EP3168109A1 - Elektrokontaktkupplung - Google Patents

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EP3168109A1
EP3168109A1 EP16192552.4A EP16192552A EP3168109A1 EP 3168109 A1 EP3168109 A1 EP 3168109A1 EP 16192552 A EP16192552 A EP 16192552A EP 3168109 A1 EP3168109 A1 EP 3168109A1
Authority
EP
European Patent Office
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layer
plug
connection device
signal
contacts
Prior art date
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Application number
EP16192552.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3168109B1 (de
Inventor
Thomas Prill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP3168109A1 publication Critical patent/EP3168109A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3168109B1 publication Critical patent/EP3168109B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/06—Couplings for special purposes not otherwise provided for for, or combined with, couplings or connectors for fluid conduits or electric cables
    • B61G5/10—Couplings for special purposes not otherwise provided for for, or combined with, couplings or connectors for fluid conduits or electric cables for electric cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/04—Pins or blades for co-operation with sockets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6581—Shield structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6591—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members
    • H01R13/6592—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members the conductive member being a shielded cable

Definitions

  • the invention relates to a plug connection device for an electrical contact coupling of a track-guided vehicle, in particular a rail vehicle.
  • electrical contact couplings are used for the transmission of signals and power transmission between two adjacent car bodies of a multi-unit vehicle such as a train.
  • the arrangement and size of the electrical contact couplings used are dependent on the available space on the vehicle, the number of signals to be transmitted and the requirements of the car manufacturer or the railway operator.
  • plug connections are usually provided for to be continued by a tension member to an adjacent tension member lines.
  • the electrical contact couplings attached to the tension members are moved toward one another and aligned with one another in such a way that the connectors engage and make electrical contact. All plug-in connections are designed redundantly complementary and so left and right of a central axis arranged that the track-guided vehicle is reversible.
  • a possible structure for the above-mentioned connectors provides that a carrier has a plurality of contacts attached thereto, which mechanically, for example by means of a permanent connection part connected to the carrier.
  • the carrier may comprise a conductor track, by means of which the redundantly guided contacts are electrically connected.
  • the plug connection device for an electrical contact coupling of a track-guided vehicle, in particular a rail vehicle, for connecting a plurality of electrical conductors of two track-guided vehicles, wherein the electrical conductors are designed for transmitting electrical signals and / or electrical power, has a carrier and a plurality of contacts attached thereto on.
  • the contacts are arranged on both sides of a central axis. Contacts on one side of the central axis are complementary to contacts on the other side of the central axis. At least one contact on one side of the central axis is redundant to a contact on the other side of the central axis.
  • the carrier has a signal position for signal guidance and a shielding position for signal shielding.
  • a flat equipotential layer with low impedance can be formed in the region of the signal layer, whereby a significantly improved signal shielding can be achieved in the region of the carrier, and in particular in the region of the contacts. This reduces undesirable influence of surrounding regular or interfering signals on the plug connection device and in particular on the contacts.
  • the radiation of unwanted electromagnetic radiation is effectively prevented by the Schirmungslage and thus facilitates compliance with relevant EMC regulations.
  • the signal layer for electrical connection of a contact on one side of the central axis is formed with a redundant contact on the other side of the central axis. Due to the presence of the Schirmungslage so the redundancy between redundant contacts can be maintained particularly reliable.
  • a particularly advantageous embodiment provides that the signal layer extends at least partially parallel to the Schirmungslage.
  • a largely equal spacing between the signal layer and the Schirmungslage allows a particularly reliable shielding of possible interference signals from the signal layer through the Schirmungslage.
  • the signal layer and the shield layer are electrically isolated from each other. In this way forms with the Schirmungslage a large-area situation with low impedance, which prevents irradiated or radiated signals from further propagation.
  • an electrically insulating layer is provided between the signal layer and the shielding layer.
  • This electrically insulating layer can be formed, for example, by an insulating printed circuit board base material and thus ensure effective electrical separation between the signal layer and the shielding layer.
  • An embodiment may be formed such that the contacts have a fixed terminal and a male member or a female member, the male connector has a male side to which a male member or a female member can be connected to the respective other member of another male connector, and has a terminal side, be supplied to the electrical conductor of the connector device.
  • the shielding layer is arranged in front of the signal layer in the direction from the connection side to the plug-in side.
