DE202020005519U1 - Elektrokupplung für ein spurgebundenes Fahrzeug, automatische Kupplung mit einer derartigen Elektrokupplung - Google Patents

Elektrokupplung für ein spurgebundenes Fahrzeug, automatische Kupplung mit einer derartigen Elektrokupplung Download PDF

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Abstract

Elektrokupplung (1), insbesondere Elektrokontaktkupplung für ein spurgebundenes Fahrzeug zum Einsatz an einer automatischen Kupplung (2) eines Schienenfahrzeuges, umfassend:
ein Kupplungsgehäuse (3), in welchem eine Schnittstelleneinheit (4) mit einer Mehrzahl von Anschlusselementen (5) zum Koppeln mit den Anschlusselementen (5') einer Gegen-Elektrokupplung (1') angeordnet ist;
eine Schutzklappe (6) zum bedarfsweisen Abdecken oder Freigeben des Zugangs zu den Anschlusselementen (5) der Schnittstelleneinheit (4);
eine Positioniereinrichtung (8) zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') und
eine Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen, insbesondere zum Verschwenken der Schutzklappe (6) zwischen einer das Abdecken des Zuganges zu den Anschlusselementen (5) beschreibenden Abdeckstellung (I-SK) und einer die Freigabe des Zugangs zu den Anschlusselementen (5) beschreibenden Freigabestellung (II-SK) und umgekehrt;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Positioniereinrichtung (8) zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') und die Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen der Schutzklappe (6) derart ausgebildet und angeordnet sind, separat voneinander, insbesondere nacheinander betrieben zu werden, wobei zum Kuppeln mit einer Gegen-Elektrokupplung (1') zuerst die Betätigungseinrichtung (7) die Schutzklappe (6) in die Freigabestellung (II-SK) bewegt und zeitgleich oder nach Erreichen der Freigabestellung (II-SK) die Positioniereinrichtung (8) die Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') positioniert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Elektrokupplung für ein spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere Elektrokontaktkupplung zum Einsatz an einer automatischen Kupplung eines Schienenfahrzeuges, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner eine automatische Kupplung mit einer an dieser angeordneten derartigen Elektrokupplung.
  • Elektrokupplungen in spurgebundenen Fahrzeugen werden verwendet, um zwischen zwei miteinander mechanisch gekuppelten Wagen eines spurgebundenen Fahrzeuges elektrischen Strom und gegebenenfalls je nach Ausführung auch Daten übertragen zu können. Dazu weist die Elektrokupplung ein Kupplungsgehäuse auf, in welchem eine Schnittstelleneinheit mit einer Mehrzahl von Anschlusselementen in Form von Elektrokontakten und/oder Datenkopplern zum Koppeln mit den Anschlusselementen einer Gegen-Elektrokupplung angeordnet ist. Die Elektrokupplung und die mit dieser zu kuppelnde Gegen-Elektrokupplung werden nach dem mechanischen Kuppeln zweier benachbarter Wagen meist pneumatisch angetrieben vor- und zusammengeschoben, wodurch die Anschlusselemente in Eingriff miteinander gebracht werden. Zum Trennen der elektrischen Verbindung wird die einzelne Elektrokupplung wieder zurückgezogen. Dieses in Eingriff bringen bzw. miteinander in Wirkverbindung bringen wird durch eine Positioniereinrichtung ermöglicht, welche im einfachsten Fall die Elektrokupplung in Längsrichtung dieser betrachtet gegenüber der Gegen-Elektrokupplung an der mechanischen Kupplung verschiebt. Die Eingriffstellung der Anschlusselemente entspricht der gekuppelten Stellung, die getrennte Stellung der entkuppelten Stellung.
  • Für dieses Zusammenschieben und Zurückziehen kommen verschiedene Ausführungen der Positioniereinrichtung zur Anwendung, wie z.B. in Längsrichtung der Elektrokupplung betrachtet hinter dieser angeordnete pneumatische Zylinder/Kolbeneinheiten, deren Kolbenstange direkt an der Elektrokupplung befestigt ist und so das Vor- und Zurückfahren der Elektrokupplung realisieren. Erweiterte Ausführungen verfügen oftmals über eine Kniehebelkinematik, die zum einen die Kraft des Zylinders verstärkt und gleichzeitig durch das Erreichen einer Totpunktstellung nach dem Vorfahren der Elektrokupplung eine mechanische Verriegelung der Kinematik ermöglicht, welche ein unbeabsichtigtes Zurückfahren der Elektrokupplung bei einem auftretenden Druckluftausfall am Betätigungszylinder verhindern.
  • Während die die Anschlusselemente der Elektrokupplungen im vorgefahrenen und somit gekuppelten Zustand durch eine umlaufende Dichtung zwischen den gekuppelten Elektrokupplungen gegen äußere Umgebungseinflüsse, wie z. B. Regen, Schnee oder Verschmutzung geschützt sind, wird dieser Schutz im zurückgefahrenen und damit entkuppelten Zustand durch eine Schutzklappe realisiert, die im einfachsten Fall schwenkbar an der Elektrokupplung befestigt ist. Dieser ist eine Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schutzklappe zugeordnet, welche mit der Positioniereinrichtung zwangsgekoppelt ist. Beim Vorfahren der Elektrokupplung wird die Schutzklappe gegen einen fest am Kupplungskopf befestigten Steuerarm geschoben und so zwangsweise geöffnet. Das Schließen funktioniert ebenso zwangsweise, indem die Schutzklappe beim Zurückziehen der Elektrokupplung ebenfalls gegen den Steuerarm bewegt wird und dadurch zurück vor die Anschlusselemente schwenkt. Da das Öffnen und Schließen der Schutzklappe durch die Bewegung der Elektrokupplung erfolgt, muss der von der Betätigung ausgeführte Hub entsprechend groß sein um die erforderliche Schwenkbewegung bis zur vollständigen Freigabe der Anschlusselemente mit zu realisieren. Dies bedeutet, dass für die Auslegung und Ausführung der Positioniereinrichtung ein ausreichend großer Verschiebeweg und damit die Länge der Führung zu berücksichtigen ist. Ferner ist beim Einsatz einer Zylinder/Kolbeneinheit hinter der Elektrokontaktkupplung ein ausreichend freier Platz für diese zur Verfügung zu stellen.
  • In modernen Schienenfahrzeugen steht jedoch gerade an dieser Stelle zunehmend weniger Bauraum für die Anordnung einer entsprechenden Positioniereinrichtung zur Verfügung.
  • Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Elektrokupplung für ein spurgebundenes Fahrzeug derart weiterzubilden, dass der erforderliche Bauraum für die Anordnung und Funktionsweise der Betätigungseinrichtung der Schutzklappe und die Positioniereinrichtung erheblich verkleinert wird und damit mehr Freiraum hinter der Elektrokupplung für andere Bau- und Funktionselemente bei Anordnung an einer mechanischen Kupplung in spurgebundenen Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen bereit gestellt werden kann. Ferner werden eine einfache Kinematik zum Betätigen und Positionieren mit minimaler Anzahl von erforderlichen Bauteilen angestrebt.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale von Anspruch 1, 15 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Eine erfindungsgemäße Elektrokupplung für ein spurgebundenes Fahrzeug, insbesondere Elektrokontaktkupplung zum Einsatz an einer automatischen Kupplung eines Schienenfahrzeuges, umfassend:
    • ein Kupplungsgehäuse, in welchem eine Schnittstelleneinheit mit einer Mehrzahl von Anschlusselementen zum Koppeln mit den Anschlusselementen einer Gegen-Elektrokupplung angeordnet ist;
    • eine Schutzklappe zum bedarfsweisen Abdecken oder Freigeben des Zugangs zu den Anschlusselementen der Schnittstelleneinheit
    • eine Positioniereinrichtung zum Positionieren der Elektrokupplung gegenüber der Gegen-Elektrokupplung und
    • eine Betätigungseinrichtung zum Bewegen, insbesondere zum Verschwenken der Schutzklappe zwischen einer das Abdecken des Zuganges zu den Anschlusselementen beschreibenden Abdeckstellung und einer die Freigabe des Zugangs zu den Anschlusselementen beschreibenden Freigabestellung und umgekehrt; ist dadurch gekennzeichnet, dass
    • die Positioniereinrichtung zum Positionieren der Elektrokupplung gegenüber der Gegen-Elektrokupplung und die Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schutzklappe derart ausgebildet und angeordnet sind, unabhängig voneinander und insbesondere nacheinander betrieben zu werden, wobei zum Koppeln mit einer Gegen-Elektrokupplung zuerst die Betätigungseinrichtung die Schutzklappe in die Freigabestellung bewegt und mit oder nach Erreichen der Freigabestellung die Positioniereinrichtung die Elektrokupplung gegenüber der Gegen-Elektrokupplung positioniert.
