Kontaktträger 40 in
den zweiten Kontaktträger 44 eingesteckt
wird. Die Kontaktbuchsen 118 haben trichterförmig erweiterte
Einweisungsflächen 126,
welche das Einführen
der Kontaktstifte 70 in die Kontaktbuchsen 118 erleichtern.
-
Der Kontaktträger 44 ist in dem
Kontaktträgergehäuse 42 auf
achsparallel gerichteten Stiften 128 mit radialem Spiel
axial verschiebbar gelagert und durch Federn 130 in Richtung
des Pfeiles C vorgespannt. In der 2 ist
nur ein Stift 128 und eine Feder 130 dargestellt.
Die Stifte 128 haben in dem Isolierkörper 98 des zweiten
Kontaktträgers 44 ein
radiales Spiel, so daß der
zweite Kontaktträger 44 radiale
Toleranzen ausgleichen kann.
-
Der Ring 112 des Isolierkörpers 98 hat
an seinem freien Rand eine konische Fläche 132, die zur Anlage
an einer komplementären
Konusfläche 134 des
Kontaktträgergehäuses 42 bestimmt
ist, wie dies in 2 dargestellt
ist. Durch diese Konusflächen 132 und 134 wird
der zweite Kontaktträger 44 automatisch
zentriert, wenn er durch die Federn 130 gegen die Anlagefläche 134 gedrückt wird.
-
Der rückwärtige Flansch 20 des
zweiten Kontaktträgergehäuses 42 hat
eine Öffnung 136, durch
die ein Kabel mit den an die Kontaktelemente 104, 118 und 120 anschließbaren Kabeladern
in das Gehäuseinnere
eingeführt
werden kann.
-
Die Kupplungsteile 10 und 12 sind
an den nicht dargestellten Kupplungsköpfen der mechanischen Kupplung
so befestigt, daß sie
in Kupplungsrichtung geringfügig über den
jeweiligen Kupplungskopf vorstehen. Wenn die Kupplungsköpfe in Kupplungsrichtung
zusammengefahren werden, ist dadurch sichergestellt, daß die Stoßplatten
der Kupplungsteile 10 und 12 aneinander zur Anlage
kommen, wobei die Zentrierelemente 46 und 48 an
den Gehäuseflanschen 18 in
Eingriff miteinander treten, so daß die Kontaktträgergehäuse 14 und 42 co-axial
zueinander ausgerichtet sind. Es kann ein nicht dargestellter Sensor
vorhanden sein, der meldet, wenn die Stoßplatten aneinander anliegen
und die Zentriermittel 46, 48 in Eingriff miteinander
sind. Abhängig
von dem Sensorsignal werden dann die Verschlußschieber 32 an den
beiden Kontakkträgergehäusen 14 und 42 geöffnet. Anschließend wird
mit Hilfe des Pneumatikzylinders 36 der erste Kontaktträger 40 in
der 2 nach rechts aus
dem ersten Kontaktträgergehäuse 14 heraus
und in den zweiten Kontaktträger 44 hineingeschoben.
Die beiden Kontaktträger
werden durch die verschiedenen erwähnten Zentrierflächen relativ
zueinander ausgerichtet, so daß die
Kontaktstifte 70 und 72 jeweils in die zugehörigen Kontaktbuchsen 118 bzw. 120 eingeführt werden,
ohne daß die
Gefahr eines Verkantens der Stifte besteht. Gleichzeitig gleiten
die Kontaktfedern 64 der ersten Kontaktelemente 58 auf
den Kontaktbahnen 106 der zweiten Kontaktelemente 104,
wodurch die Kontaktflächen
gesäubert
werden. Hat der erste Kontaktträger 40 seine
Endstellung in dem zweiten Kontaktträger 44 erreicht, so
kann dies mit Hilfe eines weiteren nicht dargestellten Sensors,
beispielsweise eines Endschalters gemeldet werden. In dieser Stellung liegt
eine an der Kontaktdose 86 ausgebildete Ringfläche 138 an
einer komplementären
Ringfläche 140 des
zweiten Kontaktträgergehäuses 42 an.