  • radiation from the plug side in the direction of the connection side and vice versa is damped from the connection side to the plug side.
  • a shield connection device for contacting a shield of an electrical conductor with the Schirmungslage is provided on the connection side.
  • the shield connection device can enable both mechanical and electrical contacting of the shielding of the electrical conductor with the shielding layer.
  • the shield connection device surrounds the electrical conductor and / or the connection of the conductor in an annular manner. With a shield connection device surrounding the electrical conductor and / or the connection of the conductor to 360 °, a complete low-impedance coupling of the shielding of the conductor to the signal layer can be achieved.
  • a further signal layer and a further Schirmungslage are provided, wherein the further Schirmungslage shields the signal layer of the further signal layer.
  • the further signal position not only can the signal position be protected by the shielding layer from external influences, or a radiation of the signal position can be suppressed to the outside, but also a possibly disturbing influence of a signal position on a further signal position can be reduced.
  • both the further signal position and the further shielding position have a different extent than the signal position and the shielding position.
  • the individual layers may also be laminated, for example, sandwiched.
  • a particularly advantageous development of the invention provides that the signal position and the further signal position functionally guide different signals. It is thus possible, functionally different occupied signal layers also according to their susceptibility or their To shield interference potential with their own Schirmungslagen, which may also be formed differently and may vary widely according to the desired shielding.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an application example of an electrical contact coupling 2 on only partially shown rail vehicles 30, 32.
  • the electrical contact coupling 2 establishes an electrical connection between the tension members 30, 32, so that both signals and electrical services are transferable.
  • a mechanical traction coupling 34 is shown schematically, by means of which the tension members 30, 32 are mechanically connected.
  • the detailed structure of the plug connection device 1 located in the electrical contact coupling 2 is shown in a partial sectional view in FIG. 2 shown. In this case, minor details, such as a housing or a centering device arranged in the electrical contact coupling, have been omitted for the invention.
  • Plug connector device 1 shown can be divided into a plug side A and a connection side B.
  • the production of a plug-in contact with another connector device is possible on the connection side B, it is possible to contact electrical conductors.
  • the plug connection device 1 has a carrier 5 designed as a multilayer printed circuit board.
  • the carrier 5 has a printed circuit board 51 with a first printed circuit board layer 511 and a second printed circuit board layer 512.
  • Each circuit board layer 511, 512 is electrically insulating and mechanically stable enough formed of a printed circuit board base material such as a fiber-reinforced plastic.
  • a signal layer 52 made of a good conductive material such as copper is disposed between the first circuit board layer 511 and the second circuit board layer 512, ie on the side facing the connection side B surface of the first circuit board layer 511 and on the plug side A facing surface of the second circuit board layer 512th
  • a Schirmungslage 53 - also made of a good conductive material such as copper - is on another side of the second circuit board layer 512, that is arranged on the connection side B facing surface of the second circuit board layer 512.
  • the carrier 5 results in a four-layer or four-layer structure of the carrier 5 with a first circuit board layer 511, a signal layer 52, a second circuit board layer 512 and a Schirmungslage 53.
  • the signal layer 52 has traces, which can be used, for example, for electrically connecting the redundant contacts.
  • the Schirmungslage 53 serves as possible flat low-impedance trace of a shield of unwanted radiation that can be radiated from the outside into the connector device 1 or radiated through the connector device 1 to the outside.
  • the conductor tracks of the signal layer 52 are separated from the shielding layer 53 by the insulating material of the printed circuit board 51, in particular by the second printed circuit board layer 512.
  • the Schirmungslage 53 is arranged substantially parallel to the signal layer 52 and covers as large a part of the signal layer 52, but may have openings or recesses, for example, for the implementation of electrical conductors to the contacts 3, 4.
  • a plurality of contacts for example designed as a contact plug 3 or contact 4 are arranged.
  • Each contact is redundant.
  • the contacts may, for example, be divided into two mutually redundant contact groups.
  • the mutually redundant or mirrored contact groups can be housed in one or two separate coupling housings so that a connection of two tension members 30, 32 regardless of the orientation of the individual tension member 30, 32 possible and thus a turning ability of the tension members 30, 32 is given.