  • Unter Anschlusselementen werden insbesondere Bauteile zum Übertragen von elektrischem Strom und/oder Daten, wie Kontakte, Buchsen; Stecker, Datenkoppler etc. verstanden.
  • Unter dem Positionieren der Elektrokupplung gegenüber einer Gegen-Elektrokupplung wird das Bewegen dieser auf diese zu und von dieser weg verstanden. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um eine rein translatorische Bewegung, welche als Verschiebung in Längsrichtung der Elektrokupplung und bei Anordnung an einer mechanischen, insbesondere automatischen Kupplung in Kupplungslängsrichtung erfolgt.
  • Durch die Möglichkeit des separaten und damit unabhängigen Betriebs von Betätigungseinrichtung und Positioniereinrichtung wird die Zwangskopplung der Bewegungen von Schutzklappe und Elektrokupplung aufgehoben. Durch diese erfindungsgemäße Aufhebung der Zwangskopplung zwischen der Positioniereinrichtung und der Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schutzklappe und damit der Zwangskopplung zwischen den Bewegungen beim Betätigen der Schutzklappe und beim Positionieren, insbesondere Verfahren der Elektrokupplung können die jeweiligen Bewegungen einzeln für sich und unabhängig voneinander zeitlich versetzt ausgeführt werden. Die erforderlichen Bewegungen von Schutzklappe und Elektrokupplung können so für sich hinsichtlich dem zur Verfügung stehenden Bauraum optimiert werden, was auch für die diese Bewegungen realisierende Einrichtungen gilt. Insbesondere muss der Verfahrweg zum Positionieren nicht mehr auf die Verschwenkbewegung der Schutzklappe übertragen und übersetzt werden, wodurch dieser erheblich verkürzt werden kann. Die einzelnen Einrichtungen - Betätigungseinrichtung und Positioniereinrichtung - können kleiner und hinsichtlich der zur Erzeugung der jeweiligen Bewegung erforderlichen Kinematik erheblich einfacher bauen.
  • In einer vorteilhaften Ausführung sind dazu die Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schutzklappe und die Positioniereinrichtung zum Positionieren der Elektrokupplung gegenüber der Gegen-Elektrokupplung hinsichtlich ihrer Funktionsweise in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung bedingt, dass die einzelnen Einrichtungen und damit die Bewegung der Schutzklappe und die Bewegung zum Positionieren der Elektrokupplung auch nacheinander und nicht einander überlagernd betrieben werden. Der Begriff Reihenschaltung ist hier funktional zu verstehen und beschreibt im Wesentlichen die Betriebsweise von Betätigungseinrichtung und Positioniereinrichtung zum Kuppeln nacheinander. Das Entkuppeln erfolgt umgekehrt. Zuerst wird die Positioniereinrichtung, dann die Betätigungseinrichtung aktiv. Insgesamt muss für die Elektrokupplung und deren erforderlichen Verfahrweg und damit Abstand von der Gegenkupplung in entkuppelter Stellung minimal nur so viel Bauraum in Längsrichtung bereitgestellt werden, dass die Schutzklappe ohne an der Gegen-Elektrokontaktkupplung anzustoßen in der Ausgangsposition der Elektrokontaktkupplung verschwenkt werden kann. Vorzugsweise wird jedoch ein größerer Bauraum bereitgestellt. Vorzugsweise wird in der ungekuppelten Stellung ein Abstand von mindestens 10mm zwischen der Kuppelebene der Kupplung und der Schutzklappe gewählt.
  • Vorrichtungsmäßig umfasst die Positioniereinrichtung zum Positionieren der Elektrokupplung gegenüber der Gegen-Elektrokupplung allgemein einen Antrieb bzw. eine Energiequelle, welche direkt oder zumindest mittelbar über wenigstens eine Stelleinrichtung an der Elektrokontaktkupplung wirksam wird. Dabei kann die Positioniereinrichtung direkt am Kupplungsgehäuse der Elektrokupplung oder aber einem mit dieser verbundenen Bauteil zur Anbindung an die mechanische Kupplung, insbesondere einer Führung oder dem in der Führung geführten Bauteil, welches mit dem Kupplungsgehäuse verbunden ist, angreifen. Entscheidend ist, dass das Kupplungsgehäuse mit der Schnittstelleneinheit relativ zur Gegen-Elektrokupplung und damit auch relativ zur die Elektrokupplung tragenden mechanischen Kupplung verfahrbar ist.
  • Vorrichtungsmäßig umfasst die Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schutzklappe allgemein einen Antrieb bzw. Energiequelle, welcher vorzugsweise direkt an der Schutzklappe oder aber wenigstens mittelbar, d.h. über zumindest eine Stelleinrichtung an der Schutzklappe wirksam wird und wenigstens eine Stelleinrichtung zum wenigstens mittelbaren Einwirken auf die Schutzklappe.
  • Der direkte Angriff des Antriebs der Positioniereinrichtung an der Elektrokupplung oder einem mit dieser verbundenen Bauteil sowie des Antriebes der Betätigungseinrichtung an der Schutzklappe bietet den Vorteil einer sehr einfachen Verstellkinematik, wobei je nach Ausbildung die Antriebsbewegung nicht in eine andere Bewegungsart umgesetzt werden muss, sondern direkt übertragen werden kann.
  • Je nach Ausbildung der Antriebe können diese zwangsweise nacheinander betreibbar sein oder es ist eine Steuereinrichtung zum einzelnen Ansteuern der Antriebe von Positioniereinrichtung und Betätigungseinrichtung vorgesehen. Letztgenannter Fall bietet den Vorteil, die Bewegungsabläufe von Positionieren und Öffnen/Schließen der Schutzklappe zeitlich gänzlich unabhängig voneinander zu realisieren ohne Einfluss auf die vorrichtungsmäßige Ausführung von Positioniereinrichtung und Betätigungseinrichtung, während im erstgenannten Fall die Verschaltung Antriebe auf den konkreten Betätigungsablauf entsprechend auszulegen ist.
  • Es sind Ausführungen mit einem gemeinsamen Antrieb für Positioniereinrichtung und Betätigungseinrichtung oder aber mit separaten Antrieben denkbar. Im letztgenannten Fall können die einzelnen Antriebe konkret auf die einzelnen Funktionen hin ausgelegt werden und bauen kleiner. Ferner sind ggf. auch unterschiedliche Arten von Antrieben einsetzbar.