Gleichzeitig dichtet eine an der Kontaktträgerdose 86 angeordnete
Ringdichtung 142, beispielsweise ein O-Ring, durch seine
Anlage an einer zylindrischen Ringfläche 144 des zweiten
Kontaktträgergehäuses 42 den
Zugang zu dem Inneren dieses Gehäuses
ab.
-
In dieser Stellung wird der erste
Kontaktträger 40 an
dem zweiten Kontaktträgergehäuse 42 verriegelt.
Hierzu ist an dem vorderen Flansch 18 des zweiten Kontaktträgergehäuses 42 mindestens
ein in 1 gestrichelt
angedeuteter Elektromagnet 146 angeordnet, der einen Verriegelungsstift 148 radial verstellt,
so daß dieser
in eine in der Wand der Kontaktträgerdose 86 ausgebildete
Aussparung 150 eingreifen kann. In 2 ist diese Aussparung 150 um 90° versetzt
dargestellt. Anstelle eines Elektromagneten 146 mit einem
Stift 148 oder einer ähnlichen formschlüssigen,
signalbetätigten
Verriegelung kann auch eine elastische formschlüssige, bei Überschreitung eines Schwellwertes öffnende
Verriegelung vorgesehen sein, die beispielsweise von einer Kugelraste
mit einer federbelasteten Kugel oder einer Irisfeder gebildet ist.
-
Um zu vermeiden, daß bei einem
ungewollten Öffnen
der mechanischen Kupplung die Elektrokontaktkupplung beschädigt wird,
kann die vorstehend beschriebene Verriegelungsvorrichtung so ausgebildet
sein, daß bei Überschreiten
einer vorgegebenen Zugkraft, welche die beiden Kupplungsteile 10 und 12 auseinanderzieht,
die Verriegelung nachgibt. Bei einer elastisch formschlüssigen Verriegelung kann
der Schwellwert durch die geeignete Wahl der Federelemente bestimmt
werden. Ebenso kann eine formschlüssige Verriegelung so ausgebildet
sein, daß sie
bei einer vorgegebenen Zugkraft selbsttätig öffnet. Hierzu ist an dem Verriegelungsstift
eine Rampenfläche
vorzusehen, durch die der Stift zwangsweise in seine Freigabestellung
gerückt
wird, wenn die axiale Zugkraft einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Zusätzlich
hierzu kann bei der beschriebenen Verriegelung mit einem radial
verstellbaren Stift dieser mit einer Sollbruchstelle versehen werden.
-
Die vorstehend beschriebene Elektrokontaktkupplung
besteht aus einfach herzustellenden und zu montierenden Teilen.
Die Kontaktträgergehäuse, welche
die Kontaktelemente vollständig
einschließen,
können
zuverlässig
gegen das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit gesichert werden,
da sie nur dann öffnen,
wenn die Stoßplatten 28 der
beiden Kupplungsteile 10 und 12 aneinander anliegen und
somit praktisch kein Schmutz und keine Feuchtigkeit in den Innenraum
der Kontaktträgergehäuse eindringen
können.
Mit den Schleifkontakten wird eine zuverlässige Kontaktgabe gewährleistet.
Da die Kontaktträger
selbst ineinander eingreifen, werden die Kontaktelemente bei der
Kontaktgabe nicht belastet. Sie können sich selbsttätig reinigen.
Die großflächige Zentrierung
der ineinandergreifenden Kontaktträger gewährleistet, daß auch die
Kontaktstifte in dem ersten Kontaktträger ohne radiale Belastung
in die zugehörigen
Kontaktbuchsen an dem zweiten Kontaktträger treten können. Die
axiale Auslenkbarkeit des zweiten Kontaktträgers und sein radiales Spiel
erlauben einen Ausgleich von axialen und radialen Relativbewegungen
der Kontaktträgergehäuse. Die
in gewissem Umfang federnde Befestigung der Kupplungsteile 10 und 12 an
den zugehörigen
Kupplungsköpfen
der mechanischen Kupplung erlaubt einen Ausgleich der Bewegungen
der mechanischen Kupplung. Eine Verfahrbarkeit der Kontaktträgergehäuse an den
Kupplungsköpfen
der mechanischen Kupplung ist nicht erforderlich. Die vorstehend
beschriebene Elektrokontaktkupplung ist nicht nur einfach zu montieren
sondern auch einfach zu warten.