  • the contacts are separated by a central axis C and arranged mirror-symmetrically with respect to the redundancy. On one side of the central axis C contact plug 3 and on the other side of the central axis C contact sockets 4 are arranged. In a horizontal alignment of the electrical contact coupling 2 thus results in a turning ability of the tension member 30, 32nd
  • the plug connection devices 1 are moved against each other with the electrical contact couplings 2, i. moved towards each other until the respective contact plug 3 enters its associated contact socket 4 and an electrical contact is made.
  • the contacts i. the contact plug 3 and the contact socket 4, made in two parts. Both contact plug 3 and contact socket 4 have a fixed connection part 6.
  • the fixed connection part 6 is mechanically fixedly connected to the printed circuit board 51, that is to say here to the printed circuit board base material of the first and the second printed circuit board layer 511, 512.
  • the mechanical connection can be made, for example, by screwing or the like of the fixed terminal part 6 to the printed circuit board 51.
  • a plug element 7 or a socket element 8 can be mechanically and electrically connected to the fixed connection part 6.
  • the connection between permanent connection part 6 and plug member 7 or socket member 8 can be made for example by screwing, plugging or terminals.
  • a contact element 9 is provided in the socket member 8.
  • the contact element 9 has an annular spiral spring which is inserted in a groove of the socket element 8. Instead of a coil spring and other elements can be used, on the one hand ensure the contact and compensate for the other position error.
  • the plug connection device 1 is inserted into an insulating body 12, which belongs to a housing (not shown) of the electrical contact coupling 2. Furthermore, a seal 13 of the connector device 1 is provided against dirt and moisture in the FIG. 2 only partially shown.
  • the fixed connection part 6 has a cable receiver 61.
  • a cable 10 brought from the connection side or its one or more cores 101 can be inserted into the cable receptacle 61 and electrically connected to the fixed connection part 6.
  • the preparation of the electrical contact between the wires 101 and the cable receptacle 61 can be done for example by soldering, clamping or plugging.
  • a shield 102 of the cable 100 can be electrically and mechanically connected to a shield connection device 20.
  • the shield connection device 20 for its part, has an electrically low-impedance conductively connected to the shielding layer 53.
  • the electrical contact between the cable shield 102 and the shield connection device 20 may be realized with a shielding clamp 202 as a 360 ° circumferential contact. To make this contact, the cable shield 102 can be exposed at the contact point by stripping the cable sheath and connected to the Schirmungsklemme 202 electrically low impedance conductive and durable vibration resistant.
  • signal layers and shielding layers may be provided.
  • it may be provided, for example, to group signals according to their functionality and to guide the corresponding signal groups in different signal layers and shield them from one another by means of shielding layers.
  • the signal groups may be, for example, a control signal group, a vehicle bus group and / or an entertainment electronics group.
  • group-specific shielding can be carried out.
  • the various signal and shielding layers can be laminated in a sandwich-like manner by means of known printed circuit board production methods.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steckerverbindungsvorrichtung für den Einsatz in einer Elektrokontaktkupplung eines Schienenfahrzeugs, insbesondere eines Zuges, zur Verbindung eine Vielzahl von elektrischen Leitern zweier Schienenfahrzeuge, wobei die elektrischen Leiter zur Übertragung elektrischer Signale oder/und elektrischer Leistung ausgelegt sind, mit einem Träger und einer Vielzahl daran befestigter Kontakte, wobei die Kontakte beiderseits einer Mittelachse angeordnet und die Kontakte auf einer Seite der Mittelachse komplementär zu Kontakten auf der anderen Seite der Mittelachse ausgeführt sind, wobei zumindest ein Kontakt auf einer Seite der Mittelachse redundant zu einem Kontakt auf der anderen Seite der Mittelachse ausgeführt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Träger zwei Lagen aufweist, wobei eine erste Signallage zur Signalführung und eine zweite Schirmungslage zur Signalschirmung ausgebildet ist.

Description

    1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Steckerverbindungsvorrichtung für eine Elektrokontaktkupplung eines spurgeführten Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs.
    • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • In der Schienenfahrzeugtechnik werden zur Übermittlung von Signalen und zur Leistungsübertragung zwischen zwei benachbarten Wagenkästen eines mehrgliedrigen Fahrzeuges wie beispielsweise eines Zuges sogenannte Elektrokontaktkupplungen eingesetzt. Die Anordnung und Größe der verwendeten Elektrokontaktkupplungen sind von dem zur Verfügung stehenden Bauraum am Fahrzeug, von der Anzahl der zu übermittelnden Signale sowie den Anforderungen des Wagenbauers bzw. des Bahnbetreibers abhängig. In einer solchen Elektrokontaktkupplung sind in der Regel für die von einem Zugteil zu einem benachbarten Zugteil weiterzuführenden Leitungen Steckverbindungen vorgesehen. Bei einem Kuppeln zweier Zugteile werden die an den Zugteilen angebrachten Elektrokontaktkupplungen so aufeinander zu bewegt und zueinander ausgerichtet, dass die Steckverbindungen ineinandergreifen und elektrisch kontaktieren. Alle Steckverbindungen sind redundant komplementär ausgeführt und so links und rechts einer Mittelachse angeordnet, dass das spurgeführte Fahrzeug wendefähig ist.
  • Bei der Übertragung von elektrischen Signalen über die Steckverbindungen ist ein Anstieg der Übertragungsraten und der Menge an übertragenen Daten zu erwarten. So ist es bereits heute üblich, neben den reinen Steuersignalen auch den Fahrzeugbus und Signale für die Unterhaltungselektronik über die Steckverbindungen zu leiten.
  • Ein möglicher Aufbau für die eingangs genannten Steckverbindungen, wie sie beispielweise in der EP 2 746 129 A1 beschrieben sind, sieht vor, dass ein Träger eine Vielzahl daran befestigter Kontakte aufweist, die beispielsweise mittels eines Festanschlussteils mechanisch mit dem Träger verbunden sind. Der Träger kann eine Leiterbahn umfassen, mittels der die redundant geführten Kontakte elektrisch verbunden sind.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Steckerverbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die für hohe Datenraten ausgelegt ist und insbesondere eine verringerte Störanfälligkeit aufweist.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Aufgabe wird durch eine Steckerverbindungsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Steckerverbindungsvorrichtung für eine Elektrokontaktkupplung eines spurgeführten Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeugs, zur Verbindung einer Vielzahl an elektrischen Leitern zweier spurgeführter Fahrzeuge, wobei die elektrischen Leiter zu Übertragung elektrischer Signale oder/und elektrische Leistung ausgelegt sind, weist einen Träger und eine Vielzahl daran befestigter Kontakte auf. Die Kontakte sind beiderseits einer Mittelachse angeordnet. Kontakte auf einer Seite der Mittelachse sind komplementär zu Kontakten auf der anderen Seite der Mittelachse ausgeführt. Zumindest ein Kontakt auf einer Seite der Mittelachse ist redundant zu einem Kontakt auf der anderen Seite der Mittelachse ausgeführt.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Träger eine Signallage zur Signalführung und eine Schirmungslage zur Signalschirmung aufweist. Auf diese Weise kann eine flächige Äquipotentialschicht mit niedriger Impedanz im Bereich der Signallage ausgebildet werden, wodurch eine deutlich verbesserte Signalschirmung im Bereich des Trägers und hier insbesondere im Bereich der Kontakte erzielt werden kann. Dies reduziert einen unerwünschten Einfluss umlgebender regulärer oder Störsignale auf die Steckerverbindungsvorrichtung und insbesondere auf die Kontakte. Gleichzeitig wird die Abstrahlung unerwünschter elektromagnetischer Strahlung durch die Schirmungslage effektiv verhindert und somit Einhaltung einschlägiger EMV-Vorschriften erleichtert.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Signallage zur elektrischen Verbindung eines Kontaktes auf einer Seite der Mittelachse mit einem redundanten Kontakt auf der anderen Seite der Mittelachse ausgebildet ist. Aufgrund des Vorhandenseins der Schirmungslage kann so die Redundanz zwischen redundanten Kontakten besonders zuverlässig aufrechterhalten werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Signallage zumindest teilweise parallel zu der Schirmungslage verläuft. Ein weitgehend gleich verlaufender Abstand zwischen der Signallage und der Schirmungslage ermöglicht eine besonders zuverlässige Abschirmung möglicher Störsignale von der Signallage durch die Schirmungslage.
  • Vorteilhafterweise sind bei einer Ausführungsform die Signallage und die Schirmungslage elektrisch voneinander isoliert. Auf diese Weise bildet sich mit der Schirmungslage eine großflächige Lage mit niedriger Impedanz, die eingestrahlte oder abgestrahlte Signale an ihrer weiteren Ausbreitung hindert.
  • Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass zwischen der Signallage und der Schirmungslage eine elektrisch isolierende Lage vorgesehen ist. Diese elektrisch isolierende Lage kann beispielsweise durch ein isolierendes Leiterplattenbasismaterial gebildet sein und so für eine effektive elektrische Trennung zwischen Signallage und Schirmungslage sorgen.
  • Eine Ausführungsform kann derart gebildet sein, dass die Kontakte ein Festanschlussteil und ein Steckerelement oder ein Buchsenelement aufweisen, die Steckerverbindungsvorrichtung eine Steckseite aufweist, an der ein Steckerelement oder ein Buchsenelement mit dem jeweiligen anderen Element einer anderen Steckerverbindungsvorrichtung verbunden werden kann, und eine Anschlussseite aufweist, an der elektrische Leiter der Steckerverbindungsvorrichtung zugeführt werden.
  • Bei einer derartigen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass in Richtung von der Anschlussseite zu der Steckseite die Schirmungslage vor der Signallage angeordnet ist. Somit wird insbesondere eine Abstrahlung von der Steckseite in Richtung der Anschlussseite und umgekehrt von der Anschlussseite zu der Steckseite gedämpft. Gleichzeitig ist es möglich, beispielsweise über die Anschlussseite zu der Steckerverbindungsvorrichtung herangeführte Leiter bzw. Schirmungen der Leiter mit der Schirmungslage zu verbinden. Dies ermöglicht eine effektive Anbindung der Schirmungslage oder der Leiterschirmungen beispielsweise an ein Massepotential.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass an der Anschlussseite eine Schirmanschlussvorrichtung zur Kontaktierung einer Schirmung eines elektrischen Leiters mit der Schirmungslage vorgesehen ist. Die Schirmanschlussvorrichtung kann sowohl eine mechanische als auch eine elektrische Kontaktierung der Schirmung des elektrischen Leiters mit der Schirmungslage ermöglichen. Somit wird auf einfache Weise eine elektrisch niederimpedant leitende und dauerhaft erschütterungsresistente Verbindung zwischen der Leiterschirmung und der Schirmungslage realisiert.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Schirmanschlussvorrichtung den elektrischen Leiter und/oder den Anschluss des Leiters ringförmig umgibt. Mit einer den elektrischen Leiter und/oder den Anschluss des Leiters auf 360° umgebenden Schirmanschlussvorrichtung kann eine vollständige niederimpedante Ankopplung der Schirmung des Leiters an die Signallage erreicht werden.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass neben der Signallage und der Schirmungslage eine weitere Signallage und eine weitere Schirmungslage vorgesehen sind, wobei die weitere Schirmungslage die Signallage von der weiteren Signallage schirmt. Es kann somit nicht nur die Signallage durch die Schirmungslage von äußeren Einflüssen geschützt bzw. eine Abstrahlung der Signallage nach außen unterdrückt werden, sondern auch ein möglicherweise störender Einfluss einer Signallage auf eine weitere Signallage reduziert werden. Dabei kann je nach Anforderung auch vorgesehen sein, dass sowohl die weitere Signallage als auch die weitere Schirmungslage eine andere Erstreckung aufweisen als die Signallage und die Schirmungslage. Die einzelnen Lagen können außerdem beispielsweise sandwichartig auflaminiert sein.
  • Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Signallage und die weitere Signallage funktional verschiedene Signale leiten. Es ist somit möglich, funktional verschieden belegte Signallagen auch entsprechend ihrer Störanfälligkeit oder ihrem Störpotential mit eigenen Schirmungslagen zu schirmen, die gegebenenfalls auch verschieden ausgebildet sein und sich entsprechend der gewünschten Abschirmung verschieden weit erstrecken können.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
    • Figur 1
    in einer schematischen Darstellung ein Anwendungsbeispiel einer Elektrokontaktkupplung an Schienenfahrzeugen; und
    Figur 2
    in einer Teil-Schnittansicht eine Steckerverbindungsvorrichtung der Elektrokontaktkupplung der Figur 1.
    BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Anwendungsbeispiel einer Elektrokontaktkupplung 2 an nur teilweise dargestellten Schienenfahrzeugen 30, 32. Die Elektrokontaktkupplung 2 stellt eine elektrische Verbindung zwischen den Zugteilen 30, 32 her, so dass sowohl Signale als auch elektrische Leistungen übertragbar sind. Zusätzlich ist schematisch eine mechanische Zugkupplung 34 dargestellt, mittels der die Zugteile 30, 32 mechanisch verbunden sind.