  • In einer besonders vorteilhaften sehr einfachen aufgebauten Ausführung der Positioniereinrichtung zum Positionieren der Elektrokupplung gegenüber der Gegen-Elektrokupplung umfasst diese eine sich in Längsrichtung der Elektrokupplung erstreckende Führung zum Führen der Elektrokupplung, die derart ausgebildet ist, um an einer mechanischen Kupplung oder einem mit dieser verbundenen Bauteil, beispielsweise Geräteträger befestigt zu werden und der Antrieb der Positioniereinrichtung ist wenigstens mittelbar, vorzugsweise direkt mit der Elektrokupplung, insbesondere dem Kupplungsgehäuse oder der Verbindung des Kupplungsgehäuses mit der axialen Führung gekoppelt und ausgebildet eine translatorische Bewegung auf diese zu übertragen. Die Positionierbewegung erfolgt als einfache translatorische Bewegung in Form eines Verschiebens/Verfahrens in Richtung und aus Richtung der Gegen-Elektrokupplung und damit relativ gegenüber der die Elektrokupplung tragenden mechanischen Kupplung. Die Abtriebsbewegung des Antriebes erfolgt vorzugsweise ebenfalls als translatorische Bewegung. In diesem Fall ist keine Umwandlung erforderlich.
  • Um auch eine sehr einfache Auslenkung der Schutzklappe zu realisieren bildet diese mit dem Antrieb zusammen im einfachsten Fall eine Schubschwinge. Die Schutzklappe ist dazu um eine horizontale, quer zur Längsrichtung der Elektrokupplung angeordnete Schwenkachse schwenkbar am Kupplungsgehäuse gelagert und der Antrieb der Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schutzklappe wenigstens mittelbar, vorzugsweise direkt mit der Schutzklappe exzentrisch zur Schwenkachse gekoppelt.
  • Die Anordnung der einzelnen Antriebe erfolgt in besonders vorteilhafter Weise entweder direkt an der Elektrokupplung und/oder der diese tragenden mechanischen Kupplung. Insbesondere ist der einzelne Antrieb der Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schutzklappe an der Elektrokupplung, insbesondere dem Kupplungsgehäuse oder einem Bauteil einer mit der Elektrokupplung verbindbaren Verbindungseinheit zum Anordnen der Elektrokupplung an der Kupplung angeordnet und/oder der einzelne Antrieb der Positioniereinrichtung zum Positionieren der Elektrokupplung gegenüber einer Gegenkupplung an der Elektrokupplung weist Mittel auf, um an der die Elektrokontaktkupplung tragende Kupplung gelagert zu werden.
  • Bezüglich der Ausführung der Antriebe besteht eine Mehrzahl von Möglichkeiten. So kann der einzelne Antrieb der Positioniereinrichtung zum Positionieren der Elektrokupplung gegenüber der Gegen-Elektrokupplung und/oder der Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schutzklappe als ein Antrieb ausgewählt aus den nachfolgenden Antrieben ausgebildet sein:
    • - elektrischer Antrieb, insbesondere Stellmotor
    • - hydraulischer Antrieb, insbesondere Zylinder/Kolbeneinheit
    • - pneumatischer Antrieb, insbesondere Zylinder/Kolbeneinheit
  • Vorzugsweise gelangen pneumatische Antreibe zum Einsatz, da Druckluft ohnehin für andere Funktionen, beispielsweise Bremsen am Schienenfahrzeug zur Verfügung steht und an jedem Wagen vorliegen muss, weshalb dafür eine entsprechende Leitungsverbindung zwischen den miteinander zu verbindenden Wagen ohnehin vorliegt.
  • Im Einzelnen sind dabei einzelner Antrieb der Positioniereinrichtung zum Positionieren der Elektrokupplung gegenüber der Gegen-Elektrokupplung und ein einzelner Antrieb der Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schutzklappe als pneumatischer Antrieb, insbesondere Zylinder/Kolbeneinheit ausgebildet, wobei die pneumatischen Antriebe von Betätigungseinrichtung und Positioniereinrichtung in Reihe geschaltet sind und über eine Stelleinrichtung mit einem gemeinsamen Druckmittelvorrat koppelbar sind. In einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist der pneumatische Antrieb der Positioniereinrichtung in Längsrichtung der Elektrokupplung betrachtet auf der dem Zugang zu den Anschlusselementen gegenüberliegenden Seite am Kupplungsgehäuse angeordnet und mit dem Kupplungsgehäuse verbunden. Der pneumatische Antrieb weist eine Abstützeinrichtung auf, welche derart ausgebildet ist, um an der mechanischen Kupplung befestigt zu werden. Optional ist vorzugsweise zwischen der Abstützeinrichtung und dem pneumatischen Antrieb eine Ausgleichseinrichtung zum Ausgleichen von Bewegungen quer zur Antriebsrichtung des pneumatischen Antriebes und Torsionsbewegungen der Elektrokupplung gegenüber dem Kupplungskopf vorgesehen.
  • Besonders vorteilhaft umfasst der pneumatische Antrieb der Positioniereinrichtung eine Zylinder/Kolbeneinheit, welche form- und/oder kraftschlüssig mit dem Kupplungsgehäuse der Elektrokupplung auf der dem Zugang zu den Anschlusselementen gegenüberliegenden Seite verbunden ist, wobei die Zylinder/Kolbeneinheit als vorgefertigte Baueinheit in Längsrichtung der Elektrokupplung betrachtet an diese angeflanscht ist. Dazu ist vorzugsweise der Zylinder direkt mit dem Kupplungsgehäuse der Elektrokupplung verbunden und übernimmt die Funktion der Übertragung der Bewegung auf die Elektrokupplung. In diesem Fall übernimmt der Kolben die Führungsfunktion, an welchem der Zylinder relativ in Längsrichtung verschiebbar geführt ist.
  • Die Verbindung der Zylinder/Kolbeneinheit mit der Elektrokupplung, insbesondere dem Kupplungsgehäuse der Elektrokupplung auf der dem Zugang zu den Anschlusselementen gegenüber liegenden Seite kann dabei kraft- oder formschlüssig erfolgen.
  • In einer ersten Ausbildung ist die gesamte Zylinder/Kolbeneinheit als komplett funktionsfähige Einheit an die Elektrokupplung anflanschbar. Diese kann als vormontierte Einheit bereitgestellt werden und benötigt keine zusätzlichen Dichtmaßnahmen gegenüber der Elektrokupplung. In einer zweiten Ausbildung wird der Boden des Zylinders vom Kupplungsgehäuse der Elektrokupplung mit ausgebildet. Bei dieser Bauart ist die Länge des Zylinders zusätzlich reduziert, wodurch weiterer Freiraum hinter der Elektrokupplung bereitgestellt wird. Weiterhin wird aufgrund der Funktionskonzentration der Zylinderboden als einzelnes Bauteil eingespart.
  • Zur Realisierung der Reihenschaltung sind beide pneumatischen Antriebe entsprechend miteinander verschaltet. Das Kuppeln und Entkuppeln wird über ein Schaltventil in der Verbindung zu einem gemeinsamen Druckmittelvorrat gesteuert. Die Verschaltung erfolgt dabei derart, dass in einer ersten Schaltstellung des Schaltventils die Elektrokupplung in die Funktionsstellung „entkuppelt“ verbracht und gehalten wird und in einer zweiten Schaltstellung des Schaltventils die Elektrokupplung in die Funktionsstellung „gekuppelt“ verbracht und gehalten wird.
  • In einer alternativen Ausführung weist die Positioniereinrichtung zum Positionieren der Elektrokupplung gegenüber der Gegen-Elektrokupplung eine axiale Führung zum Führen der Elektrokupplung und einen elektrischen Stellmotor auf, wobei der Abtrieb des elektrischen Stellmotors wenigstens mittelbar, vorzugweise direkt mit der Elektrokupplung, insbesondere dem Kupplungsgehäuse oder der Verbindung des Kupplungsgehäuses mit der Führung gekoppelt ist. Die Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Schutzklappe umfasst ebenfalls einen elektrischen Stellmotor, wobei der Abtrieb des elektrischen Stellmotors wenigstens mittelbar, vorzugweise direkt mit der Schutzklappe gekoppelt ist. In diesem Fall ist eine Steuereinrichtung zum separaten Ansteuern der Stellmotoren vorgesehen.
  • Eine automatische Kupplung eines spurgebundenen Fahrzeuges zum mechanischen Kuppeln mit einer Gegenkupplung eines anderen spurgebunden Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges mit einem einen Kupplungsverschluss zum Kuppeln mit der Gegenkupplung aufweisenden Kupplungsverschluss weist eine dieser positionierte erfindungsgemäße Elektrokupplung auf. Diese kann entweder direkt am Kupplungskopf oder über einen Geräteträger an diesem befestigt sein.
  • Die Betriebsweise gestaltet sich wie folgt:
    • bei welchem zeitgleich oder zeitlich versetzt zum Abschluss des mechanischen Kuppelns des Kupplungskopfes der automatischen Kupplung mit dem Kupplungskopf einer Gegenkupplung die Betätigungseinrichtung der Schutzklappe die Schutzklappe in die Freigabestellung bewegt und zeitgleich mit Erreichen der Freigabestellung oder zeitlich verzögert zu dieser die Positioniereinrichtung die Elektrokupplung relativ zur Gegen-Elektrokupplung in die Funktionsstellung „gekuppelt“ bewegt und
    • bei welchem vor oder mit Einleitung des mechanischen Entkuppelns des Kupplungskopfes der automatischen Kupplung vom Kupplungskopf einer Gegenkupplung die Positioniereinrichtung die Elektrokupplung relativ zur Gegen-Elektrokupplung in die Funktionsstellung „entkuppelt“ bewegt
    • und zeitgleich mit Erreichen der Funktionsstellung „entkuppelt“ oder zeitlich verzögert die Betätigungseinrichtung die Schutzklappe in die Abdeckstellung bewegt.
  • Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
    • 1a den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäßen Elektrokupplung mit zweistufiger Betätigung in einer Seitenansicht;
    • 1b und 1c eine Ansicht auf eine Elektrokupplung von vorn;
    • 2 bis 2d in schematisiert vereinfachter Darstellung mögliche Grundausführungen des Aufbaus von Betätigungseinrichtung und Positioniereinrichtung;
    • 3 beispielhaft anhand eines Flussdiagrammes den Ablauf der Betätigung beim Kuppeln der Elektrokupplung mit einer Gegen-Elektrokupplung;
    • 4 eine vorteilhafte konstruktive Ausführung mit pneumatischer Betätigung in einer Seitenansicht;
    • 5a den Pneumatikplan in der Funktionsstellung „gekuppelt“;
    • 5b den Pneumatikplan in der Funktionsstellung „entkuppelt“.
  • Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben.
  • Die 1a verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäßen, insbesondere zweistufigen Betätigung einer Elektrokupplung 1 für eine automatische Kupplung 2 eines spurgebundenen Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges. Die 1b und 1c zeigen beispielhaft eine Elektrokupplung 1 in einer Ansicht von vorn. Die 2a bis 2c verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung mögliche Grundkonzepte zur vorrichtungsmäßigen Umsetzung der erfindungsgemäßen Betätigung.
  • 1a verdeutlicht eine, an einer an einem spurgebundenen Fahrzeug vorgesehenen Kupplung 2, insbesondere automatischen Kupplung angeordnete Elektrokupplung 1 in einer Ansicht in Längsrichtung, welche in Einbaulage der Längsrichtung am Fahrzeug entspricht. Die Elektrokupplung 1 wird während oder nach erfolgtem Kuppeln der mechanischen Kupplung 2 mit einer Gegenkupplung 2' mit einer Gegen-Elektrokupplung 1' gekuppelt.
  • Die einzelne Elektrokupplung 1 umfasst ein Kupplungsgehäuse 3, in welchem eine Schnittstelleneinheit 4 mit einer Mehrzahl von Anschlusselementen 5 zum Koppeln mit den Anschlusselementen einer Gegen-Elektrokupplung 1' angeordnet ist. Bei den Anschlusselementen 5 kann es sich um Elemente zum Übertragen von Strom und/oder Daten, beispielsweise in Form von Steckern, Buchsen, Kontakten, Kontaktstiften oder Datenkopplern handeln.
  • Die Elektrokupplung 1 umfasst eine Schutzklappe 6 zum bedarfsweisen Abdecken oder Freigeben des Zugangs zu den Anschlusselementen 5 der Schnittstelleneinheit 4. Die 1b und 1c zeigen beispielhaft in einer Ansicht von vorn auf die Elektrokupplung 1 die Schutzklappe 5 in einer Abdeckstellung I-SK (1b) und einer Freigabestellung II-SK. (1c) Die Abdeckstellung I-SK ist durch das Abdecken der Öffnung im Kupplungsgehäuse 3 charakterisiert, während die Freigabestellung II-SK den Zugang zu den Anschlusselementen 5 der Schnittstelleneinheit 4 freigibt. In 1a ist die Schutzklappe 6 in der Freigabestellung mittels unterbrochener Linie wiedergegeben. Zum Verbringen der Schutzklappe 6 von der Abdeckstellung I-SK in die Freigabestellung II-SK und umgekehrt ist eine Betätigungseinrichtung 7 vorgesehen. Im einfachsten Fall erfolgt das Verbringen der Schutzklappe 6 von der Abdeckstellung I-SK in die Freigabestellung II-SK durch Verschwenken um eine Achse, insbesondere horizontale Schwenkachse R, welche senkrecht zur Längsrichtung der Elektrokupplung 1 ausgerichtet ist. Die Bewegung der Schutzklappe 6 kann aber auch als überlagerte Bewegung erfolgen, beispielsweise einer kombinierten Schwenk- und Schiebebewegung. Letztere führt jedoch zu einer komplexeren Kinematik.
  • Um die Elektrokupplung 1 mit der Gegen-Elektrokupplung 1' zu koppeln ist eine Positioniereinrichtung 8 zum Positionieren der Elektrokupplung 1 gegenüber der Gegen-Elektrokupplung 1' vorgesehen. Diese dient vorzugsweise, wie über den Doppelpfeil angedeutet, dem Verfahren der Elektrokupplung 1 an der mechanischen Kupplung 2 und gegenüber der Gegen-Elektrokupplung 1' in Längsrichtung, insbesondere auf diese zu, um die Anschlusselemente 5 mit den Anschlusselementen 5' der Gegen-Elektrokupplung 1' zu koppeln, insbesondere zu kontaktieren und/oder verbinden. Das Verfahren erfolgt vorzugsweise geführt, insbesondere entlang einer Führung 12. Die Funktionsstellung „gekuppelt“, in welcher die Elektrokupplung beispielsweise entlang einer Führung in eine Stellung verbracht ist, in welcher die Anschlusselemente 5 mit den Anschlusselementen 5' der Gegen-Elektrokupplung in Wirkverbindung verbracht sind, ist mit II-EK bezeichnet, die Stellung „entkuppelt“ mit I-EK.