  • Der genaue Aufbau der in der Elektrokontaktkupplung 2 befindlichen Steckerverbindungsvorrichtung 1 ist in einer Teil-Schnittansicht in Figur 2 dargestellt. Hierbei wurden für die Erfindung unwesentliche Details wie etwa ein Gehäuse oder eine in der Elektrokontaktkupplung angeordnete Zentriervorrichtung weggelassen.
  • Die in Figur 2 dargestellte Steckerverbindungsvorrichtung 1 kann in eine Steckseite A und eine Anschlussseite B aufgeteilt werden. An der Steckseite A ist die Herstellung eines Steckkontakts mit einer weiteren Steckverbindungsvorrichtung möglich, an der Anschlussseite B ist es möglich, elektrische Leiter zu kontaktieren.
  • Die Steckerverbindungsvorrichtung 1 weist einen als mehrlagige Leiterplatte ausgebildeten Träger 5 auf. Der Träger 5 weist in der hier dargestellten Ausführungsform eine Leiterplatte 51 mit einer ersten Leiterplattenlage 511 und einer zweiten Leiterplattenlage 512 auf. Jede Leiterplattenlage 511, 512 ist elektrisch isolierend und mechanisch ausreichend stabil aus einem Leiterplattenbasismaterial wie beispielsweise einem faserverstärktem Kunststoff ausgebildet.
  • Eine Signallage 52 aus einem gut leitfähigem Material wie beispielsweise Kupfer ist zwischen der ersten Leiterplattenlage 511 und der zweiten Leiterplattenlage 512 angeordnet, also auf der der Anschlussseite B zugewandten Oberfläche der ersten Leiterplattenlage 511 und auf der der Steckseite A zugewandten Oberfläche der zweiten Leiterplattenlage 512.
  • Eine Schirmungslage 53 - ebenfalls aus einem gut leitfähigem Material wie beispielsweise Kupfer - ist auf einer anderen Seite der zweiten Leiterplattenlage 512, also auf der der Anschlussseite B zugewandten Oberfläche der zweiten Leiterplattenlage 512 angeordnet.
  • Somit ergibt sich ein vierschichtiger oder vierlagiger Aufbau des Trägers 5 mit einer ersten Leiterplattenlage 511, einer Signallage 52, einer zweiten Leiterplattenlage 512 und einer Schirmungslage 53. Die Signallage 52 weist Leiterbahnen auf, die beispielsweise für ein elektrisches Verbinden der redundanten Kontakte verwendbar sind. Die Schirmungslage 53 dient als möglichst flächige niederimpedante Leiterbahn einer Abschirmung von unerwünschter Strahlung, die von außen in die Steckerverbindungsvorrichtung 1 eingestrahlt oder durch die Steckerverbindungsvorrichtung 1 nach außen abgestrahlt werden können.
  • Die Leiterbahnen der Signallage 52 sind durch das isolierende Material der Leiterplatte 51, insbesondere durch die zweite Leiterplattenlage 512, von der Schirmungslage 53 getrennt. Die Schirmungslage 53 ist im Wesentlichen parallel zu der Signallage 52 angeordnet und deckt einen möglichst großen Teil der Signallage 52 ab, kann aber Durchbrüche oder Aussparungen beispielweise für die Durchführung von elektrischen Leitern zu den Kontakten 3, 4 aufweisen.
  • An dem Träger 5 sind eine Vielzahl beispielsweise als Kontaktstecker 3 oder als Kontaktbuchse 4 ausgebildete Kontakte angeordnet. Neben der hier dargestellten Steckverbindung sind selbstverständlich auch andere Kontaktarten wie beispielsweise Federkontakte oder Ähnliches denkbar. Jeder Kontakt ist redundant vorhanden. Die Kontakte können beispielsweise in zwei zueinander redundante Kontaktgruppen aufgeteilt sein. Die zueinander redundanten oder gespiegelten Kontaktgruppen können in einem oder in zwei getrennten Kupplungsgehäusen untergebracht so sein, dass eine Verbindung zweier Zugteile 30, 32 unabhängig von der Orientierung des einzelnen Zugteils 30, 32 möglich und somit eine Wendefähigkeit der Zugteile 30, 32 gegeben ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Kontakte durch eine Mittelachse C getrennt und zu dieser bezüglich der Redundanz spiegelsymmetrisch angeordnet. Auf einer Seite der Mittelachse C sind Kontaktstecker 3 und auf der anderen Seite der Mittelachse C Kontaktbuchsen 4 angeordnet. Bei einer waagrechten Ausrichtung der Elektrokontaktkupplung 2 ergibt sich somit eine Wendefähigkeit des Zugteils 30, 32.