  • Erfindungsgemäß sind die Positioniereinrichtung 8 und die Betätigungseinrichtung 7 frei von einer Zwangskopplung miteinander. D.h. es erfolgt keine Überlagerung der Bewegung der Schutzklappe 6, insbesondere beim Verschwenken aus der Abdeckstellung I-SK in die Freigabestellung II-SK oder umgekehrt und dem Verfahren der Elektrokupplung 1 zum Kuppeln oder Entkuppeln. Die einzelnen Bewegungen werden nacheinander vorgenommen, vorzugsweise die einzelnen Einrichtungen nacheinander angesteuert.
  • Im Einzelnen erfolgt zuerst eine Aktivierung der Betätigungseinrichtung 7 zum Verbringen der Schutzklappe 6 von der Abdeckstellung I-SK in die Freigabestellung II-SK. Ist diese erreicht, erfolgt die Aktivierung der Positioniereinrichtung 8, um die Elektrokupplung 1 mit der geöffneten Schutzklappe 6 in die Stellung II-SK zu verbringen, in welcher eine Wirkverbindung der Anschlusselemente 5 mit den Anschlusselementen 5' der Gegen-Elektrokupplung möglich ist.
  • Der Ablauf des Verfahrens ist beispielhaft anhand eines Flussdiagrammes in 3 wiedergegeben. Demnach wird während des Einkuppelns der mechanischen Kupplung 2 oder nach Abschluss dessen die Betätigungseinrichtung 7 zum Verbringen der Schutzklappe 6 in eine Freigabestellung II-SK aktiviert bzw. angesteuert. Diese bewegt die die Schutzklappe 6 von der Abdeckstellung I-SK in die Freigabestellung II-SK im Verfahrensschritt VA. Ist diese Stellung gemäß VB erreicht, wird daran anschließend oder mit geringer zeitlicher Verzögerung von insbesondere maximal 4 Sekunden die Positioniereinrichtung 8 gemäß VC angesteuert, aktiviert bzw. in Betrieb genommen. Die gesamte Elektrokupplung 1 wird dann entlang einer Führung 12 in Längsrichtung verschoben, bis zur Kopplung der Anschlusselemente 5 mit den Anschlusselementen der Gegen-Elektrokupplung 1' gemäß VD.
  • Der Vorgang des Entkuppelns gestaltet sich dabei genau umgekehrt, d.h. zuerst wird die Positioniereinrichtung 8 aktiv und verfährt die Elektrokupplung 1 in die Stellung „entkuppelt“ I-EK, danach wird die Schutzklappe 6 in der zurückgezogenen Position der Elektrokupplung 1 die Abdeckstellung I-SK verbracht.
  • Der minimale Verschiebeweg der Elektrokupplung 1 muss durch die funktionale Trennung von Betätigung der Schutzklappe 6 und Positionierung der Elektrokupplung nur der Erstreckung des Verschwenkbereiches der Schutzklappe der Elektrokupplung 1 in Längsrichtung entsprechen.
  • Die 2a bis 2d verdeutlichen beispielhaft grundlegende Möglichkeiten der vorrichtungsmäßigen Umsetzung.
  • Gemäß 2a sind die Betätigungseinrichtung 7 für die Schutzklappe 6 und die Positioniereinrichtung 8 hinsichtlich ihrer Funktionsweise in Reihe geschaltet und werden somit zwangsweise nacheinander betrieben. Die Betätigungseinrichtung 7 (mittels gepunkteter Linie dargestellt) umfasst dabei zumindest eine Stelleinrichtung 12 und einen Antrieb 9, die Positioniereinrichtung 8 (Strich-Punkt-Punkt-Linie) zumindest eine Stelleinrichtung 13 und den Antrieb 9. Beide nutzen gemäß 1a einen gemeinsamen Antrieb 9. Dieser beaufschlagt zuerst zumindest eine Stelleinrichtung 12 der Betätigungseinrichtung 7 und wenn diese die Schutzklappe 6 in die gewünschte Funktionsstellung II-SK verbracht hat, welche der Freigabe der Anschlusseinrichtungen 5 entspricht, die zumindest eine Stelleinrichtung 13 der Positioniereinrichtung 8.
  • 2b zeigt eine weitere Anordnung mit gemeinsamer Nutzung eines gemeinsamen Antriebes 9, allerdings sind Betätigungseinrichtung 7 und Positioniereinrichtung 8 nicht in Reihe geschaltet bzw. derart ausgebildet und angeordnet, zwangsläufig in Reihe betrieben zu werden. Je nach Ausführung des Antriebes 9 sind entsprechende Mittel vorzusehen, die zuerst die Stelleinrichtung 12 der Betätigungseinrichtung 7 und bei Erreichen der Freigabestellung II-SK die Stelleinrichtung 13 der Positioniereinrichtung beaufschlagen bzw. antreiben.
  • 2c verdeutlicht eine Ausführung, bei welcher die Betätigungseinrichtung 7 und Positioniereinrichtung 8 separate Antriebe 9.1, 9.2 aufweisen. Um eine abgestimmte Betriebsweise zu ermöglichen, ist vorzugsweise eine Einrichtung 11 vorgesehen, welche die einzelnen Antriebe 9.1 und 9.2 nacheinander ansteuert. Eine derartige Ausführung ist beispielsweise bei der Verwendung von elektrischen Stellmotoren als Antriebe 9.1 und 9.2 denkbar. Bei der Einrichtung 11 kann es sich dann beispielsweise um eine Steuereinrichtung handeln, über welche die einzelnen elektrischen Stellmotoren separat, d.h. unabhängig voneinander und vorzugsweise zeitlich derart nacheinander angesteuert werden, dass die einzelnen Verstellbewegungen an Schutzklappe 6 und Elektrokupplung 1 nicht zeitlich überlappend erfolgen.
  • 2d verdeutlicht eine besonders vorteilhafte Ausführung, bei welcher die Betätigungseinrichtung 7 und Positioniereinrichtung 8 ebenfalls separate Antriebe 9.1, 9.2 aufweisen, beide jedoch in Reihe geschaltet sind. Eine derartige Ausführung ist insbesondere bei hydraulischen oder vorzugsweise pneumatischen Antrieben einsetzbar. Diese nutzen vorzugsweise einen gemeinsamen Druckmittelvorrat und sind miteinander pneumatisch oder hydraulisch in Reihe verschaltet. Um eine abgestimmte Betriebsweise zu ermöglichen, ist auch hier eine Einrichtung vorgesehen, beispielsweise in Form eines Schaltventiles 21, welches die Antriebe 9.1 und 9.2 mit dem Druckmittelvorrat zur Realisierung der erforderlichen Verstellbewegungen zum Kuppeln oder Entkuppeln der Elektrokupplung 1 mit oder von einer Gegen-Elektrokupplung verbindet oder von diesem sperrt.
  • Bezüglich der konstruktiven Ausführung von Betätigungseinrichtung 7 und Positioniereinrichtung 8 selbst besteht eine Mehrzahl von Möglichkeiten. So sind folgende Ausführungen für die Antriebe denkbar:
    • - elektrische Antriebe, insbesondere Stellmotoren
    • - hydraulische oder pneumatische Antriebe
  • Die Übertragung der Stellbewegung kann mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch erfolgen.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung werden pneumatische Antriebe zum Einsatz gelangen, da Druckluft ohnehin beim Einsatz in Schienenfahrzeugen zur Verfügung steht.
  • 4 zeigt beispielhaft in vereinfachter Darstellung eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausführung einer derartigen Elektrokupplung 1 mit zweistufiger pneumatischer Betätigung. Die Grundkonfiguration entspricht dabei der in 2d beschrieben.
  • Die Elektrokupplung 1 ist in einer Ansicht in Längsrichtung wiedergegeben. Diese entspricht beim Einsatz in spurgebundenen Fahrzeugen auch der Längsrichtung dieser. Die Elektrokupplung 1 ist an einer automatischen Kupplung 2 zum mechanischen Kuppeln der miteinander zu verbindenden Wagen eines spurgebundenen Fahrzeuges angeordnet, insbesondere befestigt. Die mechanische Kupplung 2 ist hier nur beispielhaft angedeutet. Die Anbindung der Elektrokupplung 1 an diese kann direkt über entsprechende Verbindungsbauteile oder einen Geräteträger erfolgen.
  • Das Kupplungsgehäuse 3 weist an seiner zur Gegen-Elektrokupplung gerichteten Seite eine Öffnung zur Aufnahme der die Anschlusselemente tragenden Schnittstelleneinheit auf. Diese ist zum Schutz der Anschlusselemente vor Verschmutzung mittels einer Schutzklappe 6 abdeckbar. 4 zeigt die Abdeckungstellung I-SK. Die Schutzklappe 6 ist über die Betätigungseinrichtung 7 von der Abdeckstellung I-SK in die Freigabestellung II-SK bewegbar. Die Bewegung erfolgt im einfachsten Fall als reine Schwenkbewegung. Dazu ist die Schutzklappe 6 am Kupplungsgehäuse 3 um eine horizontalen Schwenkachse R schwenkbar gelagert. Die Betätigungseinrichtung 7 umfasst einen pneumatischen Antrieb 9.1, welcher mindestens eine, vorzugsweise beidseitig der Elektrokupplung 1 in Längsrichtung betrachtet an dieser angeordnete Zylinder/Kolbeneinheiten aufweist. Diese sind mit einem Druckmittelvorrat 22 verbunden, hier lediglich angedeutet.
  • Der Antrieb 9.1, insbesondere der Kolben der Zylinder/Kolbeneinheit ist entweder direkt oder über eine Stelleinrichtung 12 mit der Schutzklappe 6 verbunden. Die Anordnung der Zylinder/Kolbeneinheit erfolgt derart, dass die Bewegungsrichtung des Kolbens oder Zylinders mit der Längsrichtung der Elektrokupplung 1 zusammenfällt. Die erforderliche Schwenkbewegung der Schutzklappe 6 kann direkt durch eine translatorische Bewegung des Kolbens des Antriebs 9.1 erzeugt werden, indem dieser oder ein mit diesem verbundenes Bauteil exzentrisch zur Schwenkachse R an der Schutzklappe 6 angelenkt ist. Schutzklappe 6 und Antrieb 9.1 bilden somit eine Schubschwinge.
  • Der Antrieb 9.1, insbesondere die Zylinder/Kolbeneinheiten können dabei schwenkbar oder unbeweglich an der Elektrokupplung 1 befestigt sein. Die vorzugsweise unbewegliche Befestigung bietet die Möglichkeit, die Leitungen zwischen Klappenzylinder und Betätigungszylinder als feste Rohre auszuführen. Diese nehmen gegenüber flexiblen Pneumatikschläuchen weniger Bauraum ein, lassen kleinere Biegeradien zu und lassen sich hierdurch dichter an der Elektrokupplung 1 verlegen.
  • Die Elektrokupplung 1 ist ferner entlang einer Führung 13 in Längsrichtung Elektrokupplung 1 und in Längsrichtung der mechanischen Kupplung 2 zum Zweck des Verfahrens in Richtung Gegen-Elektrokupplung verfahrbar. Die Führung 13 erstreckt sich vorzugsweise in Längsrichtung betrachtet innerhalb der Erstreckung der Elektrokupplung 1 in dieser Richtung, kann sich aber auch darüber hinaus erstrecken. Die Elektrokupplung 1 ist hier an der Führung 13 verschiebbar gelagert. Zum Verschieben ist die Positioniereinrichtung 8 vorgesehen, welche einen Antrieb 9.2 in Form einer Zylinder/Kolbeneinheit umfasst, welche in Längsrichtung auf der von der Anschlussseite der Elektrokupplung 1 abgewandten Seite angeordnet ist, d.h. in Längsrichtung hinter dieser.
  • Die Zylinder/Kolbeneinheit ist hier vorzugsweise direkt am Kupplungsgehäuse 3 der Elektrokupplung angeordnet, insbesondere angeflanscht. Die Verbindung kann kraft- oder formschlüssig erfolgen. In der in 4 dargestellten Ausführung ist die Zylinder/Kolbeneinheit als vollständig vormontierte und funktionsfähige Einheit an die Elektrokupplung 1 anflanschbar. In dargestellten Fall weist diese einen Zylinder 17 auf, welcher mit seinem Zylinderboden 19 zumindest teilweise an einer Abstützfläche am Kupplungsgehäuse 3 zur Anlage gelangt. Die Befestigung 20 erfolgt hier beispielhaft über sich durch die Wandung des Zylinders 17 in Längsrichtung erstreckende und diesen mit dem Kupplungsgehäuse verbindende Schraubverbindungen. Denkbar wäre es auch, den Zylinder im Bodenbereich mit einem Gewinde zu versehen und mit einem komplementären Gewinde am Kupplungsgehäuse 3 in Eingriff zu bringen. Der Hub wird bei dieser Ausführung über den Zylinder 17 auf die Elektrokupplung 1 übertragen. Dazu ist der Zylinder 17 in Längsrichtung der Elektrokupplung 1 ausgerichtet. Der Kolben 18, insbesondere die Kolbenstange dient der Anlenkung an der mechanischen Kupplung 2 und der Führung des Zylinders 17.
  • Die Zylinder/Kolbeneinheit stützt sich hier über eine Anlenkung 25 an der mechanischen Kupplung 2 ab. Damit die während der Fahrt im gekuppelten Zustand auftretenden Relativbewegungen der mechanisch gekuppelten Kupplungen 2, 2' nicht auf die Elektrokupplung 1 übertragen werden, ist die Kolbenstange 18 des Zylinders 17 durch eine Ausgleichseinrichtung 23 mit dem Kupplungskopf der mechanischen Kupplung 2 verbunden. Dieses kann z. B. ein Kugelgelenkkopf, ein System mit Langloch oder wie dargestellt um eine kardanische Anlenkung 24 (dargestellt ist der Kugelgelenkkopf) umfassen, wobei letztere zwischen einem mit der Kupplung 2, insbesondere dem Kupplungskopf dieser verbundenen Zapfen 26 und der Kolbenstange 18 angeordnet ist.
  • Denkbar, hier jedoch im Einzelnen nicht dargestellt, besteht auch die Möglichkeit, den Zylinderboden 19 direkt vom Kupplungsgehäuse 3 der Elektrokupplung auszubilden. Auch der Zylinder 17 weist hier nicht dargestellte Anschlüsse zur Verbindung mit dem Druckmittelvorrat 22 auf.
  • Die 5a und 5b verdeutlichen beispielhaft eine vorteilhafte Ausführung des pneumatischen Systems zur Umsetzung der Reihenschalten der pneumatischen Antriebs 9.1 und 9.2.