  • Für ein Verbinden der Kontakte werden mit den Elektrokontaktkupplungen 2 die Steckerverbindungsvorrichtungen 1 gegeneinander gefahren, d.h. aufeinander zu bewegt, bis der jeweilige Kontaktstecker 3 in seine zugeordneten Kontaktbuchse 4 einfährt und ein elektrischer Kontakt hergestellt ist.
  • In der hier dargestellten Ausführungsform sind die Kontakte, d.h. der Kontaktstecker 3 und die Kontaktbuchse 4, zweiteilig ausgeführt. Sowohl Kontaktstecker 3 als auch Kontaktbuchse 4 weisen ein Festanschlussteil 6 auf. Das Festanschlussteil 6 ist mechanisch fest mit der Leiterplatte 51, also hier mit dem Leiterplattenbasismaterial der ersten und der zweiten Leiterplattenlage 511, 512 verbunden. Die mechanische Verbindung kann beispielsweise durch ein Verschrauben oder dergleichen des Festanschlussteils 6 mit der Leiterplatte 51 hergestellt werden. Gleichzeitig besteht eine elektrische Verbindung zwischen dem Festanschlussteil 6 und einer Leiterbahn der Signallage 52, sodass die für die Redundanz zweier Kontakte notwendige elektrische Verbindung hergestellt ist.
  • Mit dem Festanschlussteil 6 kann beispielsweise ein Steckerelement 7 oder ein Buchsenelement 8 mechanisch und elektrisch verbunden sein. Die Verbindung zwischen Festanschlussteil 6 und Steckerelement 7 oder Buchsenelement 8 kann beispielsweise durch Verschrauben, Stecken oder Klemmen hergestellt werden.
  • Zur Kompensation von Lagetoleranzen zwischen Kontaktstecker 3 und Kontaktbuchse 4 bei einem Steckvorgang ist in dem Buchsenelement 8 ein Kontaktelement 9 vorgesehen. Das Kontaktelement 9 weist eine ringförmige Spiralfeder auf, die in einer Nut des Buchsenelements 8 eingesetzt ist. Anstelle einer Spiralfeder können auch andere Elemente eingesetzt werden, die zum einen den Kontakt sicherstellen und zum anderen Lagefehler ausgleichen können. Die Steckerverbindungsvorrichtung 1 ist in einen Isolierkörper 12 eingesetzt, der zu einem Gehäuse (nicht abgebildet) der Elektrokontaktkupplung 2 gehört. Des Weiteren ist eine Dichtung 13 der Steckverbindungsvorrichtung 1 gegen Schmutz und Feuchtigkeit vorgesehen, die in der Figur 2 nur teilweise dargestellt ist.
  • Das Festanschlussteil 6 weist eine Kabelaufnahme 61 auf. In die Kabelaufnahme 61 kann ein von der Anschlussseite herangeführtes Kabel 10 bzw. dessen eine oder mehrere Adern 101 eingelegt und elektrisch mit dem Festanschlussteil 6 verbunden werden. Die Herstellung des elektrischen Kontakts zwischen den Adern 101 und der Kabelaufnahme 61 kann beispielsweise durch Löten, Klemmen oder Stecken erfolgen.
  • Eine Schirmung 102 des Kabels 100 kann mit einer Schirmanschlussvorrichtung 20 elektrisch und mechanisch verbunden werden. Die Schirmanschlussvorrichtung 20 ihrerseits ist elektrisch niederimpedant leitend mit der Schirmungslage 53 verbunden. Für die Herstellung des elektrischen und mechanischen Kontakts zwischen der Schirmanschlussvorrichtung 20 und der Schirmungslage 53 kann beispielsweise ein Schirmanschlussbügel 201 vorgesehen sein.