  • 5a zeigt die Elektrokupplung 1 in der geöffneten und zur Kupplung mit der Gegen-Elektrokupplung vorgesehenen Stellung, 5b die entkuppelte Stellung. Die Zylinder/Kolbeneinheiten beider Antreibe 91., 9.2 sind zum einen über eine Einrichtung zur Ansteuerung der einzelnen Antriebe, insbesondere ein Schaltventil 21 mit dem Druckmittelvorrat verbindbar. Die einzelnen Antriebe 9.1, 9.2, insbesondere die Zylinder/Kolbeneinheiten dieser sind ferner pneumatisch miteinander verschaltet. Die Verschaltung erfolgt in Reihe und wird durch die Verbindungen zwischen den einzelnen Druckräumen der Zylinder der einzelnen Zylinder/Kolbeneinheiten und der Zylinder/Kolbeneinheiten mit dem Druckmittelvorrat 22 realisiert. Die einzelnen Zylinder 14 und 17 weisen dazu jeweils drei Anschlüsse auf, der Zylinder 14 die Anschlüsse A14.1, A14.2 und A14.3, der Zylinder 17 die Anschlüsse A17.1, A172 und A17.3. Die ersten Anschlüsse A14.1 und A17.1 sind an den mit Druckmittel zum Zweck der Erzeugung der erforderlichen Bewegungen zum Kuppeln beaufschlagbaren Kammern 27 und 28 an den Zylindern 14 und 17 vorgesehen. Jeweils dritte Anschlüsse A14.3 und A17.3 an den Kammern 27 und 28 der Zylinder 14 und 17 sind über ein Sperrventil R1 in Form eines Rückschlagventils verbunden, welches den Übergang von der Kammer 27 zur Kammer 28 und damit die Beaufschlagung der Kammer 28 vor dem Erreichen der Freigabestellung II-SK der Schutzklappe 6 verhindert. Ein zweites Rückschlagventil R2 ist in der Verbindung der Abschlüsse A17.1 und A14.2 vorgesehen und verhindert bei Beaufschlagung der Kammer 28 ein Übertreten in die Kammer 29 am Zylinder 14 und damit ein Halten der Stellung des Kolbens 15 des Antriebs 19 in der entsprechenden Stellung, welche der Freigabestellung der mit diesem gekoppelten Schutzklappe 6 entspricht.
  • Das Schaltventil 21 ist dazu im dargestellten Fall als 5/2-Wegevebtil ausgebildet und befindet sich in der in 5a dargestellten Funktionsstellung der Elektrokupplung 1 in der Schaltstellung II. Zuerst wird die Kammer 27 des Zylinders 14 des Antriebs 9.1 über den Anschluss A14.1 mit Druckmittel beaufschlagt. Der Kolben 15 wird in Längsrichtung von der Schutzklappe 6 weggedrückt und erzeugt ein Moment um die Schwenkachse R. Dies passiert solange, bis die Freigabestellung II-SK erreicht ist. Solange ist auch der Übertritt von Druckmittel in die Kammer 28 am Zylinder 17 des Antriebes 9.2 gesperrt. Ist diese erreicht, wird die Kammer 28 über den Anschluss A17.3 beaufschlagt und bewirkt eine Kraft gegen die Kolbenfläche des Kolbens 18 und dabei ein Verschieben der Elektrokupplung 1 in Richtung der Gegen-Elektrokupplung.
  • 5b zeigt das Pneumatikschema in der Schaltstellung I des 5/2-Wegeventils und die Elektrokupplung 1 in der entkuppelten Stellung. Die Schutzklappe 6 ist in der Abdeckstellung I-SK und die Elektrokupplung 1 in der zurückgezogenen Position. In dieser Schaltstellung wird zuerst der Zylinder 17 der Zylinder/Kolbeneinheit des Antriebs 9.2, insbesondere die Kammer 30 über den Anschluss A17.2 beaufschlagt. Die Kammer 28 wird über den Anschluss A17.1 entlastet. Der Zylinder 17 wird gegenüber dem Kolben 18 von der Elektrokupplung 1 weg gedrückt und zieht diese aufgrund der Verbindung 20 mit dem Kupplungsgehäuse 3 mit sich. Ist die Endstellung I-EK erreicht, wird die Kammer 29 des Zylinders 14 der Zylinder/Kolbeneinheit des Antriebs 9.1 über den Anschluss A14,2 beaufschlagt und die Kammer 27 über den Anschluss A14.1 entlastet. Der Kolben 15 fährt dabei in Längsrichtung in Richtung Schutzklappe 6 und schwenkt diese in die Abdeckstellung I-SK.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Elektrokupplung
    1'
    Gegen-Elektrokupplung
    2
    Kupplung, automatische Kupplung
    2'
    Gegenkupplung
    3
    Kupplungsgehäuse
    4
    Schnittstelleneinheit
    5
    Anschlusselemente
    6
    Schutzklappe
    7
    Betätigungseinrichtung Schutzklappe
    8
    Positioniereinrichtung Elektrokupplung
    9
    Antrieb
    9.1, 9.2
    Antrieb
    11
    Steuereinrichtung
    12
    Stelleinrichtung der Betätigungseinrichtung 7
    13
    Stelleinrichtung der Positioniereinrichtung 8
    14
    Zylinder
    15
    Kolben
    16
    Anlenkung
    17
    Zylinder
    18
    Kolben
    19
    Zylinderboden
    20
    Verbindung
    21
    Schaltventil
    22
    Druckmittelvorrat
    23
    Ausgleichseinrichtung
    24
    kardanische Anlenkung
    25
    Anlenkung/Abstützung
    26
    Zapfen
    27
    Kammer
    28
    Kammer
    29
    Kammer
    30
    Kammer
    R1, R2
    Rückschlagventil; Sperrventil
    A14.1, A14.2
    Anschluss
    A14.3
    Anschluss
    A17.1, A17.2
    Anschluss
    A17.3
    Anschluss
    I; II
    erste Schaltstellung/zweite Schaltstellung Schaltventil
    I-SK
    Abdeckstellung Schutzklappe
    II-SK
    Freigabestellung Schutzklappe
    I-EK
    Funktionsstellung „entkuppelt“
    II-EK
    Funktionsstellung „gekuppelt“
    R
    Schwenkachse

Claims (15)

  1. Elektrokupplung (1), insbesondere Elektrokontaktkupplung für ein spurgebundenes Fahrzeug zum Einsatz an einer automatischen Kupplung (2) eines Schienenfahrzeuges, umfassend: ein Kupplungsgehäuse (3), in welchem eine Schnittstelleneinheit (4) mit einer Mehrzahl von Anschlusselementen (5) zum Koppeln mit den Anschlusselementen (5') einer Gegen-Elektrokupplung (1') angeordnet ist; eine Schutzklappe (6) zum bedarfsweisen Abdecken oder Freigeben des Zugangs zu den Anschlusselementen (5) der Schnittstelleneinheit (4); eine Positioniereinrichtung (8) zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') und eine Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen, insbesondere zum Verschwenken der Schutzklappe (6) zwischen einer das Abdecken des Zuganges zu den Anschlusselementen (5) beschreibenden Abdeckstellung (I-SK) und einer die Freigabe des Zugangs zu den Anschlusselementen (5) beschreibenden Freigabestellung (II-SK) und umgekehrt; dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (8) zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') und die Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen der Schutzklappe (6) derart ausgebildet und angeordnet sind, separat voneinander, insbesondere nacheinander betrieben zu werden, wobei zum Kuppeln mit einer Gegen-Elektrokupplung (1') zuerst die Betätigungseinrichtung (7) die Schutzklappe (6) in die Freigabestellung (II-SK) bewegt und zeitgleich oder nach Erreichen der Freigabestellung (II-SK) die Positioniereinrichtung (8) die Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') positioniert.
  2. Elektrokupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen der Schutzklappe (6) und die Positioniereinrichtung zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') hinsichtlich ihrer Funktionsweise in Reihe geschaltet sind.
  3. Elektrokupplung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (8) zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') einen Antrieb (9, 9.2) umfasst, der direkt oder über eine Stelleinrichtung (13) mit der Elektrokupplung (1) verbunden ist und die Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen der Schutzklappe (6) einen Antrieb (9, 9.1) umfasst, der direkt oder über wenigstens eine Stelleinrichtung (12) mit der Schutzklappe (6) verbunden ist.