  • Der elektrische Kontakt zwischen der Kabelschirmung 102 und der Schirmanschlussvorrichtung 20 kann mit einer Schirmungsklemme 202 als ein um 360° umlaufender Kontakt realisiert sein. Zur Herstellung dieses Kontakts kann die Kabelschirmung 102 an der Kontaktstelle durch Abmanteln des Kabelmantels freigelegt und mit der Schirmungsklemme 202 elektrisch niederimpedant leitend und dauerhaft erschütterungsresistent verbunden werden.
  • Neben der bereits beschriebenen Signallage 52 und der Schirmungslage 53 können weitere Signallagen und Schirmungslagen (nicht abgebildet) vorgesehen sein. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, Signale nach ihrer Funktionalität zu gruppieren und die entsprechenden Signalgruppen in verschiedenen Signallagen zu führen und mittels Schirmungslagen voneinander abzuschirmen. Bei den Signalgruppen kann es sich beispielsweise und eine Steuersignalgruppe, eine Fahrzeugbusgruppe und/oder eine Unterhaltungselektronikgruppe handeln. Je nach Sicherheitsstufe, Abstrahlcharakteristik oder/und Störanfälligkeit der Gruppe kann eine gruppenspezifische Abschirmung erfolgen. Die verschiedenen Signal- und Schirmungslagen können dabei mittels bekannter Leiterplatten-Herstellungsverfahren sandwich-ähnlich auflaminiert werden.

Claims (10)

  1. Steckerverbindungsvorrichtung (1) für eine Elektrokontaktkupplung (2) eines spurgeführten Fahrzeugs (30, 32), insbesondere eines Schienenfahrzeugs, zur Verbindung einer Vielzahl von elektrischen Leitern (10) zweier spurgeführter Fahrzeuge (30, 32), wobei die elektrischen Leiter (10) zur Übertragung elektrischer Signale oder/und elektrischer Leistung ausgelegt sind, mit
    einem Träger (5) und einer Vielzahl daran befestigter Kontakte (3, 4),
    wobei die Kontakte (3, 4) beiderseits einer Mittelachse (C) angeordnet und die Kontakte (3) auf einer Seite der Mittelachse (C) komplementär zu Kontakten (4) auf der anderen Seite der Mittelachse (C) ausgeführt sind,
    wobei zumindest ein Kontakt (3) auf einer Seite der Mittelachse (C)redundant zu einem Kontakt (4) auf der anderen Seite der Mittelachse (C) ausgeführt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Träger (5, 51) eine Signallage (52) zur Signalführung und eine Schirmungslage (53) zur Signalschirmung aufweist.
  2. Steckerverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Signallage (52) zumindest teilweise parallel zu der Schirmungslage (53) verläuft.
  3. Steckerverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signallage (52) und die Schirmungslage (53) elektrisch voneinander isoliert sind.
  4. Steckerverbindungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei zwischen der Signallage (52) und der Schirmungslage (53) eine elektrisch isolierende Lage (512) vorgesehen ist.
  5. Steckerverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontakte (3, 4) ein Festanschlussteil (6) und ein Steckerelement (7) oder ein Buchsenelement (8) aufweisen, die Steckerverbindungsvorrichtung (1) eine Steckseite (A) aufweist, an der ein Steckerelement (7) oder ein Buchsenelement (8) mit dem jeweiligen anderen Element einer anderen Steckerverbindungsvorrichtung verbunden werden kann, und eine Anschlussseite (B) aufweist, an der elektrische Leiter (10) der Steckerverbindungsvorrichtung (1) zugeführt werden.
  6. Steckerverbindungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei in Richtung von der Anschlussseite (B) zu der Steckseite (A) die Schirmungslage (53) vor der Signallage (52) angeordnet ist.
  7. Steckerverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei eine Schirmanschlussvorrichtung (20), insbesondere an der Anschlussseite (B), zur Kontaktierung einer Schirmung (102) eines elektrischen Leiters (10) mit der Schirmungslage (53) vorgesehen ist.
  8. Steckerverbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Schirmanschlussvorrichtung (20) den elektrischen Leiter (10) ringförmig umgibt.
  9. Steckerverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei neben der Signallage (52) und der Schirmungslage (53) eine weitere Signallage und eine weitere Schirmungslage vorgesehen sind, wobei die weitere Schirmungslage die Signallage (52) von der weiteren Signallage schirmt.
  10. Steckerverbindungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Signallage (52) und die weitere Signallage funktional verschiedene Signale leiten.
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