  4. Elektrokupplung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (11) zum einzelnen Ansteuern des einzelnen Antriebes (9, 9.1, 9.2) von Positioniereinrichtung (8) und Betätigungseinrichtung (7) vorgesehen ist.
  5. Elektrokupplung (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (9, 9.2) der Positioniereinrichtung (8) zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') und der Antrieb (9, 9.1) der Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen der Schutzklappe (6) von einem gemeinsamen Antrieb (9) gebildet ist.
  6. Elektrokupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (8) zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') eine sich in Längsrichtung der Elektrokupplung (1) erstreckende axiale Führung zum Führen der Elektrokupplung (1) umfasst, die derart ausgebildet ist, um an einer Kupplung (2) oder einem mit dieser verbundenen Bauteil befestigt zu werden und der Antrieb (9, 9.2) der Positioniereinrichtung (8) wenigstens mittelbar vorzugsweise direkt mit der Elektrokupplung (1), insbesondere dem Kupplungsgehäuse (3) oder der Verbindung des Kupplungsgehäuses (3) mit der axialen Führung gekoppelt ist und/oder die Schutzklappe (6) um eine horizontale, quer zur Längsrichtung der Elektrokupplung (1) angeordnete Schwenkachse (R) schwenkbar am Kupplungsgehäuse (3) gelagert ist und der Antrieb (9, 9.1) der Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen der Schutzklappe (6) wenigstens mittelbar, vorzugsweise direkt mit der Schutzklappe (6) exzentrisch zur Schwenkachse (R) gekoppelt ist.
  7. Elektrokupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Antrieb (9, 9.1) der Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen der Schutzklappe (6) an der Elektrokupplung (1), insbesondere dem Kupplungsgehäuse (3) oder einem Bauteil einer mit der Elektrokupplung (1) verbindbaren Verbindungseinheit zum Anordnen der Elektrokupplung (1) an der automatischen Kupplung (2) angeordnet ist und/oder der einzelne Antrieb (9, 9.2) der Positioniereinrichtung (8) zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber einer Gegen-Elektrokupplung (1') an der Elektrokupplung (1) Mittel aufweist, um an der die Elektrokupplung (1) tragende automatische Kupplung (2) gelagert zu werden.
  8. Elektrokupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Antrieb (9, 9.1, 9.2) der Positioniereinrichtung (8) zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') und/oder der Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen der Schutzklappe (6) als ein Antrieb ausgewählt aus den nachfolgenden Antrieben ausgebildet ist: - elektrischer Antrieb, insbesondere Stellmotor - hydraulischer Antrieb, insbesondere Zylinder/Kolbeneinheit - pneumatischer Antrieb, insbesondere Zylinder/Kolbeneinheit
  9. Elektrokupplung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelner Antrieb (9, 9.2) der Positioniereinrichtung (8) zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') und ein einzelner Antrieb (9, 9.1) der Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen der Schutzklappe (6) als pneumatischer Antrieb, insbesondere Zylinder/Kolbeneinheit ausgebildet sind, wobei die pneumatischen Antriebe von Betätigungseinrichtung (7) und Positioniereinrichtung (8) in Reihe geschaltet sind und über eine Stelleinrichtung mit einem gemeinsamen Druckmittelvorrat (22) koppelbar sind.
  10. Elektrokupplung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einer Zylinder/Kolbeneinheiten der Betätigungseinrichtung (7) und der Positioniereinrichtung (8) über ein Schaltventil (21) mit wenigstens zwei Schaltstellungen (I, II) mit einem gemeinsamen Druckmittelvorrat gekoppelt sind; die Zylinder/Kolbeneinheiten von Betätigungs- und Positioniereinrichtung (7, 8) in Reihe miteinander pneumatisch derart verschaltet sind, dass in einer ersten Schaltstellung (I) des Schaltventils die Elektrokupplung (1) in die Funktionsstellung „entkuppelt“ verbracht und gehalten wird und in einer zweiten Schaltstellung (II) die Elektrokupplung (1) in die Funktionsstellung „gekuppelt“ verbracht und gehalten wird.
  11. Elektrokupplung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Antrieb (9.2) der Positioniereinrichtung (8) in Längsrichtung der Elektrokupplung (1) betrachtet auf der dem Zugang zu den Anschlusselementen (5) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist und mit dem Kupplungsgehäuse (3) verbunden ist, wobei der pneumatische Antrieb (9.2) eine Abstützeinrichtung (25) aufweist, welche derart ausgebildet ist, um an der automatischen Kupplung (2) befestigt zu werden, wobei optional zwischen der Abstützeinrichtung (25) und dem pneumatischen Antrieb (9.2) eine Ausgleichseinrichtung (24) zum Ausgleichen von Bewegungen quer zur Antriebsrichtung des pneumatischen Antriebes (9.2) und Torsionsbewegungen der Elektrokupplung gegenüber dem Kupplungskopf vorgesehen ist.
  12. Elektrokupplung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Antrieb (9.2) der Positioniereinrichtung (8) eine Zylinder/Kolbeneinheit umfasst, welche form- und/oder kraftschlüssig mit dem Kupplungsgehäuse (3) der Elektrokupplung (1) auf der dem Zugang zu den Anschlusselementen (5) gegenüberliegenden Seite verbunden ist, wobei die Zylinder/Kolbeneinheit als vorgefertigte Baueinheit in Längsrichtung der Elektrokupplung (1) betrachtet an diese angeflanscht ist.
  13. Elektrokupplung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Antrieb (9.2) der Positioniereinrichtung (8) eine Zylinder/Kolbeneinheit umfasst, welche form- und/oder kraftschlüssig mit dem Kupplungsgehäuse (3) der Elektrokupplung (1) auf der dem Zugang zu den Anschlusselementen (5) gegenüberliegenden Seite verbunden ist, wobei der Boden (19) des Zylinders vom Kupplungsgehäuse (3) der Elektrokupplung (1) gebildet wird.
  14. Elektrokupplung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniereinrichtung (8) zum Positionieren der Elektrokupplung (1) gegenüber der Gegen-Elektrokupplung (1') eine axiale Führung zum Führen der Elektrokupplung (1) und einen elektrischen Stellmotor umfasst, wobei der Abtrieb des elektrischen Stellmotors wenigstens mittelbar, vorzugweise direkt mit der Elektrokupplung (1), insbesondere dem Kupplungsgehäuse (3) oder der Verbindung des Kupplungsgehäuses (3) mit der Führung gekoppelt ist; die Betätigungseinrichtung (7) zum Bewegen der Schutzklappe (6) einen elektrischen Stellmotor umfasst, wobei der Abtrieb des elektrischen Stellmotors wenigstens mittelbar, vorzugweise direkt mit der Schutzklappe (6) gekoppelt ist; eine Steuereinrichtung zum separaten Ansteuern der Stellmotoren vorgesehen ist.
  15. Automatische Kupplung (2) eines spurgebundenen Fahrzeuges zum mechanischen Kuppeln mit einer Gegenkupplung (2') eines anderen spurgebunden Fahrzeuges, insbesondere Schienenfahrzeuges mit einem einen Kupplungsverschluss zum Kuppeln mit der Gegenkupplung (2') aufweisenden Kupplungsverschluss und einer an dieser positionierten Elektrokupplung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023198501A1 (de) * 2022-04-13 2023-10-19 Voith Patent Gmbh Elektrokontaktkupplung und mittelpufferkupplung für ein schienenfahrzeug
WO2024017640A1 (de) * 2022-07-22 2024-01-25 Voith Patent Gmbh Automatische zugkupplung, schienenfahrzeug mit einer automatischen zugkupplung und verfahren zum kuppeln und entkuppeln einer automatischen zugkupplung